基于科学推理的科学探究——以“探究安培力方向”为例

科学推理能力的培养越来越受到人们的关注,科学探究过程为提升学生的科学推理能力提供了条件.基于论证驱动的科学探究过程,提出了提升学生科学推理能力的实施路径,并给出了“探究安培力的方向”实验教学案例,从而为教师提升学生的科学推理能力提供借鉴.

PBL教学模式在物理实验教学中的应用——以“探究安培力的大小”为例

以PBL教学模式为指导,利用DISLab创新实验进行“探究安培力大小”的教学,实现定性实验到定量实验的突破,激发学生进行科学探究的内驱力,帮助学生更加深刻地理解和把握物理概念和规律。

自制安培力方向演示仪

从实现完备的实验器材、有对比度的实验现象以及便捷的操作方式入手,对“安培力的方向”传统实验进行改进。改进后的教具,具有原理易懂、材料易得、效果明显、操作简单等优势,能有效帮助教师增强实验演示效果,提高教学效率。

圆电流在非均匀磁场中所受的安培力

给出了计算圆电流在非均匀磁场中所受的安培力的两种方法:换元积分法和复变函数法,对教师在教学中处理有关的积分问题以及培养学生的计算能力有一定指导意义.

对安培力与洛伦兹力的关系的探讨

安培力和洛伦兹力是不同的物理概念,它们既有联系又有区别。通过对二者数学关系的推导,在做功问题上的矛盾的讨论,利用霍尔效应对其机理的分析,进一步论证了安培力与洛伦兹力在宏观和微观上的联系,以加深对这两个基本概念的理解。

自制安培力定量探究仪

定量探究安培力的大小是普通高中物理重要内容.利用手提秤改装微力传感器测量安培力大小,制作专用电路板,借助数字电流表准确测量电流值,通过自制不同磁场强度的磁铁组来改变磁场强度,设计快速改变并读取磁场与电流的夹角数据结构,用来探究安培力大小与长度、电流大小、磁场强度及电流方向和磁场方向夹角的关系.

数字化技术下提高物理实验教学的有效性研究——以“测量安培力”为例

现行教材对安培力的测量讲解,大多停留在定性描述的层面,缺乏实验操作的支撑。利用数字化技术突破安培力不可定量测出的困境,能有效证明通电直导线所受安培力大小与电流和磁场方向的夹角为正弦关系。数字化技术下的物理实验提高了学生的探究能力,有利于学生的物理核心素养培养,也提高了物理实验教学的有效性。

刚性线圈所受磁场安培力规律的研究——以2022年全国高考物理乙卷24题为例

以2022年全国高考物理乙卷第24题为例,对刚性线圈所受磁场安培力的合力进行定量分析。为解决问题方便,提出一个引理和推论并分别进行证明。变换相关已知条件,给出与原来高考题目背景材料类似的几个不同变式,并分别进行解析。

浅探安培力的理解和应用

安培力是指通电导线在磁场中受到的力,是洛伦兹力(运动电荷在磁场中受到的力)的宏观表现。安培力既可以不做功,也可以做正功(电动机原理),还可以做负功(发电机原理)。理解安培力需从理解安培力的方向和大小入手,求解涉及安培力的问题需要重点关注受力分析。下面举例说明,供同学们参考。

宏观转微观--巧解安培力方向之疑

在新粤教版的物理选择性必修二教材第一章第一节“安培力的大小和方向”的内容中,对方向的探究只呈现了磁感应强度与电流方向垂直的情况,而在大小的描述中,只给出了“当通电直导线与磁场方向平行时,通电直导线所受安培力的大小为零”的结论,从理论上得出了安培力的一般表达式F=BIL sinθ。然而,按书本上的实验装置难以实现对磁场方向与电流方向平行的或有一定夹角的探究。

安培力补偿型扭称法测量万有引力常数

针对传统卡文迪许扭称方法中存在的缺点，提出了用于测量引力常数的新型补偿型扭称。其基本原理是利用电流环之间的安培力补偿扭称的检验质量与吸引质量之间的万有引力，从而使扭称保持平衡状态。通过测量电流环中的电流大小和相关参量，可确定引力常数Ｇ。该方法的优点在于可避免扭称偏转角度的绝对测量，能消除悬线的非线性影响，并且非常容易测量出检验质量和吸引质量的间距。

