介绍一组利用磁性片的系列小实验

浙江省绍兴市第一中学 许婷 何海明 选自《物理教师》2009年第7期

我们只要稍加留意日常生活中的一些废弃物品，总能够找到可以用来演示物理小实验的“宝贝”。如常见包装盒上的圆形磁性片，直径约10mm，厚度1mm左右。因为磁性极强，是做小实验的好材料。笔者设计了一组利用磁性片的系列实验，或用来引入新课，激发学生思维；或用来展示物理现象，给学生感性认识；或将理论联系实际，培养学生动手能力。总之，根据教学内容灵活选用。

1．东飞的千纸鹤

材料准备：磁性片2枚，折好的纸鹤1只，细线1根，胶水1瓶。

实验制作：先把2枚磁性片吸引在一起并夹住细线，悬挂磁性片。在地磁场的作用下磁片面会平行东西方向，然后，纸鹤顺着由西往东飞的方向，把磁性片粘贴到纸鹤的肚内即成，如图1所示。如果把磁片垂直粘贴到纸鹤的肚内，就成一支指南针了。用不同颜色的彩纸做几只同样的纸鹤，串成一挂。

实验演示：在学习磁场时，教师在课堂上挂出纸鹤串，为什么纸鹤都是往东飞？请一位学生上来打乱纸鹤的朝向，不一会儿，纸鹤又乖乖地面向东方了。学生看到纸鹤定向偏转，自然想到了地磁场和指南针了。因为造型别致，这款小制作给学生带来了快乐、带来了启迪、带来了思索。学生在愉快的气氛中进入新课题，探索地磁场的性质。

2．反常的自由落体

材料准备：磁性片数枚，长约有60mm铝管1支（取自废弃的苕帚手柄，如有条件用纯铜管更好），和铝管长度、直径相同的PVC管1支，铜螺母1颗。

实验制作：用红色橡皮泥把磁性片包裹起来，搓成小球形，用黄色橡皮泥包裹铜螺母，也搓成小球形，2个小球除了颜色，大小和质量要相仿。

实验演示：在学习电磁感应前演示，用来引入新课。我们知道从相同高度下落的物体是一样快的，一定同时落地。现在我来给大家做一个落体实验。用铁架台把2支空心管并排悬空竖立，放在讲台上。在铝管口和塑料管口的上方分别同时释放红球和黄球，奇迹出现了，红球远远落后黄球落地，重复交换做几次，让学生看得明白。2粒小球有什么不同呢？先让学生去猜想。笔者把2颗橡皮泥球往铁架台杆子上一靠，红球被吸引住了。说明小红球有磁性，穿过铝管时有一部分重力势能转化为别的形式的能了，这是什么能呢？一个小实验马上激起了学生积极思维。

反常的自由落体也可以放在学习楞次定律之后来做，先学理论后联系实际现象，同样能收到非常好的教学效果。

3．“神笔”吸引铝牌

材料准备：磁性吸片、笔和铝质自行车牌。

实验制作：把磁性吸片用双面胶纸贴到笔杆的顶端上，铝质车牌中间穿小孔，用细线悬挂起来就可以实验演示了。

实验演示：学习涡流现象时，先做这个实验。把铝牌放讲台上，拿磁铁去靠近，没有作用，合乎常规，学生都知道磁铁不会吸引铝片。接着挂好铝牌，待铝牌稳定后，提起笔将磁性端轻轻靠近铝牌，看到铝牌被“神笔”推斥转动，如果离开铝牌，铝牌又被笔吸引跟着笔转动。笔和铝牌是猫和老鼠，你进我退，你退我进。再换一种操作方式，先稳住铝牌，提起笔将磁性端轻轻靠近铝车牌，然后笔杆顺着平行铝牌面的方向来回运动，注意不要碰着车牌。来回的节奏尽量和车牌的固有周期一致，几次策动后看到铝牌共振，摆幅大增，电磁驱动现象一目了然。逆向操作，先让铝牌顺着牌面来回摆动，再将笔的磁性端靠近铝牌，铝牌立即被制动，这便是电磁阻尼。如果利用摄像头投影观看效果会更好。奇妙的现象很吸引学生的眼球。猜一猜，笔上有什么？再揭开谜底，笔端带磁性片。想一想磁性片为什么能作用铝牌？实验引出了学生热烈的讨论，非常自然地切入新课题，电磁驱动和电磁阻尼。

4．探究小球在竖直面上的圆周运动

材料准备：磁性片2枚，大铁钉2枚，带摆线小钢球1只，刻度尺1支。

实验制作：把2枚磁性片用502胶水分别粘到钉帽上即可。磁性片也可以不用胶水，直接吸引到钉帽上。

实验演示：把带磁性的钉帽贴到铁皮黑板上，挂上小球，取重力摆的长度为80cm。过摆线的中点作水平线，再作悬挂点到小球的连线PQ，交水平线于C点，以摆线为半径作圆弧，交水平线于MN两点，如图2所示。开始演示，把小球拉到M点，释放小球，小球摆动到对称点N。取出第2枚铁钉，将钉帽贴到PC间一点，再次从M点释放小球，在最低点摆线受到钉子的阻挡，但小球最后还是能到达MN线高度处，表明重力摆机械能守恒。若将钉帽移到oQ间一点情况又会怎样呢？演示表明阻挡钉在C点下方，小球不会到达MN线高度处了，难道机械能不守恒了？再让学生细心观察小球的运动，发现小球在最高点时还有速度，有动能，所以小球的机械能仍是守恒的。钉子放在哪里，小球才能绕钉子在竖直面上做圆周运动？先理论估算。设小球圆周运动的半径为R时，恰好能过最高点。

在最高点，重力刚好提供为向心力

mg＝mv²/R （1）

小球下摆过程机械能守恒

mg（0.4－2R）＝mv²/2 （2）

代入数据解出R＝16 cm，根据理论估算，把钉子移到Q点上方16cm的O处，重新把小球拉到M点释放，看到小球恰好过最高点做圆周运动，如图3所示，如果钉子高于O点，小球在最高点前离开圆周轨道，拉线松开。小球只能在O点及以下才能在竖直面上做圆周运动，因为小球过最高点需要一个速度。这个实验把理论和实验结合起来，不再是纸上谈兵了，学生对小球过最高点的临界速度有了深刻的感性认识。

利用磁性片还可以演示电磁阻尼。制作简易电机等其他小实验、小制作。读者根据需要可自行设计制作。一个好的物理小实验是课堂的亮点，也是学生学习物理的兴奋点。我们要做有心人，尽量让优秀的小实验登上物理课的大雅之堂。

发布时间：2010/3/12 下午4:52:26  阅读次数：10096