2024-2025學(xué)年高中物理第四章電磁感應(yīng)1劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)1教案新人教版選修3-2

PAGE1-劃時(shí)代的發(fā)覺教學(xué)目標(biāo)：學(xué)問與技能目標(biāo)了解奧斯特試驗(yàn)、電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)時(shí)的學(xué)問和相識(shí)背景；了解奧斯特試驗(yàn)、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)覺過程感知自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化過程與方法目標(biāo)“經(jīng)驗(yàn)”探究的主要過程，回顧前輩科學(xué)家的思索、探討時(shí)的迷失與最終勝利，體驗(yàn)前輩科學(xué)家探討的思路與方法了解其他科學(xué)家在探究過程中的失敗和貢獻(xiàn)情感、看法與價(jià)值觀目標(biāo)感悟人類探究自然規(guī)律的科學(xué)看法和科學(xué)精神，培育不怕失敗、英勇面對(duì)挫折的堅(jiān)毅意志滲透科學(xué)美、物理學(xué)之美的教化教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷史背景；感悟人類探究自然規(guī)律的科學(xué)看法和科學(xué)精神教學(xué)方法：運(yùn)用科學(xué)史情景的探究教學(xué)方法教學(xué)過程：引入新課愛因斯坦未完成的“統(tǒng)一場(chǎng)理論”竟發(fā)端于一個(gè)破線圈的試驗(yàn)，也就是來源于電磁學(xué)對(duì)稱統(tǒng)一性的發(fā)覺。這一發(fā)覺，不僅把人們帶進(jìn)電氣化時(shí)代，也讓我們的自然觀、科學(xué)觀產(chǎn)生了巨大的影響?，F(xiàn)在就讓我們一起回溯這段劃時(shí)代的發(fā)覺吧！進(jìn)行新課奧斯特夢(mèng)圓“電生磁電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)覺是與電流磁效應(yīng)的發(fā)覺親密相連的。（１）電與磁間究有關(guān)在19世紀(jì)20年頭之前的漫長(zhǎng)歲月里，電和磁的探討始終獨(dú)立地發(fā)展著，包括庫侖在內(nèi)的眾多物理學(xué)家，仍舊認(rèn)為電與磁是互不相關(guān)的。但同時(shí)人們也發(fā)覺了電與磁有相像性和關(guān)聯(lián)。兩種觀點(diǎn)針鋒相對(duì)，引起了一場(chǎng)聞名的爭(zhēng)辯“巴伐利亞征文”（２）轉(zhuǎn)化思想生猜想到了18世紀(jì)末，人們起先思索不同自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，一些獨(dú)具慧眼的哲學(xué)家如康德等，提出了各種自然現(xiàn)象之間相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的思想。深受其影響的丹麥科學(xué)家奧斯特信任電與磁之間可能存在著某種聯(lián)系。1803年奧斯特指出：“物理學(xué)將不再是關(guān)于運(yùn)動(dòng)、熱、空氣、光、電、磁以及我們所知道的各種其他現(xiàn)象的零散的排列，我們將把整個(gè)宇宙納在一個(gè)體系中”。然而，奧斯特找尋電與磁相互聯(lián)系的試驗(yàn)探討并未很快勝利。（３）幾經(jīng)探討仍未果（４）機(jī)遇青睞局限破機(jī)遇總是青睞那些有精確的頭腦。在1820年4月的一次講演中，奧斯特碰巧在南北方向的導(dǎo)線下面放置了一枚小磁針。當(dāng)電源接通時(shí)，小磁針盡然轉(zhuǎn)動(dòng)了。隨后的試驗(yàn)證明，載流導(dǎo)線的確能使磁針偏轉(zhuǎn)，這種作用稱為電流的磁效應(yīng)。