浅谈磁感应强度的教学，本文主要内容关键词为：浅谈论文,磁感应强度论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理概念是从物理现象和事实中抽象出来的，是物理定律、公式和学说的基础。如果学生没有理解物理概念，就不可能进一步学习和掌握物理定律和公式，所以讲清物理概念对提高中学物理教学质量有着十分重要的意义。如何进行物理概念教学呢？这是一个值得物理教师交流的问题。下面结合笔者在教学中的体会，谈谈对磁感应强度的教学。
一、从两方面拓展磁感应强度的教学
磁感应强度是“磁场”一章很重要的一个物理概念，现行人教版《物理》第二册（必修加选修）教材中是这样引入这个概念的：
这样引入，要使学生容易接受，教学中要做好两个铺垫：电场、磁场的类比；安培力的定性实验。笔者在这一节教学中，从以下两个方面进行了拓展磁感应强度的教学尝试：
1.引力场（重力场）、电场与磁场的类比
学生最先认识的场就是重力场，学过万有引力知识后又将对重力场的认识上升为对引力场的认识；在学习、认识电场的过程中，引导学生将引力场与点电荷的电场、匀强电场与重力场相类比，类比其力的性质、能的性质等，从而使学生形成对于场——这种看不见、摸不着、比较抽象、很难想象的物质有一个清晰的认识：场对某些物体有力的作用，并具有能量。
相对于引力场和电场，磁场有哪些特点呢？
(1)磁场中每一点磁场的强弱都由磁场本身的性质决定，都应该可以描述，这是和引力场、电场共同的地方；但与引力场、电场不同的是，磁场不是由某个相关的物理量发出的，例如引力场中质点的质量，电场中电荷的电量，迄今为止还没有发现磁单极子，所以磁场是无源场，而引力场、电场是有源场。
(2)正因为第(1)点，形象地描述电场和磁场的场线就有了区别：电场线是起于正电荷，终止于负电荷；而磁感线无头无尾，不能中断，是闭合的。
(3)引力场、电场均属于保守场，引力、静电场力均属于保守力，保守力做功与路径无关，我们可以简便地得出引力场、电场中场强和势能的表达式，而磁场不是势场，磁场力不是保守力，其能的性质的讨论受到高中阶段数学知识的限制。
(4)由于小磁针的两极N、S在磁场中某一点所受的力总是大小相等、方向相反，故小磁针所受合力总为零；另外，小磁针在强磁场中会改变自己的磁性，故磁性对小磁针作用力的大小和方向也会改变。因此，小磁针不适合作为磁场强弱的检验体。在这一点上，它无法和电场中的检验电荷发挥同样的作用。
由此，给学生提出问题：用“什么”来检验磁场的强弱呢？
2.通过探索磁场对运动电荷、电流、通电线圈的力的作用，引出磁感应强度的不同定义方法
在课堂上，使学生观察如图1所示的三个演示实验：
实验一、通电直导线在磁场中受力（如图1甲）；
图1
实验二、（阴极射线管）中的电子流在磁场中受力偏转（如图1乙）；
实验三、通电小线圈在磁场中偏转（如图1丙）。
观察这三个实验现象后，引导学生领悟通电直导线、运动电荷、通电线圈都可以用来检验磁场的强弱，因此可以有多种方法来描述磁场强弱，进而定义磁感应强度B：
(1)用通电直导线在磁场中所受安培力F，除以电流和导线长度的乘积IL可得磁感应强度，亦即
（单匝导线）；
(2)用带电粒子在匀强磁场中所受的洛伦兹力，除以电量q和速度v的乘积可得磁感应强度，亦即
；
(3)用通电线圈在磁场中所受到的力矩，除以通电线圈的面积与电流的乘积IS可得磁感应强度，亦即
（单匝线圈）。
在定义磁感应强度B的过程中，必须向学生交代三垂直、左手定则等问题。通过实验从各个角度让学生体会磁场的力的性质，并再次加深学生对物理量比值定义方法的理解，全面地了解磁感应强度的形成过程。
二、以开放的教学视角为立足点
从上述两个方面拓展磁感应强度B的教学，是以形成开放的教学视角为立足点的。
1.物理学发展到现在，场是非常重要的一个概念，但同时又是学生学习的难点
通过教学中对引力场、电场、磁场的分析对比，使学生了解了场的共性，但同时又要对不同物质产生的场的特性以及研究方法（观察、实验、类比、等效等）有所了解。这些关于场的知识不断的重复、再现、加深，不仅有助于学生学习场的概念，还能给学生以深刻的科学素养的熏陶和感染。
2.不局限于课本，拓宽知识的广度是形成开放性教学的一种途径
在通常的讲课中，先由安培力引入磁感应强度B，之后才出现安培力矩、洛伦兹力。实际上，磁感应强度B矢量可以用通电直导线所受力（安培力）、运动电荷所受力（洛伦兹力）、小线圈所受力矩来测量，这三种方法分别是美国、中国、日本以及前苏联、匈牙利教材引入B的不同方法。通过分析对比，学生不仅延伸了知识的广度，而且还能从中发现三种方法的共性（如图2所示），即都用磁场能对电流施力的结果来反映磁场的强弱。
图2
爱钻研的学生在听完课后，自发地比较起这几种定义方法，从便于理解、便于测量和磁感应强度的矢量性等方面做了更深入的探究。
例如在用小线圈所受磁力矩定义“B”的时候，对磁感应强度B的方向是这样说明的：
图3
(1)将线圈放在磁场中的一个定点，线圈平面（利用其法线方向表示如图3甲）总是指向一个确定的方向，这个方向就是线圈所受合力矩M=0的方向，如图3乙所示。
(2)如果外力使线圈相对这个位置转动，磁场具有将线圈拉回到M=0的位置的性质，这个力矩在相对M=0转过90°时最大（如图3丙）。
(3)最大磁力矩与通过线圈的电流和线圈所有匝的总面积成正比，其比值为定值，只与磁场的特征量有关，于是定义
。
(4)矢量B的方向指向哪里呢？在整个空间的任一点，若线圈平面的法线指向某一方向即线圈所受磁场的合力矩为零，不再转动时，就采用这个特殊的、唯一的方向来描述该点处磁感应强度的方向。至于在这条直线上规定磁感应强度指向哪一端，就像在电场中规定玻璃棒与丝绸摩擦后所带的电为正电荷一样，规定电流方向、磁感应强度的方向为右手定则关系，如图4。
图4
至此学生体会到，实际上用通电线圈的法线方向来定义磁感应强度的方向并使之满足右手定则，与初学磁场时用小磁针的N极在磁场中所指的方向来描述磁场是一致的。学生通过实验比较体会到了前后知识的联系，会自然地将新知识纳入到已有的知识结构中去，这也是教学中的一个意外收获。
在磁感应强度B的教学过程中，本着拓展概念所涉及的方方面面知识的目的，大胆地将这个概念放到全章的知识系统中进行教学，突出了这个概念在这一章当中的核心位置，有助于学生很快形成一章的知识结构，同时拓宽了视野，给有能力的学生一个开放性看问题的角度和平台，也有助于他们的课外主动学习。