4.1《划时代的发现》PPT学习课程

1、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。 （二）过程与方法 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。 第1页/共35页第一页，编辑于星期五：四点 五十一分。1、是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？2、奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？3、奥斯特发现电流磁效应的过程是怎

2、样的？用学过的知识如何解释？4、电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。自主学习-奥斯特梦圆“电生磁”第2页/共35页第二页，编辑于星期五：四点 五十一分。一、坚定的信念一、坚定的信念 哲学家康德哲学家康德:“各种自然现象之间是相互联系和相互各种自然现象之间是相互联系和相互转化并且是和谐统一的转化并且是和谐统一的.” 实例实例:摩擦生热、蒸汽机摩擦生热、蒸汽机第3页/共35页第三页，编辑于星期五：四点 五十一分。 物理学将不再是关于运动、热、空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，我们将把整个其他现象的零散的罗

3、列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。宇宙纳在一个体系中。第4页/共35页第四页，编辑于星期五：四点 五十一分。奥斯特实验：奥斯特实验：揭示了电流的磁效应突破：突破：电与磁是有联系的电与磁是有联系的!第5页/共35页第五页，编辑于星期五：四点 五十一分。1、奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？2、法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？3、法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？4、法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？自主学习-法

4、拉第心系“磁生电” 第6页/共35页第六页，编辑于星期五：四点 五十一分。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?第7页/共35页第七页，编辑于星期五：四点 五十一分。 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？第8页/共35页第八页，编辑于星期五：四点 五十一分。对称性的思考对称性的思考英国的法拉第认为：英国的法拉第认为： 电和磁是一对和谐对称的电和磁是一对和谐对称的自然现象自然现象.依据：依据：磁化和静电感应现象磁化和静电感应现象.猜想猜想:磁铁可以感应出电流磁铁可以感应出电流!信念信念: :一定要转磁为电一定要转磁为电!第

5、9页/共35页第九页，编辑于星期五：四点 五十一分。法拉第法拉第日记日记未显示作用未显示作用毫无反应毫无反应不行不行 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。第10页/共35页第十页，编辑于星期五：四点 五十一分。二、科学的方法二、科学的方法(实验实验)第11页/共35页第十一页，编辑于星期五：四点 五十一分。1825年年11月月28日日实验实验1.1. 两根长两根长4 4英寸长的导线平行放置英寸长的导线平行放置, , 用两张厚纸将用两张厚纸将它们隔开它们隔开, , 先把其中的一根导线接到电池的两端通电先把其中的一根导线接到电池的两端通电, ,再再把另一根与电流计相

6、连。把另一根与电流计相连。 实验实验2.2. 将空心螺线管接到电池的两极将空心螺线管接到电池的两极, , 把一直把一直导线引进螺线管导线引进螺线管, , 直导线两端与电流计相连直导线两端与电流计相连 。实验实验3.3. 将实验将实验2 2中的直导线与电池两极相连中的直导线与电池两极相连, , 螺线管与螺线管与电流计连接电流计连接 。实验实验4.4. 把两根导线互相缠绕着把两根导线互相缠绕着, , 先把其中的一根的两先把其中的一根的两头接到电池上通电头接到电池上通电, , 把另一根的两头接到电流计上。把另一根的两头接到电流计上。 第12页/共35页第十二页，编辑于星期五：四点 五十一分。 麦克斯

7、韦：麦克斯韦： 科学家其实也有许科学家其实也有许多粗糙的想法和不多粗糙的想法和不成功的经验。他们成功的经验。他们是伟大的，但并不是伟大的，但并不是高不可攀的。是高不可攀的。第13页/共35页第十三页，编辑于星期五：四点 五十一分。1831年年8月月29日日法拉第线圈：与法拉第线圈：与160年后出现的现代变压器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。出奇的相似，现已成为著名的科学文物。开关电池组电流计第14页/共35页第十四页，编辑于星期五：四点 五十一分。进一步地思考和探索：进一步地思考和探索：铁芯和线圈铁芯和线圈A是产生这一效应的必要条件吗是产生这一效应的必要条件吗?铁芯第1

8、5页/共35页第十五页，编辑于星期五：四点 五十一分。 1831年年11月月24日，法拉第向皇家学日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为会提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应电磁感应，产生的电流叫做，产生的电流叫做感应电流感应电流。 “磁生电磁生电”是一种在变化、运动的过程是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。中才能出现的效应。 五种类型可以引起感应电流五种类型可以引起感应电流: :变化的电变化的电流流、变化的磁场变化的磁场、运动的恒定电流运动的恒定电流、运运动的磁铁动的磁铁、在磁场中运动的导体在磁场中运动的导体。有规律吗有规律吗?第16页/共35页第十六页，编辑于星期五

9、：四点 五十一分。“跑失良机跑失良机”的科拉顿的科拉顿电流计螺旋管第17页/共35页第十七页，编辑于星期五：四点 五十一分。电磁感应现象发现的意义电磁感应现象发现的意义?1、为电和磁的统一创造了条件、为电和磁的统一创造了条件;2、推动人类进入电气化时代、推动人类进入电气化时代.第18页/共35页第十八页，编辑于星期五：四点 五十一分。 诗一首诗一首富兰克林引雷电，富兰克林引雷电，人类用电未实现。人类用电未实现。十年辛苦法拉第，十年辛苦法拉第，五洲四海明珠炫。五洲四海明珠炫。第19页/共35页第十九页，编辑于星期五：四点 五十一分。 词一首词一首冬草凋零冬草凋零,春芽破土春芽破土;牛顿之后牛顿之

