解讀磁現(xiàn)象中的物理思想方法
江蘇省豐縣廣宇學(xué)?!c賀
一、模型法
實際中的事物都是錯綜復(fù)雜的,在用物理規(guī)律對實際中的事物進行研究時,常需要對它們進行必要的簡化,忽略次要因素,以突出主要矛盾。用這種理想化的方法將實際中的事物進行簡化,便可得到一系列的物理模型。建立模型可以幫助人們透過現(xiàn)象,忽略次要因素,從本質(zhì)認識和處理問題;建立模型還可以幫助人們顯示復(fù)雜事物及過程,幫助人們研究不易甚至無法直接觀察的現(xiàn)象。
例如研究磁場時我們就建立了一個模型──磁感線。磁體周圍存在磁場,但磁場是看不見、摸不著的。正如空氣也是看不見摸不著的,但我們可以根據(jù)空氣流動(風(fēng))所產(chǎn)生的作用來認識它。如紅旗飄動,樹葉搖晃等.磁場雖然看不見、摸不著,但我們可以根據(jù)它對放入其中的磁體所產(chǎn)生的作用來感知它、認識它。由此可知,磁場是客觀存在的一種物質(zhì)。為了更好地認識磁場,人們想到一種形象化地表示磁場強弱和方向的方法──磁感線。磁感線具有以下特點:①磁感線只是幫助我們描述磁場而假想的一條條曲線。磁場是客觀存在的,而磁感線是假想的物理模型,實際并不存在。②磁感線布滿磁體周圍整個空間,并不只在一個平面上。③磁體外部的磁感線總是由N極出發(fā)指向S極,內(nèi)部磁感線由S極指向N極。④磁感線越密的地方磁場越強,越疏的地方磁場越弱。⑤不同磁體周圍的磁場,磁感線的形狀不同.
例1(09福州)物理學(xué)中用光線來描述光的傳播路徑,用磁感線來描述磁場,以下說法正確的是( ?。?/span>
A.光線是真實存在的
B.磁感線是真實存在的
C.光作為一種電磁波是真實存在的
D.磁感線描述的磁場不是真實存在的
點撥:物理學(xué)中用光線來描述光的傳播路徑,用磁感線來描述磁場,都是模型法的應(yīng)用。必須注意的是,光和磁場都是真實存在的,而光線和磁感線都是假想的物理模型,實際并不存在。
答案:C
二、類比法
類比在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。所謂類比,實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據(jù)兩個對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。
如在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中對“導(dǎo)體切割磁感線運動”的理解,我們可以把磁場比作一塊麥田,磁感線比作站立的小麥秸稈,做切割磁感線運動的導(dǎo)體比作手中的鐮刀。要切割麥秸,必須讓鐮刀與直立的麥秸成某一角度,垂直或斜著都可以切割到麥秸,但如果鐮刀在小麥的行間上下或左右運動時,則切割不到。導(dǎo)體切割磁感線也是如此,垂直切割或斜著切割都可以,但與磁感線平行時,則切割不到。鐮刀割小麥時可以讓鐮刀不動,小麥運動;同樣讓導(dǎo)體不動,磁場運動,導(dǎo)體中也能產(chǎn)生感應(yīng)電流。
例2(09 蘭州)如圖1所示是探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗裝置,裝置中的直銅線ab通過導(dǎo)線接在靈敏電流計的兩接線柱上,當(dāng)讓ab迅速向上運動時,電流表指針 ;將ab改為向左運動時,電流表指針 (填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”) ;實驗時開關(guān)應(yīng)該 ,實驗結(jié)果表明 。

點撥:靈敏電流計的指針能發(fā)生偏轉(zhuǎn)的前提是電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。要產(chǎn)生感應(yīng)電流必須同時滿足兩個條件:一個電路必須是閉合的,另一個是有一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動。當(dāng)直銅線ab向上運動時,因磁感線是從N到B,兩個方向平行,不切割;將ab改為向左運動時,導(dǎo)線能切割到磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流表指針偏轉(zhuǎn)。
答案:不偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn) 閉合 閉合電路的一部分導(dǎo)體,在磁場中做切割磁感線的運動時,導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流
三、逆向思考法
客觀世界千差萬別,千變?nèi)f化,卻又和諧協(xié)調(diào)。上下左右,陰陽正負互相對應(yīng),構(gòu)成一個對立統(tǒng)一的整體。反映客觀世界的這種內(nèi)在的一致性,就是對稱性。根據(jù)客觀世界的對稱性,用實驗去探索物理規(guī)律時,除了用常規(guī)的研究方法外,思維不能定勢,還要用與常規(guī)思維方法相反的思維方法,也就是逆向思維法。
