4.1《划时代的发现》导学教案

4.1划时代的发现导学教案预习案【教学目标】一、知识与技能1知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。2知道电磁感应、感应电流的定义。领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。三、情感态度与价值观1领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。2以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。【教材导读】本课出自人教版高中物理选修3-2第四章第一节，它是选修3-2的开篇内容。主要介绍了奥斯特梦圆“电生磁”和法拉第心系“磁生电”这两大划时代的发现，即电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。这一节虽然知识点不多，但对激发学生对后续章节的学习兴趣，使学生领悟科学探究的方法和艰难历程，培养学生不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志等方面都有重要的作用。教科书上把“划时代的发现”单独作为一节课来处理，主要是因为奥斯特的发现改变了人们的自然观、世界观和思维方式(从相互联系中考察事物)。法拉第的发现揭开了人类社会迈进电气化时代的序幕，应该说这段科学史是科学思维中传统与创新交锋和突破的生动事例，它同时还展示了创新思维的重要性和时代局限性对创新的羁绊。另外一个重要的原因就是法拉第对电磁感应现象研究的史实，可以成为科学方法和科学精神教育的很好素材【学情分析】学生在之前的学习中已经学过奥斯特“电生磁”实验，但还不知道法拉第的“磁生电”实验，而且，学生在学习物理的过程中倾向于一味接受已经被研究出来的知识，缺乏探索新知的意识，以为这些已经总结出来的知识像从天上掉下来的一样，殊不知，物理上的每一个重大发现都是前人无数次的实验辛苦得来的，因此，学习本课对提高学生对科学的兴趣，培养其勇于探索科学的精神是非常必要的。【教学重难点】知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。【预习自测】（ABC）1、 在1820年4月的一次演讲中，碰巧在 方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针发生了转动。说明电流对小磁针产生了作用，证明电流在其周围产生了磁场。这就是发现电流磁效应的过程。通过前面的学习，我们知道，地磁场是南北方向的，小磁针静止时指示南北方向，通电直导线的磁场方向遵守安培定则。当导线南北放置时，导线下方的磁场沿东西方向，当导线通电后，小磁针受到电流的磁场作用由原来的南北方向转向 方向。奥斯特由磁针的偏转确定了电和磁的联系，也就是 。2、1831年8月29日，_发现了电磁现象；把两个线圈绕在同一个铁环上，一个绕圈接到_，另一个线圈接入_，在给一个线圈_或_的瞬间，发现了另一个线圈中也出现了_.【提出困惑】请你说说教科书把科学发现中经历的失败和挫折表达出来有什么意义？【信息链接】科拉顿的“失败”1820年，奥斯特的磁效应发表后，在科学界引起极大反响，科学家想既然“电能生磁”，反过来“磁也能生电”。可以说，想实现“磁生电”是当时许多科学家的愿望，例如，安培、科拉顿等人都曾为之努力过，但是都失败了。在这个问题上，最遗憾的莫过于科拉顿。1825年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生。但是在实验时，科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里他想，反正产生的电流应该是“稳定”的（当时科学界都认为利用磁场产生的电应该是“稳定”的），插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及就这样，科拉顿开始了实验。然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。科拉顿失败了。科拉顿的这个失败，是一个什么样的失败呢？后人有各种各样的议论。有人说这是一次“成功的失败”。因为科拉顿的实验装置设计得完全正确，如果磁铁磁性足够强，导线电阻不大，电流计十分灵敏，那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时，电流计的指针确实是摆动了的。也就是说，电磁感应的实验是成功了，只不过科拉顿没有看见，他跑得还是“太慢”，连电流计指针往回摆也没看见，有人说，这是一次“遗憾的失败”。因为科拉顿如果有个助手在另外那间房里，或者科拉顿就把电流计放在同一间房里看得见的地方，那么成功的桂冠肯定是属于科拉顿的。21世纪教育网有人说，这是一次“真正的失败”。因为科拉顿没能转变思想，没有从“稳态”的猜想转变到“暂态”的考虑上来，所以他想不到请个助手帮一下忙、或者把电流计拿到同一间房里来。事实也正是如此，法拉第总结了别人和他自己以前失败的教训，他决定不再固守“稳态”的猜想，终于在1831年8月，观察到了电磁感应现象。科拉顿只能留下永远的遗憾。探究案1、不同自然现象之间是有相互联系的，而这种联系可以通过我们的观察与思考来发现。例如摩擦生热则表明了机械运动与热运动是互相联系的，奥斯特之所以能够发现电流产生磁场，就是因为他相信不同自然现象之间是互相联系和互相转化的。【思考】是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？1803年奥斯特总结了一句话内容是什么？2、机遇总是青睐那些有准备的头脑，奥斯特的发现是必然中的偶然。发现中子的历史过程（在选修3-5中学习）也说明了这一点。小居里夫妇首先发现这种不带电的未知射线，他们误认为这是能量很高的射线，一项划时代的伟大发现就与小居里夫妇擦肩而过了。当查德威克遇到这种未知射线时，查德威克很快就想到这种不带电的射线可能是高速运动的中子流，因为查德威克的老师卢瑟神福早已预言中子的存在，所以查德威克的头脑是一个有准备的头脑，查德威克就首先发现了中子，并因此获得诺贝尔物理学奖。所以学会用联系的眼光看待世界，比记住奥斯特实验重要得多。包括门捷列夫的元素周期表，牛顿的万有引力定律，橡胶的硫化。【思考1】奥斯特发现了电流的磁效应是偶然还是必然？电流磁效应的发现有何意义？【思考2】奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的思考？法拉第持怎样的观点？【思考3】其他很多科学家例如安培，科拉顿等物理学家也做过磁生电的试验，可他们都没有成功，他们问题出现在那里？3、法拉第就是用联系的眼光看待世界的人，他坚信既然电流能够产生磁场，那么利用磁场应该可以产生电流。信念是一种力量，但信念不能代替事实。探索“磁生电”的道路非常艰苦，法拉第为此寻找了10年之久，我们要学习的就是这种百折不挠的探索精神。【思考1】法拉第经过无数次试验，经历10年的时间，终于领悟到了什么？【思考2】什么是电磁感应？什么是感应电流？通过学习你从奥斯特、法拉第等科学家身上学到了什么？4、法拉第为什么走了10年弯路，这个问题值得我们研究。原来自然界的联系不是简单的联系，自然界的对称不是简单的对称，“磁生电”不象“电生磁”那样简单，“磁生电”必须在变化、运动的过程中才能出现。法拉第的弯路应该使我们对自然界的联系和对称的认识更加深刻、更加全面。【当堂检测】1（ABC）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 ，发现电磁感应现象的科学家是 ，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是 。答案：奥斯特 安培 法拉第 库仑2（ABC）下列现象中属于电磁感应现象的是( )A磁场对电流产生力的作用 B变化的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D电流周围产生磁场解析：电磁感应现象指的是利用磁场产生电流的现象，选项B是正确的。练习案1（ABC）发电的基本原理是电磁感应。发现