人教版高中物理選修3-2第四章 第一節(jié)《劃時代的發(fā)現(xiàn)》（課堂PPT）

1、劃時代的發(fā)現(xiàn)劃時代的發(fā)現(xiàn)一、奧斯特夢圓一、奧斯特夢圓“電生磁電生磁”閱讀并思考閱讀并思考 1. 是什么信念激勵奧斯特尋找電與磁的是什么信念激勵奧斯特尋找電與磁的聯(lián)系的？在這之前，科學研究領(lǐng)域存在怎樣聯(lián)系的？在這之前，科學研究領(lǐng)域存在怎樣的歷史背景？的歷史背景？ 2. 奧斯特的研究是一帆風順的嗎？奧斯奧斯特的研究是一帆風順的嗎？奧斯特面對失敗是怎樣做的？特面對失敗是怎樣做的？ 3. 奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的過程是怎樣奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的過程是怎樣的？用學過的知識如何解釋？的？用學過的知識如何解釋？ 4. 電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)有何意義？電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)有何意義？ 信念信念信念信念哲學家康德：各種自然現(xiàn)

2、象之間是哲學家康德：各種自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的實例：摩擦生熱、蒸汽機實例：摩擦生熱、蒸汽機信念信念哲學家康德：各種自然現(xiàn)象之間是哲學家康德：各種自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的實例：摩擦生熱、蒸汽機實例：摩擦生熱、蒸汽機物理學將不再是關(guān)于運物理學將不再是關(guān)于運動、熱、空氣、光、電、磁以動、熱、空氣、光、電、磁以及我們所知道的各種其他現(xiàn)象及我們所知道的各種其他現(xiàn)象的零散的羅列，我們將把整個的零散的羅列，我們將把整個宇宙納在一個體系中。宇宙納在一個體系中。物理學將不再是關(guān)于運物理學將不再是關(guān)于運動、熱、空氣、光、電、磁以動、熱、空氣、光、電、磁

3、以及我們所知道的各種其他現(xiàn)象及我們所知道的各種其他現(xiàn)象的零散的羅列，我們將把整個的零散的羅列，我們將把整個宇宙納在一個體系中。宇宙納在一個體系中。奧斯特實驗奧斯特實驗揭示了電流的磁效應(yīng)揭示了電流的磁效應(yīng)突破：突破：電與磁是有聯(lián)系的！電與磁是有聯(lián)系的！ 奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的第一次握第一次握手手，法拉第贊揚道：，法拉第贊揚道：“它突然打開了科學它突然打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域的大門，使其充滿光明。中一個黑暗領(lǐng)域的大門，使其充滿光明。” 奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的第一次握第一次握手手，法拉第贊揚道：，法拉第贊揚道：“它突然打開了科學它突然打開了科學中一

4、個黑暗領(lǐng)域的大門，使其充滿光明。中一個黑暗領(lǐng)域的大門，使其充滿光明?！?奧斯特的成功秘訣是什么？但是，他奧斯特的成功秘訣是什么？但是，他為什么沒有取得更大的成功？為什么沒有取得更大的成功？ 對以往知識的熟知和對以往知識的熟知和對新鮮事物及其發(fā)展前景對新鮮事物及其發(fā)展前景的敏感，是一個人的創(chuàng)造的敏感，是一個人的創(chuàng)造力的源泉。力的源泉。 湯川秀樹湯川秀樹奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的第一次握手第一次握手，法，法拉第贊揚道：拉第贊揚道：“它突然打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域它突然打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域的大門，使其充滿光明。的大門，使其充滿光明?！眾W斯特的成功秘訣是什么？但是，他為什么奧

5、斯特的成功秘訣是什么？但是，他為什么沒有取得更大的成功？沒有取得更大的成功？奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的第一次握手第一次握手，法，法拉第贊揚道：拉第贊揚道：“它突然打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域它突然打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域的大門，使其充滿光明。的大門，使其充滿光明。”奧斯特的成功秘訣是什么？但是，他為什么奧斯特的成功秘訣是什么？但是，他為什么沒有取得更大的成功？沒有取得更大的成功？ 思考：思考：“怎樣救落水者？怎樣救落水者？”奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的第一次握手第一次握手，法，法拉第贊揚道：拉第贊揚道：“它突然打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域它突然打開了科學中一個

