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1、最新教科版必修(3-2)《電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)》教案1
[要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)]
1、不同自然現(xiàn)象之間是有相互聯(lián)系的 ,而這種聯(lián)系可以通過(guò)我們的觀察與思考來(lái)發(fā)現(xiàn)。
例如摩擦生熱則表明了機(jī)械運(yùn)動(dòng)與熱運(yùn)動(dòng)是互相聯(lián)系的 ,奧斯特之所以能夠發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁
場(chǎng),就是因?yàn)樗嘈挪煌匀滑F(xiàn)象之間是互相聯(lián)系和互相轉(zhuǎn)化的。
2、機(jī)遇總是青睞那些有準(zhǔn)備的頭腦 ,奧斯特的發(fā)現(xiàn)是必然中的偶然。發(fā)現(xiàn)中子的歷史過(guò)
程(在選修3-5中學(xué)習(xí))也說(shuō)明了這一點(diǎn)。小居里夫婦首先發(fā)現(xiàn)這種不帶電的未知射線 ,他
們誤認(rèn)為這是能量很高的射線,一項(xiàng)劃時(shí)代的偉大發(fā)現(xiàn)就與小居里夫婦擦肩而過(guò)了。當(dāng)查德 威克遇到這種未知射線時(shí),查德威克很快就想到
2、這種不帶電的射線可能是高速運(yùn)動(dòng)的中子流 因?yàn)椴榈峦说睦蠋煴R瑟神福早已預(yù)言中子的存在 ,所以查德威克的頭腦是一個(gè)有準(zhǔn)備的頭
腦,查德威克就首先發(fā)現(xiàn)了中子 ,并因此獲得諾貝爾物 理學(xué)獎(jiǎng)。所以學(xué)會(huì)用聯(lián)系的眼光看待 世界,比記住奧斯特實(shí)驗(yàn)重要得多。
3、法拉第就是用聯(lián)系的眼光看待世界的人 ,他堅(jiān)信既然電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng),那么利用磁場(chǎng)
應(yīng)該可以產(chǎn)生電流。信念是一種力量 ,但信念不能代替事實(shí)。探索“磁生電”的道路非常艱
苦,法拉第為此尋找了 10年之久,我們要學(xué)習(xí)的就是這種百折不撓的探索精神。
4、法拉第為什么走了 10年彎路,這個(gè)問(wèn)題值得我們研究。原來(lái)自然界的聯(lián)系不是簡(jiǎn)單的 聯(lián)系,自然界的對(duì)稱
3、不是簡(jiǎn)單的對(duì)稱,“磁生電”不象“電生磁”那樣簡(jiǎn)單,“磁生電”必須 在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能出現(xiàn)。法拉第的彎路應(yīng)該使我們對(duì)自然界的聯(lián)系和對(duì)稱的認(rèn)識(shí) 更加深刻、更加全面。
[范例精析]
例1奧斯特的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電流的周圍存在磁場(chǎng) ,法拉第經(jīng)過(guò)10年的努力終于發(fā)現(xiàn)了利用磁場(chǎng)
產(chǎn)生電流的途徑,法拉第認(rèn)識(shí)到必須在變化、運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中才能利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流。法拉第 當(dāng)時(shí)歸納出五種情形,請(qǐng)說(shuō)出這五種情形各是什么。
解析法拉第把能引起感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納為五類:變化的電流、變化的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的
恒定電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。它們都與變化和運(yùn)動(dòng)有關(guān)。
拓展法國(guó)物理學(xué)家安培也曾將恒定電流或磁鐵放
4、在導(dǎo)體線圈的附近 ,希望在線圈中看到被
“感應(yīng)”出來(lái)的電流,可是這種努力均無(wú)收獲。因?yàn)椤按派姟笔窃谧兓蜻\(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的 物理現(xiàn)象。
例2自然界的確存在對(duì)稱美,質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力 F=Gnm/r 2和電荷間的庫(kù)侖力 F=kq02/r 2就
是一個(gè)對(duì)稱美的例,子。電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)傳遞的 ,質(zhì)點(diǎn)間的相互作用則是通過(guò)
