高中物理電磁學(xué)知識在生活中的應(yīng)用分析

孫華清

(江蘇省運(yùn)河中學(xué) 221300)

隨著科技日新月異的飛速發(fā)展，電磁在人類生活、社會建設(shè)中起到了舉足輕重的作用.在高中時期，電磁學(xué)是物理學(xué)科的重要知識內(nèi)容，以人教版的教材為例，電磁學(xué)的知識包括磁場、磁感應(yīng)、磁通量、電磁感應(yīng)、電磁波以及電磁的生活應(yīng)用等多項內(nèi)容.深入探究電磁學(xué)的生活應(yīng)用，可以化抽象為具體，幫助學(xué)生更好的理解抽象的電磁學(xué)知識，提高學(xué)生的生活實踐應(yīng)用能力.

1 高中物理電磁學(xué)在生活中的應(yīng)用案例

1.1 電磁爐

如今，電磁爐作為一種新型的灶具，在家家戶戶中已經(jīng)屢見不鮮.不同于火焰形式的烹調(diào)方式，電磁爐的工作原理主要利用了“電磁感應(yīng)”，即借助電子線路來構(gòu)建交變磁場.當(dāng)料理炊具放置在電磁爐上時，磁場會被炊具的金屬底面所切割，形成大量的交變電流，并構(gòu)成渦流，集中在炊具的底部，促使炊具中的金屬原子不斷摩擦，生成大量的熱.由此，就能起到烹飪和加熱食物的作用.在使用電磁爐時，最好配用鐵制品的炊具，因為鐵對電磁的敏感度較高，并且能有效屏蔽磁場，緩解使用電磁爐時伴生的輻射作用.

1.2 指南針

指南針是我國的四大發(fā)明之一，是一種專門用來分辨方向的指路工具.指南針的構(gòu)成十分簡單，只要將一根兩邊標(biāo)記了不同顏色的磁針套在中軸上，保證磁針能自由轉(zhuǎn)動即可.通過大地磁場的影響，磁針的一端會一直指向地理的北極.因此，指南針對于出家旅行、軍事領(lǐng)域都起到了不可或缺的影響作用.由于指南針廣為人知，普及度較高.在教學(xué)過程中，用指南針來作為電磁學(xué)的實驗案例，可以幫助學(xué)生迅速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，理解知識難點.

1.3 無線充電

無線充電是電磁技術(shù)的革新，主要通過電磁感應(yīng)的原理，在充電端構(gòu)建電動勢，與電源形成感應(yīng)磁場.關(guān)于無線充電技術(shù)的原理，主要包括感應(yīng)電動勢和電磁感應(yīng).當(dāng)直流電流進(jìn)入到送電線圈時，送電線圈和受電線圈之間可以形成交變磁場.此時，借助閉合電路，由受電端開始切割磁場，就能形成感應(yīng)電動勢，促使電子在閉合電路中運(yùn)動，形成充電的電流.

無線充電技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，從IPAD到電動汽車，都能作為無線充電的使用途徑.雖然目前無線充電的應(yīng)用還受到電流強(qiáng)度的影響，還無法完全替代有線充電的作用.但隨著磁通量的提高，受電端的電流也能上升，有效提高充電的效率與充電的距離.

1.4 電磁屏蔽

關(guān)于電磁屏蔽，在過去主要應(yīng)用于大容量的汽輪發(fā)電機(jī).代指通過鐵磁材料，對發(fā)電機(jī)中的定子繞組端部分進(jìn)行屏蔽，以防止出現(xiàn)漏磁反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的損耗.除此之外，電磁屏蔽在通信方面的應(yīng)用也比較廣泛.人們在使用手機(jī)時，需要向外界基站發(fā)送信號，這種信號需要通過電磁波來進(jìn)行傳播.而通過屏蔽材料，將電路、電纜、元部件完成包裹，防止其中的電磁場對外擴(kuò)散，實現(xiàn)信號的隔離.此時，電磁波無法傳送到外界的信號接收器中，這就隔斷了信號的流通，也就是人們常說的“手機(jī)信號比較差”.

