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选修3-24.1划时代的发现选修3-24.1划时代的发现引引言言：思思想想启启蒙蒙 科科学学理理性性和和人人文文主主义义共共举举的的时时代代文文艺艺复复兴兴列奥纳多迪皮耶罗达芬奇（Leonardo Di Serpiero Da Vinci）1452-1519引言：思想启蒙科学理性和人文主义共举的时代文艺复兴列奥划时代的发现者划时代的发现者伽利略伽利莱（Galileo Galilei，15641642）艾萨克牛顿(Sir Isaac Newton FRS,1642-1727)划时代的发现者伽利略伽利莱（Galileo Galilei对电的兴趣对电的兴趣引发的研究引发的研究对电的兴趣引发的研究本杰明富兰克林（Benjamin Franklin）1752年风筝引雷电实验1747年，莱顿瓶放电的电震表演本杰明富兰克林（Benjamin Franklin）174一、奥斯特圆梦一、奥斯特圆梦“电生磁电生磁”1 1、1919世纪世纪2020年代之前的年代之前的“偏执偏执”法国物理学家法国物理学家安培安培英国物理学家英国物理学家托马斯托马斯杨杨法国物理学家法国物理学家库仑库仑二者二者显然肯显然肯定定是独立的，是独立的，无关的。无关的。二者二者显然肯显然肯定定是独立的，是独立的，无关的。无关的。二者二者显然肯显然肯定定是独立的，是独立的，无关的。无关的。一、奥斯特圆梦“电生磁”1、19世纪20年代之前的“偏执”法2 2、电与磁有联系、电与磁有联系各种自然现象各种自然现象之间是相互联之间是相互联系和相互转化系和相互转化的！的！我坚信：我坚信：电与电与磁是有关联的。磁是有关联的。我一定要找到我一定要找到它！它！丹麦物理学家丹麦物理学家奥斯特奥斯特德国哲学家德国哲学家康德康德大量事实为证：大量事实为证：机械运动机械运动热运动热运动摩擦生热摩擦生热蒸气机蒸气机2、电与磁有联系各种自然现象之间是相互联系和相互转化的！我坚 物理学将不再是关于运动、热、物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。把整个宇宙纳在一个体系中。物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们3 3、奥斯特、奥斯特“碰巧碰巧”发现了发现了:电流磁效应电流磁效应 在在1820年年4月的一次演讲中，奥斯特碰巧在南北方向的月的一次演讲中，奥斯特碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针居然转动导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针居然转动了。随后的实验证明，电流的确能使磁针偏转。这种作用称为了。随后的实验证明，电流的确能使磁针偏转。这种作用称为电流的磁效应。电流的磁效应。电流的磁效应显示电流的磁效应显示了通电导体对磁针的作了通电导体对磁针的作用力，揭示了用力，揭示了电现象与电现象与磁现象之间存在的某种磁现象之间存在的某种联系。联系。3、奥斯特“碰巧”发现了:电流磁效应 奥斯特实验：奥斯特实验：揭示了电流的磁效应揭示了电流的磁效应做一做做一做实验实验奥斯特实验：揭示了电流的磁效应做一做4 4、电流磁效应：发现的、电流磁效应：发现的意义意义 突破了突破了电、磁无关的电、磁无关的思维定势思维定势；前所未；前所未有地有地拓宽了拓宽了物理学研究的物理学研究的视野视野；增强了增强了人们对固有观念的人们对固有观念的怀疑精神怀疑精神和推和推翻固有权威成见的翻固有权威成见的自信力自信力；4、电流磁效应：发现的意义 突破了电、磁无关的思维定势司马光砸缸的故事引发的问题司马光砸缸的故事引发的问题 “怎样救落水者怎样救落水者?”常规思维常规思维:让人离开水让人离开水.让水离开人让水离开人,可以吗可以吗?通过这个故事，你有什么发现通过这个故事，你有什么发现?如果你知道奥斯特的发现，你如果你知道奥斯特的发现，你会做出哪些思考？会做出哪些思考？问题思考司马光砸缸的故事引发的问题常规思维:让人离开水.让水离开人,安培的思考-探究规律法国物理学家法国物理学家安培安培安培的思考-探究规律法国物理学家安培法拉第的思考-对称联系英国的法拉第认为：电和磁是一对和谐对称的自然现象。