1序言
2022年11月18日下午,笔者和工作室学员们一起在教研网观摩了广州二中教育教学开放日活动,倾听了两节精彩实验探究课,获益颇丰。
活动会标
在第一节课中,陈老师特别巧妙地设计了面积比为3:1,铁损量比也为3:1的两个线圈,在时间相等的前提下,成功地探究了感应电动势与磁路量变化量的反比关系,遭到与会专家的好评。
讲课现场
预期实验图象
然而,笔者在视频中见到,陈老师在做第一次实验时,面积比为3:1的两个线圈中的感应电动势的峰值之比似乎接近3:1,并且两个线圈中的感应电动势的峰值特别显著地发生了错位。
错位实验图象
这个“实验意外”其实是一个十分好的探究性话题,恐怕是时间诱因电磁感应定律公式,也可能没有预设,陈老师很快又做了第二次实验,得到了峰值之比约为3:1、且变化趋势同步的两条感应电动势曲线。
示范课观摩结束后,笔者在工作室里一边把玩自己新购的吸铁石和亚克力管,百思不得其解。
两个线圈中的感应电动势变化曲线为何不同步呢?
2合力猜想
据笔者猜想,在实验中,竖直管子的外径是要比吸铁石大一些的,吸铁石在下落过程中,因为钕吸铁石的磁性很强,在地磁场作用下有打横的趋势,因而会竖着穿过两个面积比为3:1的线圈;在这些情况下,两个线圈的磁路量之比还是不是3:1呢?
当吸铁石中轴线与竖直管中轴线重合,竖直下落时,因为对称性,两个线圈中的磁路量同步发生变化,因为面积比为3:1,每位时刻的磁路量比为3:1,铁损量变化量比也为3:1。
理想情况
而实际上,因为钕吸铁石的磁性很强,在地磁场中受力十分显著,在下落过程中会手动打横,吸铁石中轴线不再与竖直管中轴线重合,两个线圈的磁路量变化也就不再同步了。
打横情况
3教学建议
选装与透明亚克力管管径匹配的圆锥形钕吸铁石;选装稍长一些的圆锥形钕吸铁石;将两个线圈以竖直亚克力管中心为对称轴沿东西方向摆放。
没有最好,只有更好,实验探究电磁感应定律公式,永无止境。