自制“电磁力及摆的探究仪”及其实验应用

“电磁力及摆的探究仪”是利用电磁秋千来激发学生探究电磁铁磁力大小的兴趣，使学生通过改变线圈圈数或改变电池节数比较吸引回形针的个数来探究电磁铁磁力大小与它们的关系；利用电磁秋千来激发学生探究摆的快慢与哪些因素有关的兴趣，模拟电磁力和摆的现象更为科学、生动和有趣。

一、教具装置图（图1）

二、仪器的特点及用途

（1）特点：利用电磁秋千来激发学生探究摆的快慢与哪些因素有关的兴趣，模拟电磁力和摆的现象更为科学、生动和有趣，利用电磁秋千来激发学生探究电磁铁磁力大小的兴趣。

（2）用途：用电磁秋千激发学生探究磁力和摆的兴趣，用磁力探究功能探究电磁铁磁力与线圈和电池的关系，利用电磁秋千来探究摆的快慢与哪些因素有关。

三、制作材料

面积60cm×40cm的木板1块，3cm×2cm的木条2米，2cm×1cm的木条2米，方形小磁石2块，直径约22 mm、高为5cm的线圈①1只（用线径0.2mm的漆包线绕500圈左右），直径约12 mm、高为10cm的线圈②1只（用线径0.3mm的漆包线绕240圈左右：100圈处抽头），直径1cm、长12cm的铁芯1根，1号电池盒（配电池）5只，单刀双掷开关2只，鳄鱼夹1只，发光二极管2只，干簧管1只，开关1只，回形针4盒，制作工具等。

四、制作方法

（1）将3cm×2cm的木条锯成长30cm的2根和27cm的1根，将它们钉在木板前后的三分之一处，和木板一起搭成长方形方架。将3只1号电池盒串联固定在木板的一边，另外三边用2cm×1cm的木条镶好。

（2）干簧管与线圈①串联，并用透明胶布把干簧管竖直贴在线圈上。

（3）将长为10cm的3cm×2cm的木条刻成椅形，并将2只方形小磁石用101胶粘好嵌在椅子下面。

（4）将铁芯套入线圈②固定在方架上端左边，将2只单刀双掷开关固定在线圈②的左右两边。

（5）将椅子用四根线吊在方架上端右边，把线圈①放在椅子下面，并使小磁石距线圈2mm～3mm。

（6）将电器元件用导线连接，如图2：

（7）各功能开关组装如图3：

（8）制作增加的摆锤：用两个娃娃制作摆锤（后面放一夹子）。

（9）制作摆长调节定子和摆长刻度：用一段铜线制作并用签字笔画摆长刻度如图（图4 ）：

五、实验操作

（1）将功能开关（双掷开关2）掷于“秋千（摆）”进行秋千动力和摆的探究，将鳄鱼夹夹在三节电池接线柱上或两节电池接线柱上，打开电源开关让秋千摆起来。学生观察秋千是怎样摆动的，是什么力量让它摆起来的，从而引导学生去探究电磁铁的磁力。调节鳄鱼夹在电池节数的位置，改变摆的摆幅大小。记录不同摆幅30秒摆的次数，分析摆的快慢与不同摆幅的关系（表1）；增加摆锤的重量（增加1个娃娃），记录不同摆锤的重量30秒摆的次数，分析摆的快慢与不同摆锤的重量的关系（表2）；调节摆线长度（上下移动调节摆长定子），记录不同摆长30秒摆的次数，分析摆的快慢与不同摆长的关系（表3）。

（2）将功能开关（双掷开关2）掷于“磁力探究”，引导学生探究磁力大小与什么因素有关。

第一，可能与线圈圈数有关。这时保持鳄鱼夹夹在二节或三节电池的电极上不动，先将线圈选择开关（双掷开关1）掷于“100圈”，将铁芯放进装有回形针的杯子里，打开电源开关，再将杯子慢慢移走，关闭电源让回形针落在接物盒里，记下回形针的个数。再将线圈选择开关（双掷开关1）掷于“240圈”，同前操作并记下回形针的个数，最后比较两次的回形针的个数，分析电磁力大小与线圈圈数的关系（表4）。用同样的方法多做几次，分析结果得到线圈圈数越多电磁铁磁力越大。

第二，可能与电池节数有关。这时保持线圈的圈数不变（100圈或240圈），先将鳄鱼夹夹在二节电池的接线柱上，将铁芯放进装有回形针的杯子里，打开电源开关，再将杯子慢慢移走，关闭电源让回形针落在接物盒里，记下回形针的个数。再将鳄鱼夹夹在三节电池的接线柱上，同前操作并记下回形针的个数，最后比较两次的回形针的个数，分析电磁力大小与电池节数的关系（表5）。用同样的方法多做几次，分析结果得到电池节数越多电磁铁磁力越大。

（作者单位：江苏省金湖县前锋镇淮胜小学）