“在科技馆中常看到这样的表演：一根长1m左右的空心铝管竖直放置，把一枚磁性很强的小圆柱型永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。根据一般经验，小圆柱自由落下1m左右的时间不会超过0.5s，但把小圆柱从上端管口放入管中后，过了许久它才从铝管下端落出。小圆柱在管内运动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆柱靠着铝管，也不见它们相互吸引。是什么原因使小圆柱在铝管中缓慢下落呢？如果换用一条有裂缝的铝管圆柱在铝管中的下落就变快了，这又是为什么？”
这是人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》（选修3-2）第四章电磁感应第七节涡流、电磁阻尼和电磁驱动“问题与练习第3题”中介绍的一个有趣的实验——“落磁”实验。我在教学过程中发现这个实验利用出乎意料的实验结果激发了学生的探究欲望，对学生加深理解楞次定律的内容，充分理解楞次定律中的“阻碍”的含义很有帮助。
对“落磁”实验的改进和课堂运用我有一点自己的看法。
一、课本实验的缺憾
课本实验用到了两根铝管（一根完整，一根带有裂缝）进行对比试验。我所任教的学校是一所农村学校，经费有限，没有专用的实验仪器，普通的铝管好找，但带有裂缝的铝管就不容易找到了。有老师想到用玻璃管代替带有裂缝的铝管进行对比实验，确实能发现磁铁在铝管中明显比在玻璃管中下落得慢。但是在具体操作时我发现存在以下三个问题：
1.当磁铁在铝管中下落时，由于电磁阻尼的作用，磁铁下落不稳定，和铝管内壁发生摩擦，学生可以听见很明显的摩擦声。那么磁铁在铝管中下落得慢了，是由于摩擦的原因还是电磁阻尼的原因呢？答案很难有说服力。
2.在演示的过程中，后排的同学由于离得远，观察起来比较困难。
3.课本将这个实验放在了这一章内容的最后，利用实验来加深学生对楞次定律的理解，实验的功能比较单一。
有没有更好的办法？针对这三个问题我和组内教师进行了大量的讨论，尝试了很多方案，对实验的器材及运用进行了改进。
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二、实验的改进
1.实验器材。玻璃管、铝管（比玻璃管短一些）、铷铁硼磁铁、木盒。
2.实验改进后的演示及现象。
（1）将玻璃管竖直放置，下端放在木盒上，让铷铁硼磁铁从玻璃管的上端管口处由静止释放，可以看到磁铁在玻璃管中做自由落体运动，磁铁很快落到木盒上，发出响亮的撞击声。说明玻璃管中没有产生感应电流，磁铁下落没有受到阻碍。
（2） 将铝管套在玻璃管外面靠近中间位置，玻璃管的下端要露出一段以便于观察磁铁是否落出，玻璃管的下端放在木盒上。再次让磁铁从竖直玻璃管的上端管口处由静止释放，可以看到磁铁要经过更长时间才能落到木盒上，撞击声也小得多。说明套上铝管后，磁铁下落时，铝管中产生了感应电流，感应电流的磁场对磁铁的下落产生了阻碍，使磁铁下落变慢。
3.改进后的优点。改进后，实验器材很容易找到，玻璃管、铝管都可以在水暖装修店中找到。两次实验磁铁都在同样的玻璃管中下落，只是第二次玻璃管外面套了铝管，实验的对比性更强，符合了控制变量的思想。学生很容易想到下落变慢的原因是铝管起了作用，铝管中产生的感应电流的电磁阻尼作用，排除了干扰因素——摩擦力的影响，问题的指向性更强，学生更容易找到问题的的答案。同时实验现象由“看”拓展到“既可以看又可以听”，后排的同学也容易观察到现象了。
三、实验应用的改进
原实验是在本章快要结束时出现在课后习题中，起到了总结、深化本章知识的作用，从而进一步加深了学生对本章知识的理解。
我在讲“楞次定律”一节时，首先用“落磁”实验引入新课，利用出乎意料的实验结果充分吸引了学生的注意力，激发了学生对学习新知识的渴望。在本节课最后结束时，再次演示“落磁”实验，让学生利用所学楞次定律的知识解释磁铁下落快慢不同的原因，回扣了开始的导入，加深了学生对知识的理解，学以致用。最后又一次演示“落磁“实验，这一次我将铝管套在玻璃管的不同位置，让磁铁从管口下落，让学生观察现象有何不同。学生会观察到铝管的位置越低，磁铁穿出时的速度越小，从而意识到当磁铁以不同的速度经过铝管时受到的阻碍不同，教师适时提出我们可以在下一节“法拉第电磁感应定律”中找到问题的答案，学生有了进一步探究的目标及动力，将学习延伸到了课外。当学生带着想要探究的迫切心情，自觉地寻求问题的答案时，学习效果可想而知。一个实验三种设计，切入主题，突破难题，延伸主题，扩大了实验效能。
物理是一门实验为基础的学科，演示实验是实验的一部分。随着新课程改革的进行，物理实验更成为课堂教学的一个重要环节。好的课堂演示实验，对提高学生学习兴趣和提高课堂效率都能起到事半功倍的效果。因此，作为一名农村中学的物理教师，我们不能以条件简陋为借口，不做实验。应该尽一切可能，利用现有的器材，就地取材，创造性的设计实验，在课堂上为学生展现出丰富多彩的物理现象和物理情景，帮助学生直观、形象地理解物理现象蕴含的规律，形成物理概念。
论文作者:韩文豪
论文发表刊物:《教育学》2017年10月总第129期
论文发表时间:2018/1/5
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