如在“研究法拉第的發(fā)現(xiàn)”實驗教學(xué)時,電可以產(chǎn)生磁,那么磁能不能生電呢?大家通過分析電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象相同與不同,認識到電與磁是對立統(tǒng)一的整體,有著內(nèi)在聯(lián)系,磁在一定條件下可以產(chǎn)生電。英國科學(xué)家法拉第正是運用這種逆向思維找到了把機械能轉(zhuǎn)化為電能的方法,發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
例3(09重慶)英國科學(xué)家法拉第經(jīng)過十年不懈探索,于1831年發(fā)現(xiàn):閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時會產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象被稱為 現(xiàn)象,利用這種現(xiàn)象發(fā)明了 機,使人類大規(guī)模使用電能成為現(xiàn)實。
答案:電磁感應(yīng) 發(fā)電
四、轉(zhuǎn)換法
物理學(xué)中對于一些看不見、摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認識,或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法。
如磁場看不見、摸不著,我們可以根據(jù)磁場對小磁針力的作用來證明它的存在,小磁針方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn),就說明小磁針周圍存在磁場。再如電磁鐵磁性的強弱可以通過它吸引大頭針的多少來判斷,吸引的大頭針越多,磁性越強。
例4(09嘉興)在學(xué)校實驗室開放時.同學(xué)們對手搖發(fā)電機非常感興趣,他們想:發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電流大小跟哪些因素有關(guān)呢?于是他們開展了探究,以下是他們所用的發(fā)電機和實驗記錄表:


(1)根據(jù)表格可知,他們準(zhǔn)備研究發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小是否與 有關(guān)。
(2)手搖發(fā)電機在發(fā)電時將 能轉(zhuǎn)化為電能。
(3)他們根據(jù)小燈泡的亮度來判斷電路中感應(yīng)電流的大小,像這種用能直接觀測的量來顯示不易直接觀測的量的方法叫“轉(zhuǎn)換法”。下列方法屬于“轉(zhuǎn)換法”的是 (填序號)①根據(jù)磁鐵吸引大頭針的多少來判斷磁性的強弱;②根據(jù)能否進行新陳代謝來區(qū)分生物與非生物;③根據(jù)純凈物中元素種類的多少來區(qū)分單質(zhì)與化合物。
(4)判斷電流大小,除了借助小燈泡觀察之外,實驗室常用 表來測量。
點撥:實驗中發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電流大小無法直接感知,可以根據(jù)小燈泡的亮度來間接判斷,燈泡越亮,產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大,這就是轉(zhuǎn)換法的運用。當(dāng)然當(dāng)電流差別不大時,觀察燈泡亮度就看不出差異了,所以實驗室常用電流表來測量,這樣更準(zhǔn)確。
答案:(1)線圈轉(zhuǎn)速和線圈轉(zhuǎn)向;(2)機械(或動);(3)①;(4)電流。
一、模型法
實際中的事物都是錯綜復(fù)雜的,在用物理規(guī)律對實際中的事物進行研究時,常需要對它們進行必要的簡化,忽略次要因素,以突出主要矛盾。用這種理想化的方法將實際中的事物進行簡化,便可得到一系列的物理模型。建立模型可以幫助人們透過現(xiàn)象,忽略次要因素,從本質(zhì)認識和處理問題;建立模型還可以幫助人們顯示復(fù)雜事物及過程,幫助人們研究不易甚至無法直接觀察的現(xiàn)象。
例如研究磁場時我們就建立了一個模型──磁感線。磁體周圍存在磁場,但磁場是看不見、摸不著的。正如空氣也是看不見摸不著的,但我們可以根據(jù)空氣流動(風(fēng))所產(chǎn)生的作用來認識它。如紅旗飄動,樹葉搖晃等.磁場雖然看不見、摸不著,但我們可以根據(jù)它對放入其中的磁體所產(chǎn)生的作用來感知它、認識它。由此可知,磁場是客觀存在的一種物質(zhì)。為了更好地認識磁場,人們想到一種形象化地表示磁場強弱和方向的方法──磁感線。磁感線具有以下特點:①磁感線只是幫助我們描述磁場而假想的一條條曲線。磁場是客觀存在的,而磁感線是假想的物理模型,實際并不存在。②磁感線布滿磁體周圍整個空間,并不只在一個平面上。③磁體外部的磁感線總是由N極出發(fā)指向S極,內(nèi)部磁感線由S極指向N極。④磁感線越密的地方磁場越強,越疏的地方磁場越弱。⑤不同磁體周圍的磁場,磁感線的形狀不同.
