划时代的发现课件.ppt

第四章 电磁感应,4.1 划时代的发现,创设情景，引入课题,雪灾家中断电，打工仔抬发电机回家过年 ，他们这样做的目的是什么？,一.奥斯特圆梦“电生磁”,1、19世纪20年代之前, 电与磁是独立发展的.,二者显然肯定是独立的，无关的,一.奥斯特圆梦“电生磁”,18世纪末,人们开始思考自然现象之间的联系,1、电与磁有联系吗？,德国哲学家康德：各种自然现象之间是相互联系和相互转化的。,我坚信：电与磁是有关联的，我一定要找到它,他是我的偶像,一.奥斯特圆梦“电生磁”,机械运动,热运动,一.奥斯特圆梦“电生磁”,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。,一.奥斯特圆梦“电生磁”,2、奥斯特“碰巧”发现了：电流的磁效应,17年后- 1820年4月某日- 物理课堂上- 奥斯特-,如有神助！,2、奥斯特“碰巧”发现了:电流磁效应,电磁感应现象的发现是与电流磁效应的发现密切相连的。 在1820年4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。,电流的磁效应显示了载流导体对磁针的作用力，揭示了电现象与磁现象之间存在的某种联系。,一.奥斯特圆梦“电生磁”,2、奥斯特“碰巧”发现了：电流的磁效应,奥斯特实验：揭示电流的磁效应,奥斯特断言：电与磁是有联系的！,3、电流磁效应：发现的意义,突破了电、磁无关的思维定势；前所未有地拓宽了物理学研究的视野； 突破了纵向力的思维定势 增强了人们对固有观念的怀疑精神和推翻固有权威成见的自信力；,思考一个问题： “怎样救落水者?”,常规思维:让人离开水.,让水离开人,可以吗?,通过这个故事，你有什么发现? 如果你知道奥斯特的发现，你会做出哪些思考？,对称性的思考,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。 汤川秀树,二、法拉第心系“磁生电”,1、艰难的探索：众多物理学家“浅尝则止”,伟大安培的尝试：,1、艰难的探索：众多物理学家“浅尝则止”,跑失良机的科拉顿（英国）：,二、法拉第心系“磁生电”,2、法拉第：历经10年，“痴”心不改,“试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战,一段通电直导线放在另一段直导线旁边,“试验失败再试验”：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,G,2、法拉第：历经10年，“痴”心不改,“试验失败再试验”：屡战屡败、屡败屡战,2、法拉第：历经10年，“痴”心不改,通电直导线放在不通电线圈内部,法拉第日记,未显示作用,毫无反应,不行,从普通的磁铁中获得电的希望，时时激励着我从实验上探求电流的感应效应。,2、法拉第：历经10年，“痴”心不改,科学的实验方法,2、法拉第：历经10年，“痴”心不改,麦克斯韦：科学家其实也有许多粗糙的想法和不成功的经验。他们是伟大的，但并不是高不可攀的。,2、法拉第：历经10年，“痴”心不改,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年，“痴”心不改,开关,电池组,电流计,法拉第线圈：与160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。,法拉第另一个成功实验：,2、法拉第：历经10年，“痴”心不改,法拉第：“一朝顿悟”,磁生电是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。,深入探究的真谛,将条形磁铁 插入空心线圈,运动的磁铁,在磁铁中 运动的导体,由磁得到电的现象叫电磁感应。,电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。,电磁感应不是稳态效应，而是动态效应。,2、法拉第：历经10年，“痴”心不改,1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。”磁生电“是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。,法拉第将其发现的全部“磁生电”现象分成五类：,变化的电流,变化的磁场,运动的恒定电流,运动的磁铁,在磁场中运动的导体,“磁生电”现象的本质特征是：变化、运动,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。同时也推动了电气化时代的到来.,法拉第提出了“电场”、“磁场”和“力线”的概念。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。,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。,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?,科学足迹,科学史上许多重要发现和发明，常被人们有意无意地罩上神秘的光环，似乎科学家都是呼风唤雨的魔术师。但是我们在这里看到，具有闪光思维的奥斯特和法拉第，在做出伟大发现的过程中也受着历史局限性的束缚，也有过“可笑”的疏忽与失误。他们是伟大的，但也是可以学习的真实的人。麦克斯韦曾就法拉第的著作说道：“他既告诉我们成功的经验，也告诉我们不成功的经验；既告诉我们那些成熟的想法，也告诉我们他的粗糙想法。读者的能力可能远不及他，但是感到的共鸣却常常多于钦佩，并且会引起这样一种信念：如果自己有这样的机会，也会成为一个发现者。”,科学足迹,关于法拉第，过去说得多的：穷苦、顽强、不为名利,现在：除此之外还有，甚至更重要的是,（1）正确的指导思想（自然现象的相互联系）,（2）抹去科学学家头上的光环，正确认识失败,科学足迹,【例1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（ ） A安培 B赫兹 C法拉第 D麦克斯韦,C,【例2】发现电流磁效应现象的科学家是_ ， 发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_ ，发现电