依据：磁化和静电感应现象猜想：磁铁应该可以感应出电流！信念：一定要转磁为电！法拉第的思考-对称联系英国的法拉第认为：依据：磁二、法拉第心系二、法拉第心系“磁生电磁生电”1 1、艰难的探索：、艰难的探索：众多物理学家众多物理学家“浅尝则止浅尝则止”伟大伟大安培安培的尝试：的尝试：G_+将磁铁放在闭合回路旁边将磁铁放在闭合回路旁边将通电直导线放在闭合回路旁边将通电直导线放在闭合回路旁边二、法拉第心系“磁生电”1、艰难的探索：众多物理学家“浅尝则1 1、艰难的探索：、艰难的探索：众多物理学家众多物理学家“浅尝则止浅尝则止”跑失良机的跑失良机的科拉顿（英国）科拉顿（英国）：1、艰难的探索：众多物理学家“浅尝则止”跑失良机的科拉顿（英2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改“试验失败再试验试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战屡战屡败、屡败屡战G_+一段通电直导线放在另一段直导线旁边一段通电直导线放在另一段直导线旁边 法拉第在1822年12月、1825年11月、1828年4月作过三次集中的实验研究，均以失败告终2、法拉第：历经10年，“痴”心不改“试验失败再试验”：“试验失败再试验试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战屡战屡败、屡败屡战未通电直导线放在另一段通电线圈内部未通电直导线放在另一段通电线圈内部G _+2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改“试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战未通电直导线放“试验失败再试验试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战屡战屡败、屡败屡战2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改通电直导线放在不通电线圈内部通电直导线放在不通电线圈内部“试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战2、法拉第：历法拉第法拉第第一个第一个成功实验：成功实验：十年失败，一朝顿悟十年失败，一朝顿悟2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改开关开关电池组电池组电流计电流计 法拉第线圈：与法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器出奇的相似，现年后出现的现代变压器出奇的相似，现已成为著名的科学文物。已成为著名的科学文物。法拉第第一个成功实验：十年失败，一朝顿悟2、法拉第：历经10法拉第法拉第另一个另一个成功实验：成功实验：G_+2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改法拉第：法拉第：“一朝顿悟一朝顿悟”磁生电磁生电是一种在是一种在变化变化、运动运动的过程中才能出现的效应。的过程中才能出现的效应。法拉第另一个成功实验：G_+2、法拉第：历经10年，“痴”心实验探究实验探究请同学们利用桌上实验器材，尝试找出其它磁生电的请同学们利用桌上实验器材，尝试找出其它磁生电的方法，成为一个发现者！方法，成为一个发现者！实验探究请同学们利用桌上实验器材，尝试找出其它磁生电的方法，深入探究的真谛铁心铁心木筒木筒变化变化的电流的电流将条形磁铁将条形磁铁插入空心线圈插入空心线圈运动运动的磁铁的磁铁在磁铁中在磁铁中运动运动的导体的导体变化变化的磁场的磁场l由磁得到电的现象叫电磁感应。由磁得到电的现象叫电磁感应。l电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。l电磁感应不是稳态效应，电磁感应不是稳态效应，而是而是动态效应动态效应。