4.1劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)

1、 我們已經(jīng)知道電荷能夠通過“感應(yīng)”使附近的導(dǎo)體出現(xiàn)電荷,電流能夠在其周圍“感應(yīng)”出磁場,那么磁場能否“感應(yīng)”出電流呢？ 能，就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象！導(dǎo) 入 新 課 從這節(jié)課開始，我們就來學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)。 讓我們首先來了解科學(xué)家們的探究歷程吧。正確第一節(jié) 劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)1.知識(shí)與技能知道奧斯特實(shí)驗(yàn)、電磁感應(yīng)現(xiàn)象。了解電生磁和磁生電的發(fā)現(xiàn)過程。知道電磁感應(yīng)和感應(yīng)電流的定義。 教 學(xué) 目 標(biāo)2.過程與方法通過閱讀使學(xué)生掌握自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的。通過學(xué)習(xí)了解科學(xué)家們在探究過程中的失敗和貢獻(xiàn)，從中學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法和思想。領(lǐng)悟科學(xué)探究中提出問題、觀察實(shí)驗(yàn)、分析論證、歸納總結(jié)等要素在研究物理問題時(shí)

2、的重要性。 3.情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過學(xué)習(xí)閱讀培養(yǎng)學(xué)生正確的探究自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。 領(lǐng)會(huì)科學(xué)家對自然現(xiàn)象、自然規(guī)律的某些猜想在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的重要性。 以科學(xué)家不怕失敗、勇敢面對挫折的堅(jiān)強(qiáng)意志激勵(lì)自己。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)探索電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷史背景。知道與電流磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)相關(guān)的物理學(xué)史。教學(xué)難點(diǎn)體會(huì)人類探究自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法和艱難歷程。培養(yǎng)不怕失敗,勇敢面對挫折的堅(jiān)強(qiáng)意志。1.奧斯特夢圓“電生磁”2.法拉第心系“磁生電” 本 節(jié) 導(dǎo) 航1.奧斯特夢圓“電生磁” 哲學(xué)家康德：各種自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的。 實(shí)例：摩擦生熱、蒸汽機(jī) 物理

3、學(xué)將不再是關(guān)于運(yùn)動(dòng)、熱、空氣、光、電、磁以及我們所知道的各種其他現(xiàn)象的零散的羅列，我們將把整個(gè)宇宙納在一個(gè)體系中。奧斯特（17701851） 奧斯特實(shí)驗(yàn)：奧斯特在作報(bào)告時(shí)，無意中發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)奧斯特?cái)嘌裕弘娕c磁是有聯(lián)系的！ 解釋奧斯特實(shí)驗(yàn) 當(dāng)電源接通時(shí)，小磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)。說明電流對小磁針產(chǎn)生了作用，證明電流在其周圍產(chǎn)生了磁場，這就是發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的過程。 通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道，地磁場是南北方向的，小磁針靜止時(shí)指示南北方向，通電直導(dǎo)線的磁場方向遵守安培定則。當(dāng)通電導(dǎo)線南北放置時(shí)，導(dǎo)線下方的磁場方向沿東西方向，小磁針受到電流的磁場作用由原來的南北方向轉(zhuǎn)向東西方向。課堂復(fù)習(xí) 奧斯特從小磁針的偏轉(zhuǎn)

4、，確定了電和磁的聯(lián)系，也就是電流的磁效應(yīng)。 電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間存在的某種聯(lián)系。奧斯特的思維和實(shí)踐突破了人類對電與磁認(rèn)識(shí)的局限性。電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了科學(xué)認(rèn)識(shí)領(lǐng)域的思考，推動(dòng)了電磁學(xué)的發(fā)展。 ， （1）是什么信念激勵(lì)奧斯特尋找電與磁的聯(lián)系的？在這之前，科學(xué)研究領(lǐng)域存在怎樣的歷史背景？ （2）奧斯特的研究是一帆風(fēng)順的嗎？奧斯特面對失敗是怎樣做的？ （3）奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的過程是怎樣的？用學(xué)過的知識(shí)如何解釋？ （4）電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)有何意義？談?wù)勛约旱母惺堋Ｗ灾鲗W(xué)習(xí) 奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)會(huì)引發(fā)科學(xué)界怎樣的哲學(xué)思考？ 既然電流能夠引起磁針的運(yùn)動(dòng)，那么用磁能不能使導(dǎo)線中產(chǎn)生電

5、流呢？猜想：磁是否能生電呢？2.法拉第心系“磁生電”對稱性的思考英國的法拉第認(rèn)為： 電和磁是一對和諧對稱的自然現(xiàn)象。依據(jù)：磁化和靜電感應(yīng)現(xiàn)象猜想：磁鐵應(yīng)該可以感應(yīng)出電流！信念：一定要轉(zhuǎn)磁為電！初期觀點(diǎn)然而從法拉第的日記中我們知道 科學(xué)的道路決不平坦 法拉第日記未顯示作用毫無反應(yīng)不行 從普通的磁鐵中獲得電的希望，時(shí)時(shí)激勵(lì)著我從實(shí)驗(yàn)上探求電流的感應(yīng)效應(yīng)。不懈的探究古老而繁華的倫敦是法拉第成長、學(xué)習(xí)和工作的地方法拉第在實(shí)驗(yàn)室里工作的情景 法拉第于1822年到1828年間先后做過三次集中的實(shí)驗(yàn)研究，然而均以失敗告終。實(shí)驗(yàn)1.他用兩根長約4m的導(dǎo)線平行放置, 相隔約兩張紙厚的距離, 先把其中的一根導(dǎo)線接