1.5 磁懸浮列車

關(guān)于磁懸浮列車，是高中物理教材中重點介紹的電磁學(xué)應(yīng)用案例.通過“同性相斥、異性相吸”的運(yùn)行原理，讓磁鐵的斥力與列車本身的重力能保持在平衡的狀態(tài)，使得列車能通過電磁懸浮的形式無接觸的停留在軌道上.磁懸浮列轎車的前進(jìn)動力主要來源于直線電機(jī)，利用磁極產(chǎn)生的吸引力來開動列車.同時，在列車徹底、軌道上方安裝了磁鐵，以保證列車能與軌道始終一定的距離，不會在開動中失去平衡.由于磁懸浮列車不會與軌道接觸，開動過程中只會受到空氣阻力的影響，摩擦力近乎為0.所以，磁懸浮列車無論在形式速度，或是運(yùn)輸物品上，其效率都會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的火車、電軌車.因此，這項交通技術(shù)的潛力十分巨大，是電磁學(xué)在生活應(yīng)用中的典型代表.

1.6 磁記錄

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，電磁感應(yīng)技術(shù)在信息記錄上也得到了深入應(yīng)用.其作用原理為：將像點、數(shù)碼等非電信息經(jīng)過非電與電的轉(zhuǎn)化裝置，形成電流.再通過線圈，產(chǎn)生能隨著時間而變化的磁場.最后，利用磁鐵材料的特點，將磁場的變化存儲到介質(zhì)中，完成磁記錄的過程.在實際生活中，錄像帶、磁盤、信用卡，都應(yīng)用了磁記錄的原理來記錄信息.而我們的二代身份證中，也安裝了感應(yīng)磁片，可以方便人們在報名、登記時上傳自己的個人信息.

2 高中物理電磁學(xué)在生活應(yīng)用中的負(fù)面影響

凡事有利必有弊，電磁學(xué)的廣泛應(yīng)用雖然方便了人們的通信、交通、生活，創(chuàng)造了無比巨大的財富，但這并不意味著電磁對人類完全沒有負(fù)面影響.我們應(yīng)當(dāng)從客觀的角度認(rèn)識電磁，用正確的態(tài)度使用電磁，有效預(yù)防電磁對環(huán)境和人體帶來的隱患.

關(guān)于電磁的危害，首當(dāng)其沖的就是電磁輻射，最嚴(yán)重者可以達(dá)到電磁污染的級別.而在當(dāng)前，電磁污染與大氣污染、噪聲污染、水污染同時歸類為四大環(huán)境污染現(xiàn)象，需要學(xué)生在生活中加以重視.造成污染的途徑主要來源于輻射，人們在日常生活中常用的電視、手機(jī)等電子儀器，或微波爐、電磁爐等家用供電器，都會產(chǎn)生電磁波，具有一定的輻射性.如果人們長期置身于輻射之中，自身的健康細(xì)胞會被不斷的殺死，從而出現(xiàn)各種疾病.例如，中短波電磁場可以影響到人們的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人出現(xiàn)頭痛、乏力、記憶力衰退、食欲不振、心悸等癥狀，于機(jī)體的外在表現(xiàn)，還會出現(xiàn)脫發(fā)、近視.而對于超頻的短波而言，人體的植物神經(jīng)功能會進(jìn)一步失調(diào).有嚴(yán)重者，心血管系統(tǒng)會造成損傷，出現(xiàn)心區(qū)壓迫痛、高血壓、心律失常等嚴(yán)重的癥狀.而在超過330KV的高壓電磁場中，人們會迅速產(chǎn)生疲憊、失眠的癥狀，生理功能上出現(xiàn)較大的波動.

從物理角度分析，電磁對人類產(chǎn)生的不良影響主要因為熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)、累積效應(yīng).首先，人體的大部分組成是水，通過電磁輻射的影響，水分子會不斷摩擦，讓人體升溫，影響到器官的正常溫度，在潛移默化中產(chǎn)生病變，產(chǎn)生了熱效應(yīng).對于非熱效應(yīng)，是由于人體的機(jī)體組織在電磁的干擾下，影響了運(yùn)動秩序，導(dǎo)致人們的身體健康平衡受到破壞.而關(guān)于累積效應(yīng)，是人們在受到熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的前提下，身體還未得到有效的緩解，又再次暴露在大量電磁的輻射之下.長此以往，就會導(dǎo)致影響程度的進(jìn)一步加深.

綜合以上論述，物理教師在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)告誡學(xué)生：一定要合理使用移動設(shè)備，盡量保持安全距離，引導(dǎo)學(xué)生用正確的生活態(tài)度來面對電子儀器.

