4.1劃時代的發(fā)現(xiàn)

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

2、的重要性。 3.情感態(tài)度與價值觀 通過學習閱讀培養(yǎng)學生正確的探究自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學精神。 領(lǐng)會科學家對自然現(xiàn)象、自然規(guī)律的某些猜想在科學發(fā)現(xiàn)中的重要性。 以科學家不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強意志激勵自己。教學重、難點教學重點探索電磁感應現(xiàn)象的歷史背景。知道與電流磁效應和電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)相關(guān)的物理學史。教學難點體會人類探究自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學精神。領(lǐng)悟科學探究的方法和艱難歷程。培養(yǎng)不怕失敗,勇敢面對挫折的堅強意志。1.奧斯特夢圓“電生磁”2.法拉第心系“磁生電” 本 節(jié) 導 航1.奧斯特夢圓“電生磁” 哲學家康德：各種自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的。 實例：摩擦生熱、蒸汽機 物理

3、學將不再是關(guān)于運動、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，我們將把整個宇宙納在一個體系中。奧斯特（17701851） 奧斯特實驗：奧斯特在作報告時，無意中發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)奧斯特斷言：電與磁是有聯(lián)系的！ 解釋奧斯特實驗 當電源接通時，小磁針發(fā)生了轉(zhuǎn)動。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)電流磁效應的過程。 通過前面的學習，我們知道，地磁場是南北方向的，小磁針靜止時指示南北方向，通電直導線的磁場方向遵守安培定則。當通電導線南北放置時，導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。課堂復習 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。 電流磁效應的發(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。奧斯特的思維和實踐突破了人類對電與磁認識的局限性。電流磁效應的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了科學認識領(lǐng)域的思考，推動了電磁學的發(fā)展。 ， （1）是什么信念激勵奧斯特尋找電與磁的聯(lián)系的？在這之前，科學研究領(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)電流磁效應的過程是怎樣的？用學過的知識如何解釋？ （4）電流磁效應的發(fā)現(xiàn)有何意義？談談自己的感受。自主學習 奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應會引發(fā)科學界怎樣的哲學思考？ 既然電流能夠引起磁針的運動，那么用磁能不能使導線中產(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)：磁化和靜電感應現(xiàn)象猜想：磁鐵應該可以感應出電流！信念：一定要轉(zhuǎn)磁為電！初期觀點然而從法拉第的日記中我們知道 科學的道路決不平坦 法拉第日記未顯示作用毫無反應不行 從普通的磁鐵中獲得電的希望，時時激勵著我從實驗上探求電流的感應效應。不懈的探究古老而繁華的倫敦是法拉第成長、學習和工作的地方法拉第在實驗室里工作的情景 法拉第于1822年到1828年間先后做過三次集中的實驗研究，然而均以失敗告終。實驗1.他用兩根長約4m的導線平行放置, 相隔約兩張紙厚的距離, 先把其中的一根導線接

6、到電池的兩端通電,再把另一根與電流計相連。（1822年12月） 實驗2.把一根螺旋線與電池兩極聯(lián)接，直導線穿過它，后者兩端連接電流計。（1825年11月） 實驗3.如圖41所示，法拉第用一根線把一個銅線環(huán)固定在導線上并把它懸掛起來，象一個扭秤一樣，把強磁棒的極放置在環(huán)內(nèi)。（1828年4月) 讓磁生電的扭秤式實驗裝置 請同學們思考一下：法拉第這些實驗失敗的原因在哪？ 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，而忽略了對動態(tài)過程的觀察。 （2）為了避免電流磁效應的影響，檢測感生電流的電流計（當時用是的類似小磁針那樣的電流計）一般都用較長的的導線連接，離實驗裝置較遠，不利于

7、觀察動態(tài)過程。 麥克斯韋：科學家其實也有許多粗糙的想法和不成功的經(jīng)驗。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，法拉第把兩個線圈繞到同一個鐵環(huán)上，如圖42所示。他發(fā)現(xiàn)，當把與電池、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)、振動并且最終停在原來的位置上。當把線圈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)已成為著名的科學文物。開關(guān)電池組電流計

8、進一步地思考和探索：鐵芯和線圈A是產(chǎn)生這一效應的必要條件嗎？鐵芯 經(jīng)過大量的實驗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、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。 法拉第將上述他所發(fā)現(xiàn)的 “前所未有”現(xiàn)象定義為電磁感應現(xiàn)象，請根據(jù)你的理解為電磁感應下個定義。 利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應現(xiàn)象。電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流叫做感應電流。 電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是一個劃時代的發(fā)現(xiàn)，它揭開了人類社會邁進電氣化時代的序幕。1831年10月28日法拉第的創(chuàng)新： 圓盤發(fā)電機，首先向人類揭開了機械能轉(zhuǎn)化為電能的序幕。法拉第圓盤電機法拉第于1832年研制出第一臺發(fā)電機，它能產(chǎn)生少量穩(wěn)

9、定的電流最早的電動機：電磁旋轉(zhuǎn)器法拉第的電磁旋轉(zhuǎn)器電動機的雛形 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，并預言了光可能是一種電磁振動的傳播。 愛因斯坦的評價：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)學表示形式從而建立了電磁場理論。評價知識拓展 1820年，奧斯特的磁效應發(fā)表后，在科學界引起極大反響，科學家想既然“電能生磁”，反過來“磁也能生電”?？梢哉f，想實現(xiàn)“磁生電”是當時許多科學家的愿望，例如，安培、科拉頓等人都曾為之努力過，但是都失敗了。在這個問題上，最遺憾的莫過于科拉頓。 1825年

10、，科拉頓將一個磁鐵插入連有靈敏電流計的螺旋線圈，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時對靈敏電流計的影響，他通過很長的導線把接在螺旋線圈上的靈敏電流計放到另一間房里他想，反正產(chǎn)生的電流應該是“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，科拉頓開始了實驗。然而，無論他跑得多快，他看到的電流計指針都是指在“0”刻度的位置。 “跑失良機”的科拉頓螺旋管電流計跑來跑去的科拉頓動畫：奧斯特實驗動畫：探究感應電流的產(chǎn)生條件動畫：探究感應電流的產(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。 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)象叫做電磁感應現(xiàn)象。 4.電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流叫做感應電流。課 堂 練 習 1.奧斯特實驗要有明顯的效果，通電導線必須_放置。 2. 1831年8月29日， _發(fā)現(xiàn)了電磁現(xiàn)象；把兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上，一個繞圈接到_，另一個線