6、黑暗領(lǐng)域的大門，使其充滿光明。的大門，使其充滿光明?！眾W斯特的成功秘訣是什么？但是，他為什么奧斯特的成功秘訣是什么？但是，他為什么沒有取得更大的成功？沒有取得更大的成功？ 思考：思考：“怎樣救落水者？怎樣救落水者？” 常規(guī)思維：讓人離開水。常規(guī)思維：讓人離開水。奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的奧斯特實驗實現(xiàn)了電和磁的第一次握手第一次握手，法，法拉第贊揚道：拉第贊揚道：“它突然打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域它突然打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域的大門，使其充滿光明。的大門，使其充滿光明?！眾W斯特的成功秘訣是什么？但是，他為什么奧斯特的成功秘訣是什么？但是，他為什么沒有取得更大的成功？沒有取得更大的成功？ 思考：思考：

7、“怎樣救落水者？怎樣救落水者？” 常規(guī)思維：讓人離開水。常規(guī)思維：讓人離開水。 特殊情況下，讓水離開人，可以嗎特殊情況下，讓水離開人，可以嗎? 這個故事對你有什么啟發(fā)？如果你知道奧斯特這個故事對你有什么啟發(fā)？如果你知道奧斯特的發(fā)現(xiàn)，你會做出哪些思考？的發(fā)現(xiàn)，你會做出哪些思考？二、法拉第心系二、法拉第心系“磁生電磁生電” 閱讀與思考閱讀與思考 1. 奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)引發(fā)了怎樣的哲學奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)引發(fā)了怎樣的哲學思考？法拉第持怎樣的觀點？思考？法拉第持怎樣的觀點？ 2. 法拉第的研究是一帆風順的嗎？法拉第面法拉第的研究是一帆風順的嗎？法拉第面對失敗是怎樣做的？對失敗是怎樣做的？ 3. 法

8、拉第做了大量實驗都是以失敗告終，失法拉第做了大量實驗都是以失敗告終，失敗的原因是什么？敗的原因是什么？ 4. 法拉第經(jīng)歷了多次失敗后，終于發(fā)現(xiàn)了電法拉第經(jīng)歷了多次失敗后，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的具體的過程磁感應(yīng)現(xiàn)象，他發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的具體的過程是怎樣的？之后他又做了大量的實驗都取得了成是怎樣的？之后他又做了大量的實驗都取得了成功，他認為成功的功，他認為成功的“秘訣秘訣”是什么？是什么？對稱性的思考對稱性的思考對稱性的思考對稱性的思考英國的法拉第認為：電和磁英國的法拉第認為：電和磁是一對和諧對稱的自然現(xiàn)象。是一對和諧對稱的自然現(xiàn)象。對稱性的思考對稱性的思考英國的法拉第認為：

9、電和磁英國的法拉第認為：電和磁是一對和諧對稱的自然現(xiàn)象。是一對和諧對稱的自然現(xiàn)象。依據(jù)：磁化和靜電感應(yīng)現(xiàn)象依據(jù)：磁化和靜電感應(yīng)現(xiàn)象對稱性的思考對稱性的思考英國的法拉第認為：電和磁英國的法拉第認為：電和磁是一對和諧對稱的自然現(xiàn)象。是一對和諧對稱的自然現(xiàn)象。依據(jù)：磁化和靜電感應(yīng)現(xiàn)象依據(jù)：磁化和靜電感應(yīng)現(xiàn)象猜想：磁鐵應(yīng)該可以感應(yīng)出猜想：磁鐵應(yīng)該可以感應(yīng)出 電流！電流！對稱性的思考對稱性的思考英國的法拉第認為：電和磁英國的法拉第認為：電和磁是一對和諧對稱的自然現(xiàn)象。是一對和諧對稱的自然現(xiàn)象。依據(jù)：磁化和靜電感應(yīng)現(xiàn)象依據(jù)：磁化和靜電感應(yīng)現(xiàn)象猜想：磁鐵應(yīng)該可以感應(yīng)出猜想：磁鐵應(yīng)該可以感應(yīng)出 電流！電流！信