3 高中物理電磁學(xué)生活化應(yīng)用的教學(xué)價值

3.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的核心動力，可以提高學(xué)生的鉆研熱情，讓高中生能更好地投入到物理知識的探究過程之中.而生活化教學(xué)，是利用學(xué)生日常生活中熟知的事物，將復(fù)雜的知識變得更為生動、直觀，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)代入感.對于大多數(shù)學(xué)生而言，電磁學(xué)的課程比較晦澀難懂，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興致相對偏低.當(dāng)前，大多數(shù)教師需要通過布置學(xué)習(xí)任務(wù)這種方式來強(qiáng)迫學(xué)生被動學(xué)習(xí)，這種教學(xué)方式明顯不符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，很容易導(dǎo)致學(xué)生對物理電磁學(xué)課程產(chǎn)生反感的不良情緒.因此，物理教師如果能適當(dāng)變換教學(xué)思維，在教學(xué)中適當(dāng)介紹一些電磁學(xué)在生活中的應(yīng)用案例，就能引起學(xué)生的聯(lián)想，從而自然而然地形成學(xué)習(xí)共情.此外，對于一些內(nèi)容比較抽象的電磁學(xué)知識，教師可以通過多媒體設(shè)備，播放關(guān)于這些知識的生活記錄視頻，以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)理解，起到鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的目的.

3.2 開發(fā)更多的教學(xué)資源

通過生活化教學(xué)的導(dǎo)入，可以開發(fā)出豐富的教學(xué)資源，為學(xué)生打開新穎的學(xué)習(xí)領(lǐng)域.在此過程中，高中生學(xué)習(xí)電磁知識，不再依賴于刷題，而是可以通過生活案例來進(jìn)行深入理解.教師在教學(xué)過程中，也不必通過例題來剖析知識點，而是可以引入生活案例，挖掘常見的生活素材，將電磁課程講解的深入淺出.這不僅契合陶行知“生活即教育”的理念，體現(xiàn)物理源于生活的道理.還能為教師提供豐富的教學(xué)思路，讓教師有更多可選擇的授課手段.除此之外，對于一些教學(xué)條件不夠完備的高中，往往因為實驗器材的缺乏，導(dǎo)致一些教學(xué)任務(wù)無法順利完成.而電磁學(xué)的生活化應(yīng)用，可以另辟蹊徑，打開教師的教學(xué)思路，讓教師能積極發(fā)掘生活中的常用素材，并進(jìn)行改裝加工，轉(zhuǎn)化成優(yōu)秀的實驗素材.從教學(xué)收益上看，這可以緩解學(xué)校的資金壓力，同時也不會影響教學(xué)進(jìn)度，能將教學(xué)大綱中規(guī)定的實驗課程及時完成，有助于學(xué)生的電磁學(xué)學(xué)習(xí).

3.3 鍛煉學(xué)生的實踐能力

高中生學(xué)習(xí)電磁學(xué)切記不要紙上談兵，電磁學(xué)既是高考的重點，有許多必須熟練掌握的題型.同時，它也是實驗課程的“重頭戲”，是學(xué)生不可忽略的學(xué)習(xí)關(guān)鍵.但觀察學(xué)生在實際學(xué)習(xí)過程中，明顯過分注重理論學(xué)習(xí)，在實踐能力的培養(yǎng)上有明顯不足.因此，通過電磁學(xué)生活化的滲透，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)物理教學(xué)中的不足之處.通過生活案例的導(dǎo)入，教師為學(xué)生介紹微波爐的工作原理，讓學(xué)生嘗試以微波爐作為藍(lán)本，來進(jìn)行相關(guān)的實踐研究.在此基礎(chǔ)上，教師還可以開展關(guān)于電磁學(xué)的安全教育.例如，讓學(xué)生觀察微波爐中電源線是否符合使用標(biāo)準(zhǔn)，插座是否有安全盒的保護(hù)等等.由此，學(xué)生就會在潛移默化中形成良好的生活用電意識，這不僅對于學(xué)生的實踐能力能起到良好的鍛煉作用，也能有效提高學(xué)生的生活質(zhì)量.

當(dāng)前，許多高中物理教師將教學(xué)重點放在電路、電磁感應(yīng)等主要考點上，對電磁學(xué)的生活應(yīng)用只是簡單介紹，教師應(yīng)當(dāng)及時改正這種功利性的教學(xué)傾向，否則，很容易導(dǎo)致學(xué)生向高分低能的方向發(fā)展.當(dāng)學(xué)生能深入了解電磁與生活之間的聯(lián)系，就能通過現(xiàn)實中的案例來理解復(fù)雜的電磁學(xué)知識，這有助于提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)效率和物理核心素養(yǎng).