划时代的发现PPT课件.ppt

第四章　第四章　电电磁感应磁感应 §4.4.1 1 划时代的发现划时代的发现 新课标高中物理选修新课标高中物理选修3 3－－2 2泰和中学高二物理组泰和中学高二物理组自主学习自主学习————奥斯特梦圆奥斯特梦圆““电生磁电生磁” ” 1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系）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的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？史背景？2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面）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？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？）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？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）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受一品：一品：信念信念 哲学家哲学家康德康德：各种自然现象之间是相互联：各种自然现象之间是相互联系和相互转化的系和相互转化的 实例：实例：摩擦生热、蒸汽机摩擦生热、蒸汽机 物理学将不再是关于运动、物理学将不再是关于运动、物理学将不再是关于运动、物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们热、空气、光、电、磁以及我们热、空气、光、电、磁以及我们热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的所知道的各种其他现象的零散的所知道的各种其他现象的零散的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罗列，我们将把整个宇宙纳在一罗列，我们将把整个宇宙纳在一罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。

个体系中个体系中个体系中奥斯特奥斯特奥斯特奥斯特奥斯特实验：奥斯特实验：揭示了电流的磁效应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！实现了电和磁的实现了电和磁的第一次握手第一次握手.自主学习自主学习——法拉第心系法拉第心系“磁生电磁生电” 1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考）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？？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）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？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）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？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）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，样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的他认为成功的“秘诀秘诀”是什么？是什么？对称性的思考对称性的思考……英国的英国的法拉第法拉第认为：认为： 电和磁是一对和谐对称电和磁是一对和谐对称的自然现象。

的自然现象依据：依据：磁化和静电感应现象磁化和静电感应现象猜想：猜想：磁铁应该可以感应出磁铁应该可以感应出电流！电流！信念：信念：一定要转磁为电！一定要转磁为电！法拉第法拉第日记日记未显示作用未显示作用未显示作用未显示作用毫无反应毫无反应毫无反应毫无反应不行不行不行不行 从普通的磁铁中从普通的磁铁中从普通的磁铁中从普通的磁铁中获得电的希望，时时获得电的希望，时时获得电的希望，时时获得电的希望，时时激励着我从实验上探激励着我从实验上探激励着我从实验上探激励着我从实验上探求电流的感应效应求电流的感应效应求电流的感应效应求电流的感应效应二品：二品：科学的实验方法科学的实验方法18251825年年1111月月2828日日…………实验实验实验实验1 1 1 1：：：：两根长两根长两根长两根长4 4 4 4英寸长的导线平行放置英寸长的导线平行放置英寸长的导线平行放置英寸长的导线平行放置, , , , 用两张厚用两张厚用两张厚用两张厚纸将它们隔开纸将它们隔开纸将它们隔开纸将它们隔开, , , , 先把其中的一根导线接到电池的两先把其中的一根导线接到电池的两先把其中的一根导线接到电池的两先把其中的一根导线接到电池的两端通电端通电端通电端通电, , , ,再把另一根与电流计相连。

再把另一根与电流计相连再把另一根与电流计相连再把另一根与电流计相连 实验实验实验实验2 2 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, , , , 把一直导线把一直导线把一直导线把一直导线引进螺线管引进螺线管引进螺线管引进螺线管, , , , 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 实验实验实验实验3 3 3 3：：：：将实验将实验将实验将实验2 2 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, , , , 螺线螺线螺线螺线管与电流计连接管与电流计连接管与电流计连接管与电流计连接 实验实验实验实验4 4 4 4：：：：把两根导线互相缠绕着把两根导线互相缠绕着把两根导线互相缠绕着把两根导线互相缠绕着, , , , 先把其中的一根的先把其中的一根的先把其中的一根的先把其中的一根的两头接到电池上通电两头接到电池上通电两头接到电池上通电两头接到电池上通电, , , , 把另一根的两头接到电流计把另一根的两头接到电流计把另一根的两头接到电流计把另一根的两头接到电流计上。

上 麦克斯韦：麦克斯韦： 科学家其实也有许多科学家其实也有许多粗糙的想法和不成功的经粗糙的想法和不成功的经验他们是伟大的，但并验他们是伟大的，但并不是高不可攀的不是高不可攀的 但是，一次次失败让但是，一次次失败让法拉第向命运低头了吗法拉第向命运低头了吗? ? 没有没有! ! 法拉第坚信：任何成法拉第坚信：任何成功都会有很多崎岖坎坷！功都会有很多崎岖坎坷！18311831年年8 8月月2929日日………… 法拉第线圈：法拉第线圈：与与160160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开关开关开关电池组电池组电池组电池组电流计电流计电流计电流计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是产生这一效应的必要条件吗？条件吗？铁芯铁芯铁芯铁芯 18311831年年1111月月2424日，法拉第向皇家学会提日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为交了一个报告，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””是一是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应种在变化、运动的过程中才能出现的效应 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、、运动的运动的磁铁磁铁、、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？“跑失良机跑失良机”的科拉顿的科拉顿 ——“合作时代合作时代”的到来的到来螺旋管螺旋管螺旋管螺旋管电流计电流计电流计电流计三品：三品：创造性的思维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！思考一个问题：思考一个问题：“怎样救落水者怎样救落水者？？”常规思维：常规思维：让人离开水让人离开水 ——让水离开人，可以吗让水离开人，可以吗? ——司马光砸缸司马光砸缸通过这个故事对你有什么发现？通过这个故事对你有什么发现？18311831年年1010月月2828日日 法拉第的创新：法拉第的创新： 圆盘发电机圆盘发电机，首先，首先向人类揭开了机械能转向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。

