《劃時代的發(fā)現(xiàn)》典題探究

《劃時代的發(fā)現(xiàn)》典題探究例1.奧斯特的實驗證實了電流的周圍存在磁場，法拉第經(jīng)過10年的努力終于發(fā)現(xiàn)了利用磁場產(chǎn)生電流的途徑，法拉第認識到必須在變化、運動的過程中才能利用磁場產(chǎn)生電流。法拉第當時歸納出五種情形，請說出這五種情形各是什么?！窘馕觥糠ɡ诎涯芤鸶袘?yīng)電流的實驗現(xiàn)象歸納為五類：變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導(dǎo)體。它們都與變化和運動有關(guān)。拓展法國物理學(xué)家安培也曾將恒定電流或磁鐵放在導(dǎo)體線圈的附近，希望在線圈中看到被“感應(yīng)”出來的電流，可是這種努力均無收獲。因為“磁生電”是在變化或運動中產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。例2.史料記載“1831年8月29日這一天，法拉第在接通電池的一剎那，偶然看到檢流計指針動了一下，接著便回到了原位，然后就一直停住不動?！狈ɡ谝虼税l(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖4-1-1是這個實驗的示意圖。又有史料記載“瑞士物理學(xué)家科拉頓設(shè)計了一個利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實驗：將一塊磁鐵在螺線管中移動，使導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。為了排除磁鐵移動對檢流計指針偏轉(zhuǎn)的影響，他把檢流計放到隔壁房間中去，用長導(dǎo)線把檢流計和螺線管連接起來。實驗開始了，科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后，就跑到隔壁房間中去，但他十分痛心地看到檢流計的小磁針靜止在原位?！笨评D沒能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他的實驗示意圖見圖4-1-2。請你分析一下，科拉頓沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么？【解析】科拉頓沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是因為電磁感應(yīng)現(xiàn)象是在變化或運動的過程中出現(xiàn)的，當科拉頓趕到隔壁房間去時，檢流小磁針已經(jīng)動過了，所以他沒能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象。拓展請你說說教科書把科學(xué)發(fā)現(xiàn)中經(jīng)歷的失敗和挫折表達出來有什么意義？解答：失敗和挫折能夠起到警示作用，使我們更加聰明，少走彎路。adcadcba′b′′′′′′d′c′A．一直增加B．一直減少C．先增加后減少D．先增加，再減少直到零，然后再增加，然后再減少ABSN【ABSN【變式訓(xùn)練1】如圖所示條形磁鐵豎直放置，閉合的金屬線框水平地緊挨著磁鐵從A端移至B端的過程中，穿過線框的磁通量的變化情況是（）A．變大B．變小C．先變大后變小D．先變小后變大NSabNSab磁通量增大磁通量減小磁通量不變條件不足，無法確定【解析】此題所給條件是非勻強磁場，不能用Ф=B·S計算，只能比較穿過兩環(huán)的磁感線凈條數(shù)多少，來判斷磁通量的大小。條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)，經(jīng)外空間磁場由S極進入，在磁鐵內(nèi)部的磁感線是從S極向N極，又因磁感線是閉合的平滑曲線，所以條形磁鐵內(nèi)外磁感線條數(shù)一樣多。從下向上穿過a、b環(huán)的磁感線條數(shù)一樣多，而從上向下穿過b環(huán)的磁感線多于a環(huán)，則b環(huán)從下向上穿過的凈磁感線少于a環(huán)，所以a環(huán)的磁通量大于b環(huán)的磁通量。故選B【點評】本題中磁鐵中磁感線條數(shù)一定，磁鐵外部面積越大，磁鐵外部磁感線返回的條數(shù)越多，則磁通量越少。常有同學(xué)對此題做出這樣的錯誤分析：因為Ф=BS，而Sa<Sb，所以Фa<Фb，誤選A。之所以犯這樣的錯誤，就是因為對磁通量的物理意義，磁通量的正負磁感線的分布特征缺乏一個全面的正確認識。拓展：通過某一平面的磁通量的大小，可以用通過這個平面的磁感線的條數(shù)的多少來形象地說明。用磁感線的條數(shù)的多少來表示磁通量是一種較直觀的方法，今后學(xué)習(xí)中要注意體會。122【變式訓(xùn)練2】如圖所示，一水平放置的圓形通電線圈1固定，另有一個較小的圓形線圈2從1的正上方下落，在下落過程中兩線圈平面始終保持平行且共軸，則線圈2