基于安培力的金属与非金属自动分离垃圾箱

传统的利用磁力分离金属与非金属垃圾的方法存在难以分离出非导磁材料金属垃圾的问题。为此,研究了非导磁性金属垃圾的分类问题,提出了基于安培力的金属和非金属垃圾分类方法,以AT80C52单片机为控制器,设计了一种用于步行街的小型环保垃圾箱,能够对行人随手扔进的垃圾进行金属和非金属现场自动分类。介绍了该垃圾箱的组成结构及工作原理,并给出了详细的电路控制系统设计方案。该垃圾箱具有设计制造成本低、使用方便、实用性强等特点。

安培力演示仪的设计与制作

安培力是中学及大学物理教学中的重要章节,在课堂教学中广泛使用安培力演示仪演示安培力,验证左手定则.我们设计并制作了一种安培力演示仪,其主要由线圈、磁铁、电池和底座构成,通电后线圈在安培力的作用下可持续转动.它不仅可以用于安培定律演示,还可以用于刚体定轴转动现象演示.该演示仪具有制作成本低廉、装置尺寸大、演示效果好、轻便易携和操作简便等优点,有望在中学及大学的物理课堂上广泛应用.

安培力定量分析演示仪的改进

对现有安培力演示仪进行了改进,利用可调直流电源改变电流的大小和方向,通过对调磁极可改变磁场的方向,通过移动磁极之间的距离可改变磁场的强弱,通过改变线圈抽头接线柱可改变通电导体的长度.利用该仪器可定量探究安培力的大小和方向与通电导体长度、电流的大小和方向以及磁场强度的关系.

相对论形式下安培力的微观解释

从通电金属棒间安培力微观解释的传统观点出发,引出是否会出现在某个惯性参考系中相对静止同号电荷相互吸引的疑问.为了解答这个疑问,首先推导出相对论下的洛伦兹力,并把它应用于计算两个运动点电荷之间的电磁力,证明了在任何惯性系下相对静止的两个同号电荷不可能出现相互吸引的现象.最后,通过考虑金属棒中与电子等量的异号电荷的影响,对两根通电金属棒之间的安培力给出了一种比较全面的微观解释.

洛仑兹力与安培力的关系

一般在教学中认为,安培力是洛仑兹力的宏观反映,洛仑兹力可以看作是安培力的微观本质。但具体应该如何认识两者的关系,怎样解释安培力的成因?下面就这两个问题进行讨论。 1洛仑兹力与安培力的关系

架空输电线路三相导线间安培力分析

为建立合理的导线有限元计算模型,从基本电磁场理论出发,推导了三相输电线三角形排列时安培力大小的通用计算表达式,画出了导线成等边三角形排列时安培力方向随时间变化的轨迹图。将常用参数代入所得公式,计算出安培力的数量级为10-2。由于导线质量较大、安培力较小、导线舞动频率与电网电流频率相比很低等原因,导线之间安培力的作用对导线舞动的激励可以忽略,在有限元计算模型中可不计及其作用。

究竟如何用洛仑兹力解释安培力

本文分析了安培力成因常见观点存在的问题 ,探讨了解释方法 .

安培力作用的微观机理研究

现在广泛使用的大学物理教科书中 ,关于安培力作用的微观机理问题在经典物理学的框架内有几种不同的解释 ;甚至在同一教科书前后不同的版本中 ,解释得都不一样 ,给教学造成了一定的麻烦 .笔者参阅了多种不同作者编著的教科书 ,对所归纳的三种不同的解释方法进行了分析 ,指出了它们的不足之处 ,给出了新的解释 。

利用DIS创新设计安培力实验

教科版选修3-1＂磁场对通电导线的作用——安培力＂一节要求学生通过实验知道安培力与哪些因素有关,并能借助实验定量探究安培力的大小。但课本实验存在弹簧测力计精度（0.1 N）不能满足定量探究需求和数据采集、呈现不直观的缺点。为解决课本实验问题,应利用DIS实验室常用器材及自制器材对该实验进行创新设计。创新后的实验具有直观化、能高效处理实验数据的优点,非常便于实验教学。