1序言
2022年11月18日下午,筆者和工作室學員們一起在教研網觀摩了廣州二中教育教學開放日活動,傾聽了兩節精彩實驗探究課,獲益頗豐。
活動會標
在第一節課中,陳老師特別巧妙地設計了面積比為3:1,鐵損量比也為3:1的兩個線圈,在時間相等的前提下,成功地探究了感應電動勢與磁路量變化量的反比關系,遭到與會專家的好評。
講課現場
預期實驗圖象
然而,筆者在視頻中見到,陳老師在做第一次實驗時,面積比為3:1的兩個線圈中的感應電動勢的峰值之比似乎接近3:1,并且兩個線圈中的感應電動勢的峰值特別顯著地發生了錯位。
錯位實驗圖象
這個“實驗意外”其實是一個十分好的探究性話題,恐怕是時間誘因電磁感應定律公式,也可能沒有預設,陳老師很快又做了第二次實驗,得到了峰值之比約為3:1、且變化趨勢同步的兩條感應電動勢曲線。
示范課觀摩結束后,筆者在工作室里一邊把玩自己新購的吸鐵石和亞克力管,百思不得其解。
兩個線圈中的感應電動勢變化曲線為何不同步呢?
2合力猜想
據筆者猜想,在實驗中,豎直管子的外徑是要比吸鐵石大一些的,吸鐵石在下落過程中,因為釹吸鐵石的磁性很強,在地磁場作用下有打橫的趨勢,因而會豎著穿過兩個面積比為3:1的線圈;在這些情況下,兩個線圈的磁路量之比還是不是3:1呢?
當吸鐵石中軸線與豎直管中軸線重合,豎直下落時,因為對稱性,兩個線圈中的磁路量同步發生變化,因為面積比為3:1,每位時刻的磁路量比為3:1,鐵損量變化量比也為3:1。
理想情況
而實際上,因為釹吸鐵石的磁性很強,在地磁場中受力十分顯著,在下落過程中會手動打橫,吸鐵石中軸線不再與豎直管中軸線重合,兩個線圈的磁路量變化也就不再同步了。
打橫情況
3教學建議
選裝與透明亞克力管管徑匹配的圓錐形釹吸鐵石;選裝稍長一些的圓錐形釹吸鐵石;將兩個線圈以豎直亞克力管中心為對稱軸沿東西方向擺放。
沒有最好,只有更好,實驗探究電磁感應定律公式,永無止境。