“探究磁感应强度大小”实验的改进、使用教材人教版高中物理选修 3-1,第三章磁场第二节磁感应强度
、实验器材精度为 O
lg 的电子称、加了强磁铁的 U 形磁铁、木板支架、铜棒、稳压电源、导线
本书采用图 1 所示实验方案,其原理是让通电导线在磁场中受力,通过摆角的大小来比较安培力的大小
通过改变电流的大小,通电导线的长度来研究安培力,进而得出磁感应强度 B 的表达式
这个实验方案存在几个明显的不足之处:1、通电导线在磁场中受到的安培力很小,偏转现象并不明显
若用强电流进行实验,则会出现摆角不稳定的现象
2、安培力的大小与这个偏角的大小并不是正比关系,无法做到定量分析
实验创新要点:巧妙利用牛顿第三定律,把测量磁铁对通电导线的作用力转化为测量导线对磁铁的反作用力
四、实验原理/实验设计思路作者采用图 2 所示实验方案
其原理是利用木板支架,将铜棒悬空至于电子称上,再将 U 形磁铁置于电子称上,保持铜棒方向与 U 形磁铁磁场方向垂直
此时,我们观察到电子称上出现一个读数,这个读数即为 U 形磁铁自身的质量
再利用电子称的功能键“归零”将读数清零,接通电源,通电铜棒将会在磁场中受到安培力的作用
利用左手定则,我们可以判断出通电铜棒所受安培力的方向为竖直方向
再利用牛顿第三定律,磁铁所受铜棒的反作用力也为竖直方向
该反作用力将会使磁铁对电子称的正压力发生变化,电子称上出现一个新的读数
读数的大小反映了安培力的大小,读数的正负反映了安培力的方向
通过该实验方案,可以做到对安培力的定量分析
在实验器材的选择中,有以下几个注意点:1、使用稳压电源,提供更强大的电流
2、使用精度为 O
lg 的电子称,提高测量的精确度
3、在 U 形磁铁内部加入强磁铁,提供更强的磁场(如图 3 所示)五、实验教学目标(一)知识与技能:知道磁感应强度的定义,知道其方向、大小、定义式和单位
(二)过程与方法