例1(09福州)物理學(xué)中用光線來描述光的傳播路徑,用磁感線來描述磁場,以下說法正確的是( ?。?/span>
A.光線是真實存在的
B.磁感線是真實存在的
C.光作為一種電磁波是真實存在的
D.磁感線描述的磁場不是真實存在的
點撥:物理學(xué)中用光線來描述光的傳播路徑,用磁感線來描述磁場,都是模型法的應(yīng)用。必須注意的是,光和磁場都是真實存在的,而光線和磁感線都是假想的物理模型,實際并不存在。
答案:C
二、類比法
類比在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。所謂類比,實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據(jù)兩個對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。
如在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中對“導(dǎo)體切割磁感線運動”的理解,我們可以把磁場比作一塊麥田,磁感線比作站立的小麥秸稈,做切割磁感線運動的導(dǎo)體比作手中的鐮刀。要切割麥秸,必須讓鐮刀與直立的麥秸成某一角度,垂直或斜著都可以切割到麥秸,但如果鐮刀在小麥的行間上下或左右運動時,則切割不到。導(dǎo)體切割磁感線也是如此,垂直切割或斜著切割都可以,但與磁感線平行時,則切割不到。鐮刀割小麥時可以讓鐮刀不動,小麥運動;同樣讓導(dǎo)體不動,磁場運動,導(dǎo)體中也能產(chǎn)生感應(yīng)電流。
例2(09 蘭州)如圖1所示是探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗裝置,裝置中的直銅線ab通過導(dǎo)線接在靈敏電流計的兩接線柱上,當(dāng)讓ab迅速向上運動時,電流表指針 ;將ab改為向左運動時,電流表指針 (填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”) ;實驗時開關(guān)應(yīng)該 ,實驗結(jié)果表明 。

點撥:靈敏電流計的指針能發(fā)生偏轉(zhuǎn)的前提是電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。要產(chǎn)生感應(yīng)電流必須同時滿足兩個條件:一個電路必須是閉合的,另一個是有一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動。當(dāng)直銅線ab向上運動時,因磁感線是從N到B,兩個方向平行,不切割;將ab改為向左運動時,導(dǎo)線能切割到磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流表指針偏轉(zhuǎn)。
答案:不偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn) 閉合 閉合電路的一部分導(dǎo)體,在磁場中做切割磁感線的運動時,導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流
三、逆向思考法
客觀世界千差萬別,千變?nèi)f化,卻又和諧協(xié)調(diào)。上下左右,陰陽正負互相對應(yīng),構(gòu)成一個對立統(tǒng)一的整體。反映客觀世界的這種內(nèi)在的一致性,就是對稱性。根據(jù)客觀世界的對稱性,用實驗去探索物理規(guī)律時,除了用常規(guī)的研究方法外,思維不能定勢,還要用與常規(guī)思維方法相反的思維方法,也就是逆向思維法。
如在“研究法拉第的發(fā)現(xiàn)”實驗教學(xué)時,電可以產(chǎn)生磁,那么磁能不能生電呢?大家通過分析電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象相同與不同,認識到電與磁是對立統(tǒng)一的整體,有著內(nèi)在聯(lián)系,磁在一定條件下可以產(chǎn)生電。英國科學(xué)家法拉第正是運用這種逆向思維找到了把機械能轉(zhuǎn)化為電能的方法,發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
例3(09重慶)英國科學(xué)家法拉第經(jīng)過十年不懈探索,于1831年發(fā)現(xiàn):閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時會產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象被稱為 現(xiàn)象,利用這種現(xiàn)象發(fā)明了 機,使人類大規(guī)模使用電能成為現(xiàn)實。
答案:電磁感應(yīng) 發(fā)電
四、轉(zhuǎn)換法
物理學(xué)中對于一些看不見、摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認識,或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法。
如磁場看不見、摸不著,我們可以根據(jù)磁場對小磁針力的作用來證明它的存在,小磁針方向發(fā)生了偏轉(zhuǎn),就說明小磁針周圍存在磁場。再如電磁鐵磁性的強弱可以通過它吸引大頭針的多少來判斷,吸引的大頭針越多,磁性越強。
例4(09嘉興)在學(xué)校實驗室開放時.同學(xué)們對手搖發(fā)電機非常感興趣,他們想:發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電流大小跟哪些因素有關(guān)呢?于是他們開展了探究,以下是他們所用的發(fā)電機和實驗記錄表:


實驗順序 |
線圈轉(zhuǎn)速 |
線圈轉(zhuǎn)向 |
小燈泡亮度 |
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
(1)根據(jù)表格可知,他們準(zhǔn)備研究發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小是否與 有關(guān)。
(2)手搖發(fā)電機在發(fā)電時將 能轉(zhuǎn)化為電能。
(3)他們根據(jù)小燈泡的亮度來判斷電路中感應(yīng)電流的大小,像這種用能直接觀測的量來顯示不易直接觀測的量的方法叫“轉(zhuǎn)換法”。下列方法屬于“轉(zhuǎn)換法”的是 (填序號)①根據(jù)磁鐵吸引大頭針的多少來判斷磁性的強弱;②根據(jù)能否進行新陳代謝來區(qū)分生物與非生物;③根據(jù)純凈物中元素種類的多少來區(qū)分單質(zhì)與化合物。
(4)判斷電流大小,除了借助小燈泡觀察之外,實驗室常用 表來測量。
點撥:實驗中發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電流大小無法直接感知,可以根據(jù)小燈泡的亮度來間接判斷,燈泡越亮,產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大,這就是轉(zhuǎn)換法的運用。當(dāng)然當(dāng)電流差別不大時,觀察燈泡亮度就看不出差異了,所以實驗室常用電流表來測量,這樣更準(zhǔn)確。
答案:(1)線圈轉(zhuǎn)速和線圈轉(zhuǎn)向;(2)機械(或動);(3)①;(4)電流。
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