2 2、法拉第：、法拉第：历经历经1010年，年，“痴痴”心不改心不改深入探究的真谛铁心木筒变化的电流将条形磁铁运动的磁铁在磁铁中法拉第将其发现的全部法拉第将其发现的全部“磁生电磁生电”现象分成现象分成五类：五类：变化变化的电流的电流变化变化的磁场的磁场运动运动的恒定电流的恒定电流运动运动的磁铁的磁铁在磁场中在磁场中运动运动的导体的导体“磁生电磁生电”现象的现象的本质本质特征特征是：是：变变化化、运动运动 法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。同时也推动了电气化时代的到来同时也推动了电气化时代的到来.法拉第将其发现的全部“磁生电”现象分成五类：变化的电流变化的问题思考为什么几位科学家以往的实验都失败了？法拉第敢于突破，终于有了划时代的发现！问题思考为什么几位科学家以往的实验都失败了？思维定势！法拉第l新生的婴儿新生的婴儿l政府终将向它征税政府终将向它征税法拉第法拉第18311831年年制造的制造的发电机发电机法拉第对发电机的评价法拉第对发电机的评价1831年年10月月28日日 法拉第的创新：法拉第的创新：圆盘发电机，首先向人类圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序揭开了机械能转化为电能的序幕。幕。新生的婴儿政府终将向它征税法拉第1831年制造的发电机法拉第最早的电动机：电磁旋转器最早的电动机：电磁旋转器最早的电动机：电磁旋转器 法拉第还提出了法拉第还提出了“电场电场”、“磁场磁场”和和“力线力线”的概念的概念，暗示了电磁波存在的可能性，暗示了电磁波存在的可能性，并预言了光可能是一种电磁振动的传播。并预言了光可能是一种电磁振动的传播。爱因斯坦的评价：场的思想是法拉第最富创爱因斯坦的评价：场的思想是法拉第最富创造性的思想，是牛顿以来最重要的发现。麦克斯造性的思想，是牛顿以来最重要的发现。麦克斯韦正是继承和发展了场的思想，为之找到了完美韦正是继承和发展了场的思想，为之找到了完美的数学表示形式从而建立了电磁场理论。的数学表示形式从而建立了电磁场理论。法拉第还提出了“电场”、“磁场”和“力线”的概念，暗 对以往知识的熟知和对新鲜事物及其发展前景的敏感，是一个人的创造力的源泉。诺贝尔奖获得者汤川秀树诺贝尔奖获得者汤川秀树 对以往知识的熟知和对新鲜事物及其发展前景的敏感，奥斯特发现的电流磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，它证实电现象与磁现象是有联系的。法拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。”法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。奥斯特发现的电流磁效应，使整个科学界受到了极大的关于法拉第，过去说得多的：执着、顽强、不为名利关于法拉第，过去说得多的：执着、顽强、不为名利现在：除此之外还有，甚至更重要的是现在：除此之外还有，甚至更重要的是（1 1）正确的指导思想（自然现象的相互联系）正确的指导思想（自然现象的相互联系）（2 2）抹去科学家头上的光环，正确认识失败）抹去科学家头上的光环，正确认识失败科学是人做的，科学是为人的科学是人做的，科学是为人的 科学中的人文精神。科学中的人文精神。关于法拉第，过去说得多的：执着、顽强、不为名利现在：除此之外【例例1】发现电流磁效应现象的发现电流磁效应现象的科学家是科学家是_，发现通电导线在磁场中受力规律发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是的科学家是_，发现电磁感，发现电磁感应现象的科学家是应现象的科学家是_，发现电荷间相互作用力规律的的发现电荷间相互作用力规律的的科学家是科学家是 _安培安培法拉第法拉第库仑库仑奥斯特奥斯特【例1】发现电流磁效应现象的科学家是_，安培法拉作业：作业：带着问题自主学习科学漫步1.你能从这个电磁感应现象的发现的特例中总结科学发现或科学研究的一般思路和方法?2.从法拉第十年探索的艰难历程,你对法拉第的研究思想，研究方法和精神，得到了什么体会和感想？3.法拉第出生贫寒，只读了两年小学，但最终成为伟大的科学家，依靠的是什么？对此，你有何感想？作业：1.你能从这个电磁感应现象的发现的特例中总结科学发现或
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