10、念：一定要轉(zhuǎn)磁為電！信念：一定要轉(zhuǎn)磁為電！未顯示作用未顯示作用毫無反應(yīng)毫無反應(yīng)不行不行未顯示作用未顯示作用毫無反應(yīng)毫無反應(yīng)不行不行從普通的磁鐵中獲得電從普通的磁鐵中獲得電的希望，時時激勵著我從實驗的希望，時時激勵著我從實驗上探求電流的感應(yīng)效應(yīng)。上探求電流的感應(yīng)效應(yīng)?？茖W的實驗方法科學的實驗方法1825年年11月月28日日實驗實驗1.兩根長兩根長4英寸長的導(dǎo)線平行放置，用兩英寸長的導(dǎo)線平行放置，用兩張厚紙將它們隔開，先把其中的一根導(dǎo)線接到電池張厚紙將它們隔開，先把其中的一根導(dǎo)線接到電池的兩端通電，再把另一根與電流計相連。的兩端通電，再把另一根與電流計相連。1825年年11月月28日日實驗實驗1.

11、兩根長兩根長4英寸長的導(dǎo)線平行放置，用兩英寸長的導(dǎo)線平行放置，用兩張厚紙將它們隔開，先把其中的一根導(dǎo)線接到電池張厚紙將它們隔開，先把其中的一根導(dǎo)線接到電池的兩端通電，再把另一根與電流計相連。的兩端通電，再把另一根與電流計相連。實驗實驗2.將空心螺線管接到電池的兩極，把一將空心螺線管接到電池的兩極，把一直導(dǎo)線引進螺線管，直導(dǎo)線兩端與電流計相連。直導(dǎo)線引進螺線管，直導(dǎo)線兩端與電流計相連。1825年年11月月28日日實驗實驗1.兩根長兩根長4英寸長的導(dǎo)線平行放置，用兩英寸長的導(dǎo)線平行放置，用兩張厚紙將它們隔開，先把其中的一根導(dǎo)線接到電池張厚紙將它們隔開，先把其中的一根導(dǎo)線接到電池的兩端通電，再把另一

12、根與電流計相連。的兩端通電，再把另一根與電流計相連。實驗實驗2.將空心螺線管接到電池的兩極，把一將空心螺線管接到電池的兩極，把一直導(dǎo)線引進螺線管，直導(dǎo)線兩端與電流計相連。直導(dǎo)線引進螺線管，直導(dǎo)線兩端與電流計相連。實驗實驗3.將實驗將實驗2中的直導(dǎo)線與電池兩極相連，中的直導(dǎo)線與電池兩極相連，螺線管與電流計連接。螺線管與電流計連接。1825年年11月月28日日實驗實驗1.兩根長兩根長4英寸長的導(dǎo)線平行放置，用兩英寸長的導(dǎo)線平行放置，用兩張厚紙將它們隔開，先把其中的一根導(dǎo)線接到電池張厚紙將它們隔開，先把其中的一根導(dǎo)線接到電池的兩端通電，再把另一根與電流計相連。的兩端通電，再把另一根與電流計相連。實驗

13、實驗2.將空心螺線管接到電池的兩極，把一將空心螺線管接到電池的兩極，把一直導(dǎo)線引進螺線管，直導(dǎo)線兩端與電流計相連。直導(dǎo)線引進螺線管，直導(dǎo)線兩端與電流計相連。實驗實驗3.將實驗將實驗2中的直導(dǎo)線與電池兩極相連，中的直導(dǎo)線與電池兩極相連，螺線管與電流計連接。螺線管與電流計連接。實驗實驗4.把兩根導(dǎo)線互相纏繞著把兩根導(dǎo)線互相纏繞著, 先把其中的一先把其中的一根的兩頭接到電池上通電，把另一根的兩頭接到電根的兩頭接到電池上通電，把另一根的兩頭接到電流計上。流計上。 法拉第在法拉第在1822年年12月、月、1825年年11月、月、1828年年4月作月作過三次集中的實驗研究，過三次集中的實驗研究，均以失敗告