[試驗(yàn)]重做奧斯特試驗(yàn)電流的磁效應(yīng)顯示了載流導(dǎo)體對(duì)磁針的作用力，揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間存在的某種聯(lián)系。（５）[設(shè)問]奧斯特為什么能勝利呢？奧斯特的勝利秘訣一是堅(jiān)決的信念（堅(jiān)信“自然力之統(tǒng)一”），思想上的有打算使他抓住了機(jī)遇，小磁針放在南北導(dǎo)線下方才會(huì)偏轉(zhuǎn)，偶然發(fā)覺中存在著必定。二是創(chuàng)新思維和實(shí)踐，在奧斯特之前，人們見到的是慣常的“縱向力”，這種思維給試驗(yàn)探討造成了極大的誤導(dǎo)，以前的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，導(dǎo)線和小磁針都是擺在同一水平面上，并排或在一條線上，奧斯特把小磁針放在南北導(dǎo)線下方才會(huì)第一次相識(shí)到橫向作用的“旋轉(zhuǎn)力”。（６）奧斯特的創(chuàng)新思維和實(shí)踐引發(fā)了大量的“電生磁”試驗(yàn)如雨后春筍般涌現(xiàn)。在短短兩個(gè)月時(shí)間內(nèi)，被稱為“電學(xué)中的牛頓”安培發(fā)覺了大量電流的磁效應(yīng)；阿拉果制作了第一個(gè)電磁鐵；施魏格制作了第一個(gè)電流計(jì)。二、法拉第心系“磁生電（１）對(duì)稱思想創(chuàng)新路1820年奧斯特發(fā)覺電流的磁效應(yīng)，振動(dòng)了整個(gè)科學(xué)界，它不僅引發(fā)了同向思維的遷移，還引發(fā)了對(duì)稱性的逆向思索：既然電流能夠引起磁針的運(yùn)動(dòng)，那么為什么不能用磁鐵使導(dǎo)線中產(chǎn)生電流呢？有關(guān)電與磁關(guān)系的嶄新探討領(lǐng)域突然洞開在人們面前，激發(fā)了科學(xué)家們的探究熱忱。很多科學(xué)家都主動(dòng)投入到“磁生電”試驗(yàn)探究中，其中法拉第憑借繞在同一個(gè)鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了“磁生電”的試驗(yàn)期望?，F(xiàn)在讓我們閉上眼睛，幻想自己換身法拉第，穿越回到十九世紀(jì)初期的倫敦，回到法拉第成長(zhǎng)、學(xué)習(xí)、工作的地方，重走他的探究道路，重新經(jīng)驗(yàn)他的思維歷程。（２）思維定勢(shì)路漫長(zhǎng)當(dāng)時(shí)，科學(xué)界對(duì)電和磁相識(shí)還很混亂，很多概念還沒建立，甚至認(rèn)為電也是多種多樣的：把摩擦起電叫摩擦電，把伏打電池產(chǎn)生的電叫伏打電。1821年英國(guó)《哲學(xué)年鑒》的主編約請(qǐng)戴維撰寫一篇文章，評(píng)述奧斯特發(fā)覺以來電磁學(xué)試驗(yàn)的理論發(fā)展概況。戴維把這一工作交給了法拉第。法拉第在收集資料的過程中，對(duì)電磁現(xiàn)象的探討產(chǎn)生了極大的熱忱，并起先轉(zhuǎn)向電磁學(xué)的探討。他細(xì)致地分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象，認(rèn)為既然電流能產(chǎn)生磁，磁能否產(chǎn)生電呢?起初，他試圖用強(qiáng)磁鐵靠近閉合導(dǎo)線或用強(qiáng)電流使另一閉合導(dǎo)線中產(chǎn)生電流，做了大量的試驗(yàn)，為了提高試驗(yàn)的靈敏度，他做了很多奇妙的設(shè)計(jì)。但由于受到當(dāng)時(shí)用不變的磁（伏打電）感應(yīng)出穩(wěn)定的伏打電思想束縛，這些試驗(yàn)都失敗了。（３）偶然發(fā)覺猶迷茫直到1831年8月29日，法拉第才有了偶然發(fā)覺。他把這一發(fā)覺寫信告知他的摯友：不知道是撈到了一條魚，還是撈到了一團(tuán)水草。這或許是法拉第的謙遜、詼諧，這不僅是條魚，還是條大大的魚，因?yàn)檫@是１９世紀(jì)最宏大的發(fā)覺之一，，但我想這或許說明法拉第當(dāng)時(shí)對(duì)自己發(fā)覺的現(xiàn)象也不很確定，心中仍存有懷疑。