一、項目背景
電磁學知識在小學自然和中學物理中均有介紹和相應的實驗,尤其是通電線圈對鐵質物體的吸引作用更讓學生感興趣。本項目是將電磁學的知識通過電磁軌道加速器以動態(tài)的方式展示出來,增加學生的興趣,帶給學生一定的啟發(fā),并培養(yǎng)他們的科學態(tài)度和科學研究精神。由于本儀器采用開放式設計,工作原理很容易讓學生理解和掌握。
二、科學原理
小鋼球在通過軌道上的金屬部分時,觸發(fā)電磁線圈通電,小鋼球在線圈磁場力的作用下沿圓形軌道向線圈方向運動,在小球運動到磁場中心時,切斷線圈電力,失去磁場力作用的小鋼球在慣性作用下繼續(xù)運動,直到進入下一個磁場作用范圍。在這種連續(xù)不斷的過程中,小球得到不斷加速作用,當達到與軌道摩擦力的作用相平衡時,小鋼球運動達到相對穩(wěn)定。
三、創(chuàng)新點
1 采用感應式控制,解決了小鋼球作開關造成小球在軌道上滾動時接觸點打火,容易將小球表面和軌道接觸面燒成麻點。造成不能長時間工作的問題。
2 雙向運動。根據電磁場對小鋼球始終保持吸引的特點,在軌道結構上巧妙設計觸發(fā)電極。通過換向開關可以控制觸發(fā)位置,使小鋼球在軌道上可以沿順時針或者逆時針方向運動。
3 兩種不同的磁場利用方式。對線圈磁場的利用,一種是利用小球穿過線圈并得到加速,另一種是不穿過線圈也能得到加速。方式一直觀容易理解,方式二更具神秘感,更容易引起學生的興趣,啟發(fā)學生的思考。
評委點評
該項目利用電磁場對小鋼球的作用力,并通過控制磁場的強弱和作用時間,使小鋼球由初始運動狀態(tài)達到相對穩(wěn)定的運動狀態(tài),運用了電磁學理論演示了電磁效果。此教具結構簡單,效果明顯,但應用范圍相對狹