“非金属非磁性金属分类器”演示教具的研发
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摘要：笔者实验中发现磁铁作用于非金属材料和非磁性金属材料时虽然不能发生吸附现象，但是运动轨迹差异性明显。文章重点介绍“非金属非磁性金属分类器”演示教具研发过程，并给出相应的教学建议。
关键词：磁性材料;非磁性材料;电磁阻尼;分离
一、课题来源
“创新”其重点是一个“新”字，要创新就必须改变旧思想，改变旧思想就是改变现有事物在自己心目中的既定形象。许多事物在人们心中的形象往往一成不变，正是这种既定的形象大大束缚了人们的创造性。笔者研究制作“非金属非磁性金属分类器”，用鲜活的事例引领学生树立创新意识，激发创新热情，体验创新过程，从而培养学生的创新能力。
二、研究过程
创新需要打破思维定势。在长期的思维实践中，每个人都形成了自己所惯用的、格式化的思考模型，当面临外界事物或现实问题的时候，我们能够不假思索地把它们纳入特定的思维框架，并沿着特定的思维路径对它们进行思考和处理。理论和实践经验告诉我们：磁铁是不能吸引塑料、玻璃等非金属固体材料，也不能吸引铜、铝等非磁性金属材料。理论与实践均得到论证的事实，无懈可击。“知其然知其所以然”，这两种“不能吸引”有无差别？如果有，体现在哪些方面呢？速度？轨迹？……
（一）设计实验：观察非金属材料、非磁性金屬材料在强力磁铁组上运动情况
（1）实验器材
强力磁铁;数量：20块;规格：5cm×0.5cm×0.5cm。
铜片、铝片、塑料片、玻璃块、橡胶片;数量：各20块;规格：7mm×7mm×2mm。
斜面台;数量：一个;规格：斜面尺寸50cm×30cm×2cm，斜面坡度60°。
秒表一个。
双面胶、B4白纸若干。
（2）实验过程
取20块强力磁铁，长对正宽对齐，磁极“N”极“S”极交叉，组成规格为l0cm×5cmx0.5cm磁铁组。
固定磁铁组l0cm×5cm的底面在斜面中央位置;磁极“N”极-“S”极方向垂直斜面下滑方向。将B4白纸贴在磁铁组上。
取铜片、铝片、塑料片、玻璃块、橡胶片，从磁铁组上边缘沿斜面下滑方向释放，观察各片运动现象。
记录铜片、铝片、塑料片、玻璃块、橡胶片通过磁铁组的时间，绘制材料——时间图。同时在B4纸上描点绘制运行轨迹。
记录10组实验数据。
更换一个变量值：将磁铁组底面10cm×5cm的长方形调整成平行四边形，内角135°和45°，其他参数不变。
重复实验步骤，记录10组实验数据。
（3）实验现象
磁铁板底面呈长方形时：
速度：铜片、铝片滑行速度比塑料片、玻璃块、橡胶片慢。
轨迹：非金属片和金属片的滑行轨迹与沿斜面下滑方向一致，无明显偏离。
磁铁板底面呈平行四边形时：
速度：与之前无明显变化。
轨迹：与沿斜面下滑方向比对，非金属片滑行轨迹无明显偏离。金属片从磁铁组上边缘一边沿斜面方向下滑一边向一侧偏离，直至滑出磁铁组面。偏离现象明显。
（4）实验结论
理论依据：物理中电磁阻尼现象概念：当闭合导体与磁极发生相对运动时，两者之间会产生电磁阻力，阻碍相对运动。其阻力大小正比于磁体的磁感应强度、相对运动速度等物理量。
（二）教具制作
混料槽：金属、非金属材料投放处。
传送带：金属、非金属与磁极发生相对运动的机械结构。
电机：提供传送装置的动力。
滚轴：传送电机动力至传送带的装置。
磁铁组合：磁力线的来源。固定16块规格5cmx0.5cmx0.5cm的强力磁铁，磁畴“N”极“S”极交叉，长对正宽对齐成长方形，然后沿长边均匀推开成内角135°和45°的平行四边形磁铁块。
金属导出口：金属与磁铁块发生相对运动，切割磁力线，产生安培力，其分力将金属块“推”出，此处为导出位置。
金属收集槽，非金属收集槽：分别收集不同轨迹滑落的金属、非金属的装置。
三、教学建议
创新是一个民族的灵魂。创新是怎么发生的呢？笔者研发“非金属非磁性金属分类器”演示教具的过程就是创新的过程。教师在教学过程中担任传道、授业、解惑、示范者的角色，一步步引领学生，启发学生，探寻现象背后的本质，将知识转化为生产力。此教具使用到中学物理电磁感应章节帮助学生深刻理解知识点，同时打开学以致用的大门。
参考文献
[1]百度百科.电磁阻尼PB/OL].百度：[2012-8-20]http：//baike.baidu.com/view/1476057.htm
[2]曹志超.科学大众（中学版）[J].看谁滚得快.2002年07期.江苏南京中山东路三条巷4-1号：江苏省科协，2002.
[3]沈志刚，麻树林，连淇祥，邢玉山.废PCB中的金属与非金属回收技术[J/OL].北京航空航天大学流体力学研究所.
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