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物理磁场实验教学题库

【物理磁场实验教学题库精选】

前言

磁场是电磁学的核心内容之一，其概念的抽象性和对空间想象能力的要求，使得实验教学在磁场学习中占据着不可替代的地位。本题库精选了若干具有代表性的磁场实验题目，涵盖基础认知、技能操作、现象分析、问题探究等多个层面，力求体现科学性、典型性和启发性。教师可根据教学目标和学生实际情况，灵活选用或改编，以提升实验教学的有效性。

一、磁场的基本认知与描述

实验一：磁体周围磁场的探究

*实验目的：

1.通过实验感知磁体周围存在磁场。

2.学习用小磁针判断磁场方向的方法。

3.初步认识条形磁铁、蹄形磁铁等常见磁体的磁场分布特点。

*实验器材：条形磁铁、蹄形磁铁、小磁针（若干）、玻璃板（或硬纸板）、铁屑（适量）、坐标纸（可选）。

*实验步骤提示：

1.将条形磁铁平放在桌面上，在其周围不同位置放置小磁针，观察小磁针静止时N极的指向。思考：小磁针的指向有什么规律？这说明了什么？

2.在条形磁铁上方平行放置一块玻璃板（或硬纸板），在板上均匀撒上一层铁屑。轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情况。尝试用曲线描绘出铁屑形成的图案。

3.换用蹄形磁铁，重复步骤1和2，比较其磁场分布与条形磁铁的异同。

*数据处理与分析：

*画出条形磁铁和蹄形磁铁周围小磁针N极指向的示意图。

*根据铁屑分布，绘制两种磁体的磁感线分布图（标明磁感线方向）。

*思考题：

1.磁感线是真实存在的吗？它有哪些特点？

2.磁体两极的磁场强弱有何特点？你是如何通过实验现象判断的？

3.如果将两块同名磁极靠近，它们周围的磁场分布会是怎样的？（可尝试实验验证）

实验二：电流的磁效应探究（奥斯特实验的拓展）

*实验目的：

1.验证电流周围存在磁场，即电流的磁效应。

2.探究通电直导线周围磁场的方向与电流方向的关系。

*实验器材：干电池（或低压直流电源）、开关、导线若干、小磁针、支架（固定导线用）、铁架台。

*实验步骤提示：

1.将小磁针放在水平桌面上，待其静止后，观察并记录其N极指向。

2.将一根直导线平行于小磁针的指向拉直，并架设在小磁针上方（或下方）。

3.闭合开关，使导线中有电流通过，观察小磁针是否偏转。若偏转，记录其N极偏转方向。

4.改变导线中电流的方向（如调换电源正负极），再次观察小磁针N极偏转方向。

5.改变导线与小磁针的相对位置（如导线在磁针左侧或右侧，或上下位置颠倒），重复步骤3和4，分析现象。

*数据处理与分析：

*记录每次实验中电流方向（可画图示意）和对应的小磁针N极偏转方向。

*思考题：

1.奥斯特实验的重大意义是什么？它是如何揭示电与磁之间联系的？

2.如何用右手螺旋定则（安培定则）判断通电直导线周围的磁场方向？请结合你的实验结果进行说明。

3.若想使小磁针偏转角度更大一些，你可以采取哪些措施？

二、磁场对电流的作用

实验三：探究影响通电导体在磁场中受力方向的因素

*实验目的：

1.观察通电导体在磁场中会受到力的作用。

2.探究通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向、电流方向的关系。

*实验器材：蹄形磁铁（或其他较强磁场源）、导体棒（如铝棒或铜棒）、电源（低压直流电源）、开关、导线若干、滑动变阻器（可选，用于调节电流大小）、支架（固定导体棒，使其能自由转动或移动）。

*实验步骤提示：

1.组装实验装置：将导体棒悬挂或放置在蹄形磁铁的磁场中，确保导体棒与磁场方向垂直（可先判断磁场方向）。用导线将导体棒、电源、开关、滑动变阻器（若使用）串联起来。

2.闭合开关，观察导体棒是否运动，记录其运动方向（即受力方向）。

3.控制变量1（改变电流方向）：保持磁场方向不变，通过调换电源正负极改变导体棒中的电流方向，闭合开关，观察导体棒运动方向是否改变。

4.控制变量2（改变磁场方向）：保持电流方向不变，通过调换蹄形磁铁的磁极（N、S极对调）改变磁场方向，闭合开关，观察导体棒运动方向是否改变。

5.同时改变电流和磁场方向：观察导体棒运动方向。

*数据处理与分析：

*表格记录实验条件（磁场方向、电流方向）和对应的导体棒受力方向。

*总结三者之间的关系。

*思考题：

1.若导体棒中的电流方向与磁场方向平行，导体棒还会受力吗？为什么？（可尝试实验）

2.左手定则是如何表述的？请用左手定则解释你的实验结果。

3.实验中若发现导体棒受力运动不明显，可能的原因有哪些？如何改进？

实验四：探究影响通电导体在磁场中受力大小的因素

*实验目的：

1.探究通电导体在磁场中所受安培力的大小与电流大小的关系。