14、終均以失敗告終 麥克斯韋：科學家其實麥克斯韋：科學家其實也有許多粗糙的想法和不成也有許多粗糙的想法和不成功的經(jīng)驗他們是偉大的，功的經(jīng)驗他們是偉大的，但并不是高不可攀的但并不是高不可攀的 法拉第在法拉第在1822年年12月、月、1825年年11月、月、1828年年4月作月作過三次集中的實驗研究，過三次集中的實驗研究，均以失敗告終均以失敗告終 麥克斯韋：科學家其實麥克斯韋：科學家其實也有許多粗糙的想法和不成也有許多粗糙的想法和不成功的經(jīng)驗他們是偉大的，功的經(jīng)驗他們是偉大的，但并不是高不可攀的但并不是高不可攀的 法拉第在法拉第在1822年年12月、月、1825年年11月、月、1828年年4月作月作過

15、三次集中的實驗研究，過三次集中的實驗研究，均以失敗告終均以失敗告終 但是，一次次失敗沒有但是，一次次失敗沒有讓法拉第向命運低頭，法拉讓法拉第向命運低頭，法拉第堅信：任何成功都會有很第堅信：任何成功都會有很多崎嶇坎坷！多崎嶇坎坷！1831年年8月月29日日1831年年8月月29日日1831年年8月月29日日 法拉第線圈：與法拉第線圈：與160160年后出現(xiàn)的現(xiàn)代變壓器出奇年后出現(xiàn)的現(xiàn)代變壓器出奇的相似，現(xiàn)已成為著名的科學文物。的相似，現(xiàn)已成為著名的科學文物。法拉第的思考法拉第的思考“奧斯特實驗是用穩(wěn)恒電流產(chǎn)生了磁場，奧斯特實驗是用穩(wěn)恒電流產(chǎn)生了磁場，我的思路是在穩(wěn)定的磁場中產(chǎn)生電流，我的思路是在

16、穩(wěn)定的磁場中產(chǎn)生電流，會不會會不會這樣不行這樣不行 電生磁是動態(tài)的，自然界是和諧電生磁是動態(tài)的，自然界是和諧統(tǒng)一的。會不會磁生電也只能在變化、運動的統(tǒng)一的。會不會磁生電也只能在變化、運動的過程中才能產(chǎn)生，也就是只有在磁場產(chǎn)生的那過程中才能產(chǎn)生，也就是只有在磁場產(chǎn)生的那一瞬間才會產(chǎn)生電流？電流一閃而過，指針只一瞬間才會產(chǎn)生電流？電流一閃而過，指針只能在瞬間偏轉(zhuǎn)，磁場穩(wěn)定之后指針又回到原位能在瞬間偏轉(zhuǎn)，磁場穩(wěn)定之后指針又回到原位置了，所以，我看不到偏轉(zhuǎn)。趕緊找助手來協(xié)置了，所以，我看不到偏轉(zhuǎn)。趕緊找助手來協(xié)助我。助我。” 1831年年11月月24日，法拉第向皇家學會提交日，法拉第向皇家學會提交了一

17、個報告，把這種現(xiàn)象定名為了一個報告，把這種現(xiàn)象定名為電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)，產(chǎn)，產(chǎn)生的電流叫做生的電流叫做感應(yīng)電流感應(yīng)電流。“磁生電磁生電”是一種在是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。1831年年11月月24日，法拉第向皇家學會提交日，法拉第向皇家學會提交了一個報告，把這種現(xiàn)象定名為了一個報告，把這種現(xiàn)象定名為電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)，產(chǎn)，產(chǎn)生的電流叫做生的電流叫做感應(yīng)電流感應(yīng)電流?！按派姶派姟笔且环N在是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。引起感應(yīng)電流的原因可以概括為五類：引起感應(yīng)電流的原因可以概括為五類：變化的電流、變化的磁

18、場、運動的恒定電流、變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導(dǎo)體運動的磁鐵、在磁場中運動的導(dǎo)體創(chuàng)造性的思維創(chuàng)造性的思維創(chuàng)造性的思維創(chuàng)造性的思維為什么以往的實驗都失敗了？為什么以往的實驗都失敗了？創(chuàng)造性的思維創(chuàng)造性的思維為什么以往的實驗都失敗了？為什么以往的實驗都失敗了？創(chuàng)造性的思維創(chuàng)造性的思維為什么以往的實驗都失敗了？為什么以往的實驗都失敗了？法拉第敢于突破，終于有了劃時代的發(fā)現(xiàn)！法拉第敢于突破，終于有了劃時代的發(fā)現(xiàn)！實現(xiàn)了電和磁的第二次握手，為電和磁的統(tǒng)實現(xiàn)了電和磁的第二次握手，為電和磁的統(tǒng)一創(chuàng)造了條件，推動人類進入電氣化時代一創(chuàng)造了條件，推動人類進入電氣化時代從此