6、到電池的兩端通電,再把另一根與電流計(jì)相連。（1822年12月） 實(shí)驗(yàn)2.把一根螺旋線與電池兩極聯(lián)接，直導(dǎo)線穿過它，后者兩端連接電流計(jì)。（1825年11月） 實(shí)驗(yàn)3.如圖41所示，法拉第用一根線把一個(gè)銅線環(huán)固定在導(dǎo)線上并把它懸掛起來，象一個(gè)扭秤一樣，把強(qiáng)磁棒的極放置在環(huán)內(nèi)。（1828年4月) 讓磁生電的扭秤式實(shí)驗(yàn)裝置 請同學(xué)們思考一下：法拉第這些實(shí)驗(yàn)失敗的原因在哪？ 原因分析 （1）受傳統(tǒng)觀念的影響，只注意尋找靜態(tài)的和穩(wěn)定的感生電流，而忽略了對動(dòng)態(tài)過程的觀察。 （2）為了避免電流磁效應(yīng)的影響，檢測感生電流的電流計(jì)（當(dāng)時(shí)用是的類似小磁針那樣的電流計(jì)）一般都用較長的的導(dǎo)線連接，離實(shí)驗(yàn)裝置較遠(yuǎn)，不利于

7、觀察動(dòng)態(tài)過程。 麥克斯韋：科學(xué)家其實(shí)也有許多粗糙的想法和不成功的經(jīng)驗(yàn)。他們是偉大的，但并不是高不可攀的。麥克斯韋（18311879） 1831年8月29日，法拉第把兩個(gè)線圈繞到同一個(gè)鐵環(huán)上，如圖42所示。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把與電池、開關(guān)相連的線圈A的開關(guān)2接通，使線圈A中的電流由零增大到某恒定值的瞬間，在閉合線圈B附近的小磁針偏轉(zhuǎn)、振動(dòng)并且最終停在原來的位置上。當(dāng)把線圈A的開關(guān)2斷開，使線圈A中的電流由某恒定值減小到零，在此瞬間，閉合線圈B附近的小磁針反向偏轉(zhuǎn)、振動(dòng)并且最終停在原來的位置上。 但他并沒因此放棄 法拉第線圈：與160年后出現(xiàn)的現(xiàn)代變壓器出奇的相似，現(xiàn)已成為著名的科學(xué)文物。開關(guān)電池組電流計(jì)

8、進(jìn)一步地思考和探索：鐵芯和線圈A是產(chǎn)生這一效應(yīng)的必要條件嗎？鐵芯 經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)研究法拉第把引起電流的原因概括為五類：變化的電流、變化的磁場、運(yùn)動(dòng)的恒定電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。 法拉第將上述他所發(fā)現(xiàn)的 “前所未有”現(xiàn)象定義為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，請根據(jù)你的理解為電磁感應(yīng)下個(gè)定義。 利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)，它揭開了人類社會(huì)邁進(jìn)電氣化時(shí)代的序幕。1831年10月28日法拉第的創(chuàng)新： 圓盤發(fā)電機(jī)，首先向人類揭開了機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的序幕。法拉第圓盤電機(jī)法拉第于1832年研制出第一臺(tái)發(fā)電機(jī)，它能產(chǎn)生少量穩(wěn)

9、定的電流最早的電動(dòng)機(jī)：電磁旋轉(zhuǎn)器法拉第的電磁旋轉(zhuǎn)器電動(dòng)機(jī)的雛形 法拉第提出了“電場”、“磁場”和“力線”的概念。暗示了電磁波存在的可能性，并預(yù)言了光可能是一種電磁振動(dòng)的傳播。 愛因斯坦的評(píng)價(jià)：場的思想是法拉第最富創(chuàng)造性的思想，是牛頓以來最重要的發(fā)現(xiàn)。麥克斯韋正是繼承和發(fā)展了場的思想，為之找到了完美的數(shù)學(xué)表示形式從而建立了電磁場理論。評(píng)價(jià)知識(shí)拓展 1820年，奧斯特的磁效應(yīng)發(fā)表后，在科學(xué)界引起極大反響，科學(xué)家想既然“電能生磁”，反過來“磁也能生電”?？梢哉f，想實(shí)現(xiàn)“磁生電”是當(dāng)時(shí)許多科學(xué)家的愿望，例如，安培、科拉頓等人都曾為之努力過，但是都失敗了。在這個(gè)問題上，最遺憾的莫過于科拉頓。 1825年

10、，科拉頓將一個(gè)磁鐵插入連有靈敏電流計(jì)的螺旋線圈，來觀察在線圈中是否有電流產(chǎn)生。但科拉頓為了排除磁鐵移動(dòng)時(shí)對靈敏電流計(jì)的影響，他通過很長的導(dǎo)線把接在螺旋線圈上的靈敏電流計(jì)放到另一間房里他想，反正產(chǎn)生的電流應(yīng)該是“穩(wěn)定”的，插入磁鐵后，如果有電流，跑到另一間房里觀察也來得及就這樣，科拉頓開始了實(shí)驗(yàn)。然而，無論他跑得多快，他看到的電流計(jì)指針都是指在“0”刻度的位置。 “跑失良機(jī)”的科拉頓螺旋管電流計(jì)跑來跑去的科拉頓動(dòng)畫：奧斯特實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫：探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件動(dòng)畫：探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件課 堂 小 結(jié) 1.電和磁存在著關(guān)系,電流能使磁針偏轉(zhuǎn),這種作用稱為電流的磁效應(yīng)。 2.電和磁是一對和諧對稱的自然現(xiàn)象。 3.利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。課 堂 練 習(xí) 1.奧斯特實(shí)驗(yàn)要有明顯的效果，通電導(dǎo)線必須_放置。 2. 1831年8月29日， _發(fā)現(xiàn)了電磁現(xiàn)象；把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)鐵環(huán)上，一個(gè)繞圈接到_，另一個(gè)線