電磁學(xué)中的“猜想與實驗設(shè)計”分析

解瑞興??

中圖分類號：G6337文獻標識碼：A文章編號：1674-120X（2016）17-0089-01收稿日期：2016-05-10

為了更好地體現(xiàn)素質(zhì)教育對物理教學(xué)的要求，近年來各地中考試卷中普遍加強了對學(xué)生提出問題和猜想與設(shè)計能力的考查。一般分兩種情形進行命題：①題干中給出了猜想與假設(shè)來設(shè)計探究方案；②要求學(xué)生自己提出一些猜想與假設(shè)來設(shè)計探究方案。這類題具有新穎性、綜合性、開放性、探索性，解題能力要求較高，有些學(xué)生不善于解答，特別是電磁學(xué)中的此類題學(xué)生更加難以弄懂，這樣就對教師的教學(xué)提出了更高的要求：平時多注意培養(yǎng)學(xué)生的問題意識以及分析思維和應(yīng)用知識的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)探究能力。本文試通過例題的方式對此問題進行詳細講解，以期同仁能有啟發(fā)并得以提高。

一、題目要求與特點

要求學(xué)生能夠根據(jù)題目要求提出一些有價值的猜想，并對猜想加以證明。解答此類型題的關(guān)鍵是善于觀察、比較題目所給現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，認真分析，從中提出一些猜想。這類題目一般比較開放，只要提出猜想與解答合理即可。猜想不是亂想、胡想，要符合科學(xué)，要有根據(jù)。在設(shè)計實驗時，要注意圍繞猜想相應(yīng)展開，要前后照應(yīng)。

二、典型例題

例1：實驗室內(nèi)設(shè)置有四輛腳踏車，每逢下課學(xué)生們就會排隊來騎腳踏車，因為騎車不僅可以健身，同時還可以發(fā)電供學(xué)校使用。裝在自行車上的發(fā)電機工作時把動能轉(zhuǎn)化成電能。學(xué)生們用如圖1所示實驗裝置探究發(fā)電機的工作原理，探究中有學(xué)生提出了問題：“感應(yīng)電流的大小會跟哪些因素有關(guān)呢？”

小蓉猜想：“可能跟磁場的方向有關(guān)。”

小兵猜想：“可能跟導(dǎo)體切割磁感線運動的方向有關(guān)?！?/p>

小云猜想：“可能跟導(dǎo)體切割磁感線運動的快慢有關(guān)?！?/p>

請你根據(jù)圖1所示的實驗裝置，幫助小云設(shè)計實驗來驗證她的猜想，簡述你的實驗方法： 。

請你也猜猜看，感應(yīng)電流大小還可能跟 有關(guān)。

解答：機械在相同條件下，讓導(dǎo)體以不同的速度做切割磁感線運動，觀察靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)程度來判斷磁場強弱。

例2：小琳在做探究感應(yīng)電流方向與哪些因素有關(guān)時，猜想金屬棒在磁場中運動產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向可能與磁場的方向有關(guān)，也可能與金屬棒的運動方向有關(guān)。

她設(shè)計了如下實驗，裝置如圖2。

（1）使金屬棒向右運動，看到電流表指針向左偏。

（2）把磁鐵南、北極上下對調(diào)，金屬棒變?yōu)橄蜃筮\動，看到電流表指針仍向左偏。根據(jù)以上現(xiàn)象，小琳得出了感應(yīng)電流的方向與磁場的方向、棒的運動方向無關(guān)的結(jié)論。

你認為小琳的結(jié)論正確嗎？若認為正確請說明理由；若有錯，請分析小琳得出錯誤結(jié)論的原因。

解析：感應(yīng)電流的方向既可能與磁場的方向有關(guān)，也可能與棒的運動方向有關(guān)，小琳在設(shè)計和操作實驗時，就應(yīng)當體現(xiàn)控制變量的思想：在探究感應(yīng)電流方向與磁場方向是否有關(guān)時，應(yīng)保持運動方向不變；在探究感應(yīng)電流方向與運動方向是否有關(guān)時，應(yīng)保持磁場方向不變。而小琳在實驗時，卻同時改變了兩個因素，因此得出的結(jié)論不可靠。

解答：她的結(jié)論是錯誤的。因為她在第二次實驗時，磁場方向和運動方向同時改變了。若想得出正確結(jié)論，應(yīng)使用控制變量法，只能改變其中的一個。

三、總結(jié)與點評

猜想與實驗設(shè)計題的答案多是開放性的，一般不局限于一種固定答案，往往有多個，能力要求高。但解決問題所用的知識都是基礎(chǔ)性的，學(xué)生只要有扎實的基礎(chǔ)知識、過硬的解題能力和基本實驗技能，平時多注意增強發(fā)散思維能力和創(chuàng)新能力，這樣一定能順利地解答此類試題。

很多偉大的發(fā)明與發(fā)現(xiàn)都是源于猜想，猜想是科學(xué)探究過程中的一個重要環(huán)節(jié)，科學(xué)探究的思維程序中就包括提出問題和猜想。著名的科學(xué)家牛頓說過：“沒有大膽的猜想，就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)?！弊屛覀?nèi)ゴ竽懙夭孪氚桑?