19、人類進入了電氣化時代從此人類進入了電氣化時代壯美的都市夜景壯美的都市夜景1831年年10月月28日日 法拉第的創(chuàng)新法拉第的創(chuàng)新1831年年10月月28日日 法拉第的創(chuàng)新法拉第的創(chuàng)新 圓盤發(fā)電機首先向人圓盤發(fā)電機首先向人類揭開了機械能轉(zhuǎn)化為電類揭開了機械能轉(zhuǎn)化為電能的序幕能的序幕最早的電動機：電磁旋轉(zhuǎn)器最早的電動機：電磁旋轉(zhuǎn)器法拉第提出了法拉第提出了“電場電場”、“磁場磁場”和和“力線力線”的概念，暗示了電磁波存在的可能的概念，暗示了電磁波存在的可能性，并預(yù)言了光可能是一種電磁振動的傳播。性，并預(yù)言了光可能是一種電磁振動的傳播。法拉第提出了法拉第提出了“電場電場”、“磁場磁場”和和“力線力線”的

20、概念，暗示了電磁波存在的可能的概念，暗示了電磁波存在的可能性，并預(yù)言了光可能是一種電磁振動的傳播。性，并預(yù)言了光可能是一種電磁振動的傳播。愛因斯坦：愛因斯坦：場的思想是法拉第最富創(chuàng)造場的思想是法拉第最富創(chuàng)造性的思想，是牛頓以來最重要的發(fā)現(xiàn)。麥克斯性的思想，是牛頓以來最重要的發(fā)現(xiàn)。麥克斯韋正是繼承和發(fā)展了場的思想，為之找到了完韋正是繼承和發(fā)展了場的思想，為之找到了完美的數(shù)學表示形式從而建立了電磁場理論。美的數(shù)學表示形式從而建立了電磁場理論。討論：下列各圖中磁通量是否變化？如何變化？討論：下列各圖中磁通量是否變化？如何變化？討論：下列各圖中磁通量是否變化？如何變化？討論：下列各圖中磁通量是否變化？

21、如何變化？討論：下列各圖中磁通量是否變化？如何變化？討論：下列各圖中磁通量是否變化？如何變化？討論：下列各圖中磁通量是否變化？如何變化？討論：下列各圖中磁通量是否變化？如何變化？討論：下列各圖中磁通量是否變化？如何變化？討論：下列各圖中磁通量是否變化？如何變化？科學漫步科學漫步1.你能從這個電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)的特例中你能從這個電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)的特例中總結(jié)科學發(fā)現(xiàn)或科學研究的一般思路和方法總結(jié)科學發(fā)現(xiàn)或科學研究的一般思路和方法?2.從法拉第十年探索的艱難歷程，你對法拉從法拉第十年探索的艱難歷程，你對法拉第的研究思想，研究方法和精神，得到了什么體第的研究思想，研究方法和精神，得到了什么體會和感想

22、？會和感想？3.法拉第出生貧寒，只讀了兩年小學，但最法拉第出生貧寒，只讀了兩年小學，但最終成為偉大的科學家，依靠的是什么？對此，你終成為偉大的科學家，依靠的是什么？對此，你有何感想？有何感想？科學漫步科學漫步1.你能從這個電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)的特例中你能從這個電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)的特例中總結(jié)科學發(fā)現(xiàn)或科學研究的一般思路和方法總結(jié)科學發(fā)現(xiàn)或科學研究的一般思路和方法?2.從法拉第十年探索的艱難歷程，你對法拉從法拉第十年探索的艱難歷程，你對法拉第的研究思想，研究方法和精神，得到了什么體第的研究思想，研究方法和精神，得到了什么體會和感想？會和感想？3.法拉第出生貧寒，只讀了兩年小學，但最法拉第出生貧寒，只讀了兩年小學，但最終成為偉大的科學家，依靠的是什么？對此，你終成為偉大的科學家，依靠的是什么？對此，你有何感想？有何感想？清華學子的感悟：清華學子的感悟：