小学生科学课磁悬浮列车作业笔记

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一、磁悬浮的实验+设想将其用于小学科学课教学+谈谈如何利用它培养小学生对...

磁悬浮实验是一个引人入胜的科学活动，非常适合在小学科学课程中使用，以激发学生对科学的兴趣和好奇心。以下是一些利用磁悬浮实验培养小学生对科学兴趣的方法：

1.**引发兴趣**：

通过展示磁悬浮实验的神奇效果，如磁悬浮列车或磁悬浮球的演示，激发学生的惊奇感。这种直观的展示可以让学生对磁性及其在现实世界中的应用产生浓厚的兴趣。

2.**解释科学原理**：

在学生对实验产生兴趣后，教师应适时介绍磁性和磁场的概念，解释磁悬浮是如何发生的。通过简单的比较，如磁铁和铁钉的相互作用，学生可以更好地理解背后的科学原理。

3.**动手实践**：

让学生亲自动手进行磁悬浮实验，提供简单的材料和工具，让他们尝试制作自己的磁悬浮装置。这种实践活动不仅提高了学生的动手能力，也加深了他们对科学概念的理解。

4.**鼓励提问和探索**：

在实验过程中，鼓励学生提出问题和进行猜想。例如，他们可以思考为什么某些材料能悬浮，而其他材料则不能。通过提问和探索，学生的批判性思维和科学探究能力得到培养。

5.**探讨实际应用**：

引导学生思考磁悬浮技术在现实生活中的应用，如磁悬浮列车。学生可以探讨这种技术的优势以及如何改进现有的交通工具。这种讨论有助于培养学生的创新思维和解决问题的能力。

二、悬浮列车的原理:__

社会诠释

磁悬浮分2类，其中推斥式的就是日本的(超导磁型），属于高速类型，需要起落架，吸引式的，就是德意志的(常导磁型)，也就是上海目前使用的吸引式的，轨道不存在任何的电磁铁，他是用感应钢板安装在轨道外缘的，车上有电磁铁，使用车载电源吸引感应钢板悬浮和导向，利用直线电机对感应钢板的作用，产生推进，停止和倒退等动力输出。

高中课本诠释

磁悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”，亦称之为“磁垫车”。

三、磁悬浮列车为什么能浮起来

知识点：磁铁同极相斥的斥力，无法稳定地托起火车，但把超导体放在磁铁之上，就可以保持超导体的平稳。这是因为磁场不能穿过超导体，所以磁力线会把超导体托起来。

    我国第一辆磁悬浮列车于2003年1月，开始在上海运行，十多年过去了，大家的新鲜感消失，磁悬浮这个高端概念似乎要淡出大家的视线了。今年，我国第二条中低速磁悬浮线路京S1线全面开工建设，又让新长起来的一代，开始听说并好奇磁悬浮列车这个炫酷的名词。磁悬浮列车的浮力是怎么来的？跟磁铁的同极相斥的浮力是一回事儿吗？

    我们知道，磁悬浮列车是在永久磁铁上开行的，永久磁铁一般就是稀土材料做的，磁场强度是在1个特斯拉内。

    如果你把一块磁铁放在另外一块磁铁上，它们之间也是相互排斥的，上面那块磁铁仿佛也会浮起来。但马上你就会发现，放在上面的那块磁铁是不可能保持稳定平衡的，稍微有风吹草动就会掉下来，这背后的隐藏的秘密就是恩绍大定理（Earnshaw'stheorem）。这个定理是一个叫恩绍的英国数学家，在1842年提出来的，他发现：一个运动的物体的稳定悬浮，不可能全部由永磁体或永磁体与软磁体之间的电磁力来实现。他从理论上证明了用永磁体实现悬浮是不可能的。也就是说，利用两块磁铁之间的排斥力来托起火车是不可能保持平稳的，火车一定会翻车。

    那怎么办呢？难道磁悬浮是不可能实现的事儿？

    还好，科学家发现，如果把超导体放在磁铁之上，则可以保持超导体的平稳，就好像轮船开在大海上，即使有风浪也不会翻船一样。这背后的物理定理就超越了前面讲到的恩绍大定理，而是利用麦斯纳效应：磁场不能穿过超导体，所以磁力线会把超导体托起来。这话听起来有些复杂，但是，想想初中物理课上学的液体的浮力那一章，里面讲到了阿基米德在洗澡的时候发现的那个浮力定律。把一个空心铁球放在水里，铁球有可能漂浮起来，这是很司空见惯的事情。

    磁悬浮也是同样道理吗？

    当然是类似的！你可以把磁场想象成水，如果我们把一个超导体放在磁场里，就好像空心铁球放在水中一样，水是进不了空心铁球内部的，磁场也是进不了超导体的。这就是磁场对超导体产生浮力的原因。

    麦斯纳效应是一个量子力学的宏观现象。所以，如果你想要彻底搞清楚磁悬浮列车的浮力来源，就应该去读一下量子力学的书。18世纪是蒸汽机的时代，19世纪是电力的时代，20世纪是IT与互联网的时代，21世纪是量子的时代。因此，现在的时代大潮流的方向是量子力学，热爱物理的同学们，也许可以注意这一时代特征哦。

   作者：张轩中    本作品为科普中国原创，转载时务请注明出处。

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