10、后,法拉第出法拉第出.铁匠之子铁匠之子,生于草莽之中生于草莽之中;然志存高远然志存高远,幸遇伯乐幸遇伯乐,终成大器终成大器;十年磨剑十年磨剑,坚信磁可生电坚信磁可生电;然遍尝失败然遍尝失败,一朝电生一朝电生,扬名天下扬名天下.第20页/共35页第二十页，编辑于星期五：四点 五十一分。三、创造性的思维三、创造性的思维为什么以往的实验都失败了？为什么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法拉第敢于突破，终于有了划时代的发现!第21页/共35页第二十一页，编辑于星期五：四点 五十一分。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，首先圆盘发电机，首先向人类

11、揭开了机械能向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。转化为电能的序幕。第22页/共35页第二十二页，编辑于星期五：四点 五十一分。从此人类进入了电气化时代：壮美的都市夜景第23页/共35页第二十三页，编辑于星期五：四点 五十一分。最早的电动机：电磁旋转器最早的电动机：电磁旋转器第24页/共35页第二十四页，编辑于星期五：四点 五十一分。 法拉第提出了法拉第提出了“电场电场”、“磁场磁场”和和“力线力线”的概念。暗示了电磁波存在的可能性，并预言了光的概念。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。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爱因斯坦的评价：

12、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。表示形式从而建立了电磁场理论。第25页/共35页第二十五页，编辑于星期五：四点 五十一分。1867年8月25日,法拉第像往常一样,安静地在椅子上睡着了,这一天他永远地睡着了.人们这样怀念他人们这样怀念他:“尘世上失去了一位哲尘世上失去了一位哲人人,天堂里多了一位圣人天堂里多了一位圣人”.正如法拉第接过先辈的大旗一样,后来者接起了他的大旗,使物理学的火种薪火相传有哪些人

13、呢？第26页/共35页第二十六页，编辑于星期五：四点 五十一分。1、法拉第去世一年后的、法拉第去世一年后的1868年年,一个美国报童在波士顿的一个旧书摊上一个美国报童在波士顿的一个旧书摊上买到了几本残缺不全的买到了几本残缺不全的法拉第著作法拉第著作电学实验研究电学实验研究.谁知道谁知道:这竟然成了这个人一生中收益最大的这竟然成了这个人一生中收益最大的投资投资. 他就是他就是:爱迪生爱迪生.正是爱迪生这样的发明家把法拉第所正是爱迪生这样的发明家把法拉第所进行的电学成果转化成实用的电器进行的电学成果转化成实用的电器. 2、爱因斯坦爱因斯坦也极力追求反映自然界物质运动规律的也极力追求反映自然界物质运

14、动规律的简单、和简单、和谐与统一谐与统一的理论体系的理论体系.他在晚年着力建立引力场与电磁场统他在晚年着力建立引力场与电磁场统一的理论（统一场论）一的理论（统一场论）.但是未能成功但是未能成功.3、1967年年,美国的美国的温伯格温伯格和巴基斯坦的和巴基斯坦的萨拉姆萨拉姆建立了弱相建立了弱相互作用与电磁场相互作用的规范理论互作用与电磁场相互作用的规范理论,使物理学意义上的使物理学意义上的统一场论的研究获得了一个鼓舞人心的成果统一场论的研究获得了一个鼓舞人心的成果.第27页/共35页第二十七页，编辑于星期五：四点 五十一分。同学们: 你相信宇宙规律是简单、和谐与统一的吗? 你愿意投身于这个研究领

15、域中吗?第28页/共35页第二十八页，编辑于星期五：四点 五十一分。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，你有何感谢?自主学习-科学漫步第29页/共35页第二十九页，编辑于星期五：四点 五十一分。 奥斯特发现的电流磁效应，使整个科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：现象是有联系的。法

16、拉第赞扬道：“它突然它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。满光明。” 法拉第发现的电磁感应使人们对电和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，为电磁学的发展作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。作出了重大贡献。第30页/共35页第三十页，编辑于星期五：四点 五十一分。认真阅读教材和相关材料，认识到每认真阅读教材和相关材料，认识到每一个重大发现的背后总有许多动人的故一个重大发现的背后总有许多动人的故事这些故事告诉我们关于事这些故事告诉我们关于科学家执着的科学家执着的信念和追求以及他们对待科学的严谨态信念和追求以及他们对待科学的严谨态度度科学从来就不是一蹴而就的，它需科学从来就不是一蹴而就的，它需要我们不断付出艰辛努力，加之正确的要我们不断付出艰辛努力，加之正确的思维方法和严谨的科学态度，唯有如此思维方法和严谨的科学态度，唯有如此才能获得成功！才能获得成功！第31页/共35页第三十一页，编辑于星期五：四点 五十一分。清华学子的感悟：清华