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湖南省长郡中学高中物理 第四章 第一节 划时代的发现课件 新人教版选修3-2


划时代的发现

一、奥斯特梦圆“电生磁” 阅读并思考 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?

信念

信念
哲学家康德:各种自然现象之间是 相互联系和相互转化的. 实例:摩擦生热、蒸汽机

信念
哲学家康德:各种自然现象之间是 相互联系和相互转化的. 实例:摩擦生热、蒸汽机

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。

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。

奥斯特实验——揭示了电流的磁效应

突破:电与磁是有联系的!

奥斯特实验实现了电和磁的第一次握 手,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。”

奥斯特实验实现了电和磁的第一次握 手,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。” 奥斯特的成功秘诀是什么?但是,他 为什么没有取得更大的成功?

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

奥斯特实验实现了电和磁的第一次握手,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。”
奥斯特的成功秘诀是什么?但是,他为什么 没有取得更大的成功?

奥斯特实验实现了电和磁的第一次握手,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。”
奥斯特的成功秘诀是什么?但是,他为什么 没有取得更大的成功? 思考:“怎样救落水者?”

奥斯特实验实现了电和磁的第一次握手,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。”
奥斯特的成功秘诀是什么?但是,他为什么 没有取得更大的成功? 思考:“怎样救落水者?”

常规思维:让人离开水。

奥斯特实验实现了电和磁的第一次握手,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。”
奥斯特的成功秘诀是什么?但是,他为什么 没有取得更大的成功? 思考:“怎样救落水者?”

常规思维:让人离开水。 特殊情况下,让水离开人,可以吗? 这个故事对你有什么启发?如果你知道奥斯特 的发现,你会做出哪些思考?

二、法拉第心系“磁生电”
阅读与思考 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?

对称性的思考……

对称性的思考……
英国的法拉第认为:电和磁 是一对和谐对称的自然现象。

对称性的思考……
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

对称性的思考……
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!

对称性的思考……
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!

未显示作用

毫无反应
不行

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。

法拉第 日记

科学的实验方法

1825年11月28日
实验1.两根长4英寸长的导线平行放置,用两 张厚纸将它们隔开,先把其中的一根导线接到电池 的两端通电,再把另一根与电流计相连。

1825年11月28日
实验1.两根长4英寸长的导线平行放置,用两 张厚纸将它们隔开,先把其中的一根导线接到电池 的两端通电,再把另一根与电流计相连。

实验2.将空心螺线管接到电池的两极,把一 直导线引进螺线管,直导线两端与电流计相连。

1825年11月28日
实验1.两根长4英寸长的导线平行放置,用两 张厚纸将它们隔开,先把其中的一根导线接到电池 的两端通电,再把另一根与电流计相连。

实验2.将空心螺线管接到电池的两极,把一 直导线引进螺线管,直导线两端与电流计相连。
实验3.将实验2中的直导线与电池两极相连, 螺线管与电流计连接。

1825年11月28日
实验1.两根长4英寸长的导线平行放置,用两 张厚纸将它们隔开,先把其中的一根导线接到电池 的两端通电,再把另一根与电流计相连。

实验2.将空心螺线管接到电池的两极,把一 直导线引进螺线管,直导线两端与电流计相连。
实验3.将实验2中的直导线与电池两极相连, 螺线管与电流计连接。 实验4.把两根导线互相缠绕着, 先把其中的一 根的两头接到电池上通电,把另一根的两头接到电 流计上。

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.

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. 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.

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. 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. 但是,一次次失败没有 让法拉第向命运低头,法拉 第坚信:任何成功都会有很 多崎岖坎坷!

1831年8月29日

1831年8月29日

1831年8月29日

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。

法拉第的思考 “奥斯特实验是用稳恒电流产生了磁场, 我的思路是在稳定的磁场中产生电流,会不会 这样不行—— 电生磁是动态的,自然界是和谐

统一的。会不会磁生电也只能在变化、运动的 过程中才能产生,也就是只有在磁场产生的那 一瞬间才会产生电流?电流一闪而过,指针只 能在瞬间偏转,磁场稳定之后指针又回到原位 置了,所以,我看不到偏转。赶紧找助手来协 助我。”

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。

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。
引起感应电流的原因可以概括为五类:

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.

创造性的思维

创造性的思维
为什么以往的实验都失败了?

创造性的思维
为什么以往的实验都失败了?

创造性的思维
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! 实现了电和磁的第二次握手,为电和磁的统 一创造了条件,推动人类进入电气化时代.

从此人类进入了电气化时代——壮美的都市夜景

1831年10月28日 法拉第的创新

1831年10月28日 法拉第的创新

圆盘发电机首先向人
类揭开了机械能转化为电

能的序幕.

最早的电动机:电磁旋转器

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。

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: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。

讨论:下列各图中磁通量是否变化?如何变化?

讨论:下列各图中磁通量是否变化?如何变化?

讨论:下列各图中磁通量是否变化?如何变化?

讨论:下列各图中磁通量是否变化?如何变化?

讨论:下列各图中磁通量是否变化?如何变化?

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?

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?

清华学子的感悟: 学习的境界——懂、会、悟、创

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:“尘世上失去了一

位哲人,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……

1. 法拉第去世一年后的1868年,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法拉 第著作《电学实验研究》 ——这竟然成了这个人一生 中收益最大的投资。他就是:爱迪生.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。 2. 爱因斯坦也极力追求反映自然界物质运动规律 的简单、和谐与统一的理论体系.他在晚年着力建立 引力场与电磁场统一的理论(统一场论) ,但是,未 能成功。 3. 1967年,美国的温伯格和巴基斯坦的萨拉姆 建立了弱相互作用与电磁场相互作用的规范理论,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。



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