化为电能的序幕最早的电动机：最早的电动机：电磁旋转器电磁旋转器电磁感应现象的发现：电磁感应现象的发现：电磁感应现象的发现：电磁感应现象的发现：1 1 1 1、实现了电和磁的、实现了电和磁的、实现了电和磁的、实现了电和磁的第二第二第二第二次握手，次握手，次握手，次握手，为电和磁的统一为电和磁的统一为电和磁的统一为电和磁的统一创造了条件；创造了条件；创造了条件；创造了条件；2 2 2 2、推动人类进入电气化、推动人类进入电气化、推动人类进入电气化、推动人类进入电气化时代 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，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并预言了光可能是一种电磁振动的传播 爱因斯坦爱因斯坦的的评价评价：：场的思想场的思想是法拉第最是法拉第最富创造性的思想，是牛顿以来最重要的发现富创造性的思想，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找到了完美的数学表示形式从而建立了电磁场理论。

场理论自主学习自主学习——科学漫步科学漫步1. 你能从这个电磁感应现象的发现的特例中总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，得到了什么体的研究思想，研究方法和精神，得到了什么体会和感想？会和感想？3. 法拉第出生贫寒，只读了两年小学，但最终法拉第出生贫寒，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，你成为伟大的科学家，依靠的是什么？对此，你有何感悟？有何感悟？清华学子的清华学子的感悟感悟：：学习的境界学习的境界————懂、会、悟、创懂、会、悟、创 对以往知识的熟知和对以往知识的熟知和对新鲜事物及其发展前景对新鲜事物及其发展前景的敏感，是一个人的创造的敏感，是一个人的创造力的源泉力的源泉 ————汤川秀树汤川秀树回顾回顾——磁通量磁通量1）磁感应强度）磁感应强度 B 与与垂直垂直磁场磁场方向的面积方向的面积 S 的乘积叫穿过的乘积叫穿过这个面的磁通量这个面的磁通量Φ。

①① S 与与 B 垂直垂直：： ②② S 与与 B 平行平行：： ③③ S 与与 B 不平行不平行也不垂直也不垂直：：Φ= BSΦ= 0Φ= BS⊥⊥匀强磁场匀强磁场有效面积有效面积磁通量：磁通量：Φ= BS 2）磁通量的单位：）磁通量的单位： 3）同一个磁场中，磁通量大小表示）同一个磁场中，磁通量大小表示穿过穿过某某一个面的磁感线一个面的磁感线条数条数的多少韦伯韦伯1Wb=1T·m2(Wb)4）磁通量的变化）磁通量的变化①① S 改变，改变，②② B 改变，改变，③③ B、、S 均改变，均改变，△ △ △ △Φ= B△ △ △ △S△ △ △ △Φ= △ △ △ △B S△△△△Φ= Φ2- - Φ11、关于磁通量，下列说法中正确的是：、关于磁通量，下列说法中正确的是：（　（　 ））A、磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量、磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大也越大B、穿过线圈的磁通量为零，该处的磁感强度、穿过线圈的磁通量为零，该处的磁感强度不一定为零不一定为零C、磁感应强度越大，线圈面积越大，穿过线、磁感应强度越大，线圈面积越大，穿过线圈的磁通量也越大圈的磁通量也越大D、同一个磁场中穿过线圈的磁通量大小可用、同一个磁场中穿过线圈的磁通量大小可用穿过线圈磁感线条数来衡量穿过线圈磁感线条数来衡量D2、下列那些情况下穿过线圈的磁通量发、下列那些情况下穿过线圈的磁通量发生了变化（　　）生了变化（　　）C3、矩形线圈、矩形线圈 abcd 位于通电直导线附近，且开位于通电直导线附近，且开始时与导线在同一平面内，线圈的两条边与导始时与导线在同一平面内，线圈的两条边与导线平行，如图所示。

下列哪些情况下穿过线圈线平行，如图所示下列哪些情况下穿过线圈的磁通量发生了变化（的磁通量发生了变化（ ））A. 线圈向上平动线圈向上平动B. 线圈向右平动线圈向右平动C. 以以 bc 边为轴转动边为轴转动D. 线圈不动，增大导线中的电流线圈不动，增大导线中的电流 BCD。