如何巧用类比法开展磁感应强度教学

王金贵

电磁学是高中物理的重难点，许多学生感觉该部分内容比较抽象，很难直观感受电磁学中某些中的概念或原理，而类比教学法作为高中物理课程标准的基本要求，在探究物理规律的教学中时常用到。巧用类比法可以帮助学生借助熟悉的知识理解快速加深对新概念、规律、原理的认识和应用，帮助学生突破重难点，树立物理学习自信心。

一、类比法在磁感应强度概念中的应用

在进行磁能感应强度的教学中，教师可以引入电场强度进行类比教学。电场强度教学学生掌握的相对比较牢靠，而且为中学物理的重点知识，而且学生接触的比较早，印象比较深刻，和电磁感应强度有许多类似的物理性质，学生类比学习，会建立高效课堂。

开始引入电磁感应强度教学时，教师首先抛出学生熟悉的问题。首先教师可以举例生活中具有磁性的物质，例如电磁体，普遍存在于电器当中，我们用来听歌的耳机会吸引到一起。家中门后有一门吸，防止风采吹动门带来噪音和破坏。实验室经常看到的各种形状的磁铁，这也一特殊的物质可以吸引其他物质。教师进行演示，在桌面放置一枚铁钉，在磁铁没有接触到铁钉的情况下，铁定被吸引到磁铁上。他们之间是靠什么进行传递的，借此引入磁场。磁场的基本特性是对放入其中的磁性物质或者通电导线有力的作用，引入磁感应强度概念。这和之前学习的电场有很多相似之处。我们就可以进行电场和磁场的类比学习。

电场的基本特性是电场中的电荷对电场产生力的作用。对电场力的概念进行详细引入，在空间中存在点电场Q，在电场Q中的固定一点放入一个电荷，读数为q1，受到的电场力为F1，此时，移走q1，再在刚才的固定点放入一个电荷，读数为q2，此时受到的电场力为F2，分别计算F1与q1比值和F2和q2之间的比值，发现二者比值为恒定数值，该恒量就反映了电场的性质，物理学中称为电场强度。

同样的物理学中还存在一种磁场，磁场的基本特征是什么？对磁场的特性又该如何描述？这就是接下来要学习的新概念，磁场强度，磁场的基本特性就是对其中的电流，就是通电导线存在磁场力的作用。通过类比同学们可以发现电场和磁场的基本特征都是对其中的某一要素产生力的作用。

二、类比法学习磁感应强度的方向

在引入磁感应方向学习之前，教师通过地球磁场的分布情况可以使用多媒体进行阐述。在实际生活中，尤其是户外运动经常会带一个指南针，指南针的作用是什么？基本作用就是指明方向，那么是什么使磁石具有明确方向的作用呢？就是地球产生的磁场定方向，这也恰好说明了磁场具有方向。

教师可以给学生展示一个简单的物理实验。一般在物理实验室会经常见到磁铁和小磁针。在实验室资源充足的情况下，教师可以引导学生一起探究。让学生进行小组分工，在实验台中间方一块磁铁，然后在磁铁周围拜一圈小磁针仪4-8枚为宜，同学们对不同位置的小磁针北极的指向进行观察并记录，主要观察小磁针的指向是否相同。然后再让同学们依次在同样的方位摆放一枚磁针，观察和刚才的磁针指向是否一致。然后学生回答并进行展示。

实验结束后进行总结，磁场中不同位置的小磁针北极指向的方向不同，说明磁场中存在力。而且同样磁场中同一位置的小磁针指向的方向是固定的，这正和我们生活中利用指南针辨别方向是同样的道理，地球是一个偌大的磁场，我们处于不同的位置，但受到同样来自于地球磁场的作用，磁针的北极一直指向北方，也就是地球磁场的北极是固定不变的。

三、类比法学习磁感应强度的大小

在进行磁感应强度大小的检验中，由于磁针无法分离南北极，所以我们不能用磁针对磁感应力的大小进行检验。但之前学生学习过磁场对通电的导线有作用了，于是就可以利用通电导向感受磁场的强弱。

我们用来检验的方法是检验电流元，要使导线中存在电流，需要接入电源。由于孤立的电流源并不存在，需要借助相当长的导线接入。同学们可以猜想影响磁感应强度大小的因素是什么？电路电流？导线长度？或者是磁场强度？

实验中采用控制变量法，设置实验装置，由钕铁硼强磁体提供强磁场，通电线圈放入磁场中，使用弹簧测力计对安培力施测。学生可以和教师一起完成实验。借助电源、强磁体、弹簧秤、安培表、滑动变阻器、线圈等实验设备进行实验。首先保持实验中的磁场和导线长度不变，改变电流。然后保证磁场和电流不变，改变导线长度。实验后，学生们会意识到，在导线和磁场方向垂直时，受力大小与电流、导线长度和二者乘积无限趋近。

其实物理学家做过许多精确的试验，表明将通电直导线垂直放置在具有一定强度的磁场中，导线所受的力与电流强度I和导线长度L成正比，也可以说是磁场力和電流强度和导线长度的乘积成正比。实验过程中，无论怎样改变电流强度或者导线长度，I·L的乘积扩大多少倍，磁场强度值也就改变为原来的多少倍。在某一磁场下，F/IL的比值为恒定的。但若改变导线在磁场中的位置，那么在垂直磁场中放置的通电导线磁场力和强度与导线长度的比值会改变，但仍就是恒量，这就反映了磁场的性质。就如电场的特性用电场强度表示一样，磁场特性用磁感应强度表示。而且二者性类比如下：电场强度E和电荷、电场力无关，与电场本身的性质有关。磁感应强度B和电流、导线长度无关，和磁场本身的性质有关。

结束语

在教学中使用类比法不仅仅是物理教师独有的专利，引入到物理课堂中，类比教学法又重新构建一种全新的教学模式，可以激发学生的学习兴趣，锻炼思维能力，在物理学习中发现新的学习规律，体验发现学习的快乐，更加深对物理学科的认识，培养灵活的思维习惯和创新精神。恰当的使用类比教学法，需要学生和教师之间的配合教师需要，对教师的素质要求比较高，清楚掌握教学目标，理解课程标准和培养目标，进行教学设计和方法的创新，提出的问题要合理、渐进并具有启发性，才能使学生产生学习热情，帮助学生加深知识理解，让学生掌握学习的方法，能够做到触类旁通，实现自主探究学习。

（作者单位：宁夏育才中学）