[展示法拉第的試驗(yàn)日記]體驗(yàn)它的清爽、親切、清晰、詳實(shí)[[展示法拉第的試驗(yàn)]介紹法拉第的試驗(yàn)裝置和現(xiàn)象（4）深化探究得真諦法拉第在視察到試驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，并沒有歡呼雀躍，而是感到出乎意料，他有兩個(gè)懷疑：１．靜電感應(yīng)能感應(yīng)出穩(wěn)定的靜電，穩(wěn)定的伏打電為什么不能感應(yīng)出穩(wěn)定的伏打電呢？２．是A線圈中的伏打電感應(yīng)出B線圈的伏打電，還是A線圈中的伏打電的磁感應(yīng)出B線圈的伏打電呢？法拉第又設(shè)計(jì)了一系列試驗(yàn)，接著探究試驗(yàn)的因素改小磁針為弦線電流計(jì)，可以定量測(cè)量產(chǎn)生的感應(yīng)電流鐵環(huán)是是試驗(yàn)的必要條件嗎？他改鐵環(huán)為鐵棒，又改為紙板做的芯子，重做試驗(yàn)。試驗(yàn)現(xiàn)象說明鐵環(huán)不是試驗(yàn)的必要條件，但有“聚磁”作用。A線圈是必需的嗎？[展示法拉第的試驗(yàn)]試驗(yàn)說明是改變的磁生電，不是電生電。簡(jiǎn)化試驗(yàn)裝置，增加試驗(yàn)效果[試驗(yàn)]重做1831年10月17日的磁鐵進(jìn)出螺線管試驗(yàn)十年磨一劍，法拉第最終勝利了！法拉第為什么勝利？設(shè)問]法拉第為什么能勝利？是偶然的運(yùn)氣嗎？其他科學(xué)家就沒有發(fā)覺的磁生電機(jī)會(huì)嗎？事實(shí)上，安培、阿拉果、亨利、科拉頓都有機(jī)會(huì)發(fā)覺的機(jī)會(huì)，但他們沒有抓住機(jī)會(huì)。[跑來跑去的科拉頓]介紹1823年科拉頓的試驗(yàn)明顯科拉頓的試驗(yàn)設(shè)計(jì)是正確的，電流計(jì)指針搖擺了，但他跑得“太慢”了?？评D的失敗是最正確的失敗，他的裝置就是法拉第最終簡(jiǎn)化的裝置；科拉頓的失敗是最缺憾的失敗，科拉頓的缺憾是他沒找個(gè)助手在隔壁房間里。是他請(qǐng)不起，請(qǐng)不到助手嗎？明顯不是，是他沒想到要請(qǐng)助手，他認(rèn)為能感應(yīng)出穩(wěn)定的電流使指針始終偏轉(zhuǎn)?？评D的失敗是真正的失敗，失敗在拘泥于傳統(tǒng)觀念的束縛中，認(rèn)為產(chǎn)生的電流確定是穩(wěn)定的，足以讓他視察到。是思維定勢(shì)，傳統(tǒng)閱歷束縛了他的思想。法拉第的勝利秘訣一是敏銳的洞察力。二是創(chuàng)新思維和實(shí)踐，發(fā)覺電磁感應(yīng)不是“穩(wěn)態(tài)”，而是“暫態(tài)”。他把產(chǎn)生感應(yīng)電流的狀況概括成五類：改變著的電流；改變著的磁場(chǎng)；運(yùn)動(dòng)的恒定電流；運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)；在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體；即“變中生電”“動(dòng)中生電”三、劃時(shí)代發(fā)覺的巨大意義1.應(yīng)用技術(shù)水平的意義法拉第制作了第一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，使人類社會(huì)的應(yīng)用技術(shù)水平發(fā)生了劃時(shí)代的改變，帶領(lǐng)人們進(jìn)入了電氣化時(shí)代理論意義正是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)覺，推動(dòng)了電磁學(xué)理論的發(fā)展。麥克斯韋通過對(duì)改變的電場(chǎng)、改變的磁場(chǎng)的探討，建立了對(duì)稱統(tǒng)一的電磁學(xué)理論。電磁統(tǒng)一對(duì)稱性的發(fā)覺，促使人們思索四