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落磁实验的教具制作与定量探究

2021-06-06方伟赵塞君曹峻刘昭岩

中学物理·高中 2021年1期

方伟 赵塞君 曹峻 刘昭岩

摘 要:从理论分析、教具制作和定量实验探究三方面研究了磁铁在非铁磁性金属管中下落的原始物理问题.基于理论分析,实验探究了最终落速vm与圆柱金属管内径r、金属管电导率σ以及厚度b的定量关系,发现实验结果非常好地符合理论预期.本文中的工作可以设计成适合高中和大学层次的探究性和验证性实验,还可设计成融入STEM、创客等理念的课外科技创新活动,并可改造成定量验证楞次定律背后的能量守恒与转化定律,在培养学生的科学探究能力、科学推理能力、动手能力和问题解决能力等方面具有丰富的教育价值.

关键词:落磁;教具制作;楞次定律;控制变量法

中图分类号:G633.7 文献标识码:B 文章编号:1008-4134(2021)01-0062-04

作者简介:方伟(1981-),男,安徽桐城人,博士,副教授,研究方向:天体物理和物理教育研究.

落磁实验一般是指将一个圆柱体或球形磁铁放入一个竖直放置的非铁磁性金属圆管内并使其“自由”下落的实验.此时看到的实验现象是该磁铁并不会自由下落,而是如有一股神力撑托着磁铁一样,非常缓慢地下落.演示此实验时若在下落的磁铁上粘上与金属管等长的彩色细管[1],则演示效果非常明显,给学生的视觉冲击很强,因而常被用来作为课堂演示实验,向学生展示楞次定律、安培力等相关的物理规律.在一些科技馆里也常会见此类实验.该实验也常作为保送生、自主招生甚至是研究生招生的面试题目……

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