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一、项目背景
电磁学知识在小学自然和中学物理中均有介绍和相应的实验,尤其是通电线圈对铁质物体的吸引作用更让学生感兴趣。本项目是将电磁学的知识通过电磁轨道加速器以动态的方式展示出来,增加学生的兴趣,带给学生一定的启发,并培养他们的科学态度和科学研究精神。由于本仪器采用开放式设计,工作原理很容易让学生理解和掌握。
二、科学原理
小钢球在通过轨道上的金属部分时,触发电磁线圈通电,小钢球在线圈磁场力的作用下沿圆形轨道向线圈方向运动,在小球运动到磁场中心时,切断线圈电力,失去磁场力作用的小钢球在惯性作用下继续运动,直到进入下一个磁场作用范围。在这种连续不断的过程中,小球得到不断加速作用,当达到与轨道摩擦力的作用相平衡时,小钢球运动达到相对稳定。
三、创新点
1 采用感应式控制,解决了小钢球作开关造成小球在轨道上滚动时接触点打火,容易将小球表面和轨道接触面烧成麻点。造成不能长时间工作的问题。
2 双向运动。根据电磁场对小钢球始终保持吸引的特点,在轨道结构上巧妙设计触发电极。通过换向开关可以控制触发位置,使小钢球在轨道上可以沿顺时针或者逆时针方向运动。
3 两种不同的磁场利用方式。对线圈磁场的利用,一种是利用小球穿过线圈并得到加速,另一种是不穿过线圈也能得到加速。方式一直观容易理解,方式二更具神秘感,更容易引起学生的兴趣,启发学生的思考。
评委点评
该项目利用电磁场对小钢球的作用力,并通过控制磁场的强弱和作用时间,使小钢球由初始运动状态达到相对稳定的运动状态,运用了电磁学理论演示了电磁效果。此教具结构简单,效果明显,但应用范围相对狭窄。
电磁学知识在小学自然和中学物理中均有介绍和相应的实验,尤其是通电线圈对铁质物体的吸引作用更让学生感兴趣。本项目是将电磁学的知识通过电磁轨道加速器以动态的方式展示出来,增加学生的兴趣,带给学生一定的启发,并培养他们的科学态度和科学研究精神。由于本仪器采用开放式设计,工作原理很容易让学生理解和掌握。
二、科学原理
小钢球在通过轨道上的金属部分时,触发电磁线圈通电,小钢球在线圈磁场力的作用下沿圆形轨道向线圈方向运动,在小球运动到磁场中心时,切断线圈电力,失去磁场力作用的小钢球在惯性作用下继续运动,直到进入下一个磁场作用范围。在这种连续不断的过程中,小球得到不断加速作用,当达到与轨道摩擦力的作用相平衡时,小钢球运动达到相对稳定。
三、创新点
1 采用感应式控制,解决了小钢球作开关造成小球在轨道上滚动时接触点打火,容易将小球表面和轨道接触面烧成麻点。造成不能长时间工作的问题。
2 双向运动。根据电磁场对小钢球始终保持吸引的特点,在轨道结构上巧妙设计触发电极。通过换向开关可以控制触发位置,使小钢球在轨道上可以沿顺时针或者逆时针方向运动。
3 两种不同的磁场利用方式。对线圈磁场的利用,一种是利用小球穿过线圈并得到加速,另一种是不穿过线圈也能得到加速。方式一直观容易理解,方式二更具神秘感,更容易引起学生的兴趣,启发学生的思考。
评委点评
该项目利用电磁场对小钢球的作用力,并通过控制磁场的强弱和作用时间,使小钢球由初始运动状态达到相对稳定的运动状态,运用了电磁学理论演示了电磁效果。此教具结构简单,效果明显,但应用范围相对狭窄。