由南京市一道關(guān)于“小磁針”的物理中考題想起的(全文)

精品文檔-下載后可編輯由南京市一道關(guān)于“小磁針”的物理中考題想起的(全文)小磁針是一種小巧、靈活的人造磁體，常被人們用來(lái)研究磁場(chǎng)的情況.筆者在2022年南京市中考物理卷第22題閱卷過(guò)程中，與部分教師教師交流，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)小磁針的作用理解上還有些偏差

.本文對(duì)小磁針作用的兩點(diǎn)思考與同行進(jìn)行交流.

1用小磁針顯示磁場(chǎng)方向，不是用轉(zhuǎn)換法

例1（2022南京）用如圖1所示的裝置探究通電螺線管外部磁場(chǎng)的方向.

（1）選用小磁針是為了.

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，把電池的正負(fù)極位置對(duì)調(diào)，這樣操作是為了研究和是否有關(guān).

在閱卷過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，第一問(wèn)的得分率并不高，錯(cuò)誤答案多集中在“轉(zhuǎn)換磁場(chǎng)的方向”、“確定磁場(chǎng)的方向”上.轉(zhuǎn)換法是初中物理常見(jiàn)的研究方法，主要是對(duì)于一些看不見(jiàn)摸不著的現(xiàn)象或不易直接測(cè)量的物理量，用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量的一種研究方法.趙凱華著《電磁學(xué)》的第93頁(yè)，有一段關(guān)于磁場(chǎng)方向的表述：“實(shí)際上規(guī)定B的方向就是一個(gè)小磁針在磁場(chǎng)中處于平衡位置時(shí)N極所指的方向”，即小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)N極始終指向某一方向，我們于是規(guī)定N極所指的這個(gè)方向就是該處的磁場(chǎng)方向，這里并沒(méi)有用一個(gè)現(xiàn)象或物理量去轉(zhuǎn)換另一個(gè)現(xiàn)象或物理量，因?yàn)檫@兩個(gè)方向是相同的.磁場(chǎng)的方向是客觀存在的，所以也不是用小磁針去“確定磁場(chǎng)的方向”指向哪里.這里小磁針的作用就是為了“顯示磁場(chǎng)的方向”.

之所以有學(xué)生甚至部分老師認(rèn)為用小磁針來(lái)研究磁場(chǎng)方向用的是轉(zhuǎn)換法，是受到了奧斯特實(shí)驗(yàn)的影響.我們可以看看下面這道幾年前的南京市中考題.

例2（2022南京）如圖2所示是奧斯特實(shí)驗(yàn)的示意圖.實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：通電導(dǎo)線周圍存在，支持此結(jié)論的現(xiàn)象是.如果移走小磁針，該結(jié)論（選填“成立”或“不成立”）.

后兩問(wèn)都與小磁針有關(guān)，在這里，根據(jù)“小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)”，判斷出“電流周圍存在磁場(chǎng)”，這是用一個(gè)非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)一個(gè)看不見(jiàn)摸不著的現(xiàn)象，所以這里用小磁針顯示磁場(chǎng)的存在，用到了轉(zhuǎn)換法.

2用小磁針判斷磁體的磁性，不能用其指向性

在《電磁轉(zhuǎn)換》的中考復(fù)習(xí)中，筆者在區(qū)級(jí)公開(kāi)課上出了這樣一道題：

展示如圖3所示的一種磁體玩具，讓學(xué)生用所學(xué)的磁學(xué)知識(shí)去判斷誰(shuí)有磁性？是金屬球還是金屬棒、還是兩者都有，你有哪些辦法？

大部分學(xué)生猜想金屬球有磁性，而金屬棒沒(méi)有磁性，判斷的依據(jù)是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“磁體可以吸引很多回形針”，金屬球相當(dāng)于磁體，金屬棒相當(dāng)于回形針.接下來(lái)怎么用實(shí)驗(yàn)去判斷？大家想到可以利用磁體的吸鐵性去判斷，可以利用磁極間的相互作用規(guī)律去判斷，這兩種辦法都是可以的.最后有同學(xué)想到用小磁針來(lái)檢驗(yàn)，把小磁針?lè)謩e放到金屬球與金屬棒的周圍，觀察小磁針的指向是否發(fā)生改變，這種方法是不可取的，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在它們周圍的小磁針都會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，實(shí)際上玩具中的金屬球是沒(méi)有磁性的，有磁性的是金屬棒，而這套玩具的名稱叫“磁力棒”，就是因?yàn)榻饘侔粲写判?當(dāng)你把小磁針?lè)诺皆瓉?lái)沒(méi)有磁性的金屬球周圍時(shí)，金屬球會(huì)被小磁針磁化，進(jìn)而讓小磁針的指向發(fā)生改變.不要忘了小磁針的初始身份，它是一個(gè)磁體.

在2022年南京市的中考題中也曾出現(xiàn)過(guò)用小磁針去判斷磁性.

例3（2022南京）如圖4所示，一張百元新鈔票好像被一支筆“戳通”了，實(shí)際上這張新鈔票依然完好無(wú)損，這里應(yīng)用了磁現(xiàn)象的有關(guān)知識(shí).原來(lái)，這支筆的筆桿（紙幣的下方）與筆頭（紙幣的上方）可以互相分離，筆桿上與筆頭相連的一端內(nèi)部裝有小磁鐵，則筆頭內(nèi)的材料可能含有（選填“銅”、“鐵”或“塑料”）.若想探究筆頭內(nèi)的材料是否有磁性，現(xiàn)提供下列器材：①小磁針、②大頭針、③碎紙屑，其中可用來(lái)完成探究任務(wù)的有（填序號(hào)）.

最后一問(wèn)，可以用來(lái)完成任務(wù)的是①、②.如果最后一問(wèn)改成如何用小磁針來(lái)完成探究任務(wù)，可能會(huì)有很多同學(xué)用小磁針的指向性去判斷，這樣也增加了題目的難度.大家為什么會(huì)想到這種方法？筆者認(rèn)為，在教材中曾多次出現(xiàn)根小磁針的指向來(lái)判斷電流周圍磁場(chǎng)的存在和磁場(chǎng)的方向，導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生了負(fù)面的知識(shí)遷移，這可能也是學(xué)生錯(cuò)誤的根源所在.

同樣的實(shí)驗(yàn)器