引力場(chǎng)傳遞的。點(diǎn)電荷 q的在相距為r處的電場(chǎng)強(qiáng)度是 E=kq/r2,那么質(zhì)點(diǎn)m在相距為r處 的引力場(chǎng)強(qiáng)度是多少呢?如果兩質(zhì)點(diǎn)間距離變小 ,引力一定做正功,兩質(zhì)點(diǎn)的引力勢(shì)能一定
減少。如果兩電荷間距離變小 ,庫(kù)侖力一 定做正功嗎??jī)呻姾傻碾妱?shì)能一定減少嗎?請(qǐng)簡(jiǎn)
述理由。
5、
解析 可以應(yīng)用點(diǎn)電荷電場(chǎng)的定義方法定義質(zhì)點(diǎn)的引力場(chǎng)強(qiáng)度 ,EG=FG/m產(chǎn)Gm/r2如果兩電荷間 距離變小,庫(kù)侖力不一定做正功,因?yàn)閹?kù)侖力可能是吸引力,也可能是排斥力。如果庫(kù)侖力是 吸引力,兩電荷間距離變小則電勢(shì)能減少;如果庫(kù)侖力是排斥力 ,則兩電荷間距離變小電勢(shì) 能增大。
拓展 由以上分析可見,萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力雖然有對(duì)稱性 ,但是因?yàn)殡姾捎姓?fù)兩種 ,而質(zhì)點(diǎn) 只有一種,所以庫(kù)侖力做功的情況就要比萬(wàn)有引力做功復(fù)雜一些。
[能力訓(xùn)練]
1 .史料記載“ 1831年8月29日這一天,法拉第在接通電池的一剎那 ,偶然看到檢流計(jì)指
針動(dòng)了一下,接著便回到了原位,然后就一直停住不動(dòng)?!狈?/p>
6、拉第因此發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng) 現(xiàn)象,圖4-1-1是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的示意圖 …又有史料記載“瑞士物理學(xué)家科拉頓設(shè)計(jì)了一個(gè)利
用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實(shí)驗(yàn):將一塊磁鐵在螺線管中移動(dòng) ,使導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電
流。為了排除磁鐵移動(dòng)對(duì)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的影響 ,他把檢流計(jì)放到隔壁房間中去,用長(zhǎng)導(dǎo)線
把檢流計(jì)和螺線管連接起來(lái)。實(shí)驗(yàn)開始了 ,科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后 ,就跑到隔壁房
間中去,但他十分痛心地看到檢流計(jì)的小磁針靜止在原位?!笨评D沒(méi)能發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象 他的實(shí)驗(yàn)示 意圖見圖4-1-2。請(qǐng)你分析一下,科拉頓沒(méi)能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原因是什么?
圖 4-1-1
圖 4-1-2
科拉頓
7、沒(méi)能看到電磁感?應(yīng)現(xiàn)象的原因是因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象是在變化或運(yùn)動(dòng)的過(guò)程 中出
現(xiàn)的,當(dāng)科拉頓趕到隔壁房間去時(shí) ,檢流小磁針已經(jīng)動(dòng)過(guò)了 ,所以他沒(méi)能看到電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
2 .科學(xué)家對(duì)自然現(xiàn)象和自然規(guī)律的某些信念在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中起著重要的作用。結(jié)合具體 例子說(shuō)說(shuō)這種作用。
牛頓相信使蘋果下落的力和“使月亮下落的力”是同 一種力,導(dǎo)致萬(wàn)有引力定律的發(fā)
現(xiàn)(牛頓認(rèn)為如果月亮不下落 ,應(yīng)該是沿軌道圓的切線運(yùn)動(dòng),現(xiàn)在月亮沿圓周運(yùn)動(dòng),所以月亮 實(shí)際上是下落了);奧斯特、法拉第相信電與磁是 相互聯(lián)系的,導(dǎo)致他們分別發(fā)■現(xiàn)了電流
的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
3 .設(shè)有兩個(gè)物體,一個(gè)是熱的,另一個(gè)是 冷的,或更
8、確切他說(shuō):一個(gè)物體的溫度比另一 個(gè)高些。我們使它們進(jìn)行接觸 ,并使它們不受到任何外界影響 ,我們知道,最后它們會(huì)達(dá)到同 樣的溫度。但是這個(gè)情況是怎樣發(fā)生的呢?從它們開始接觸起到它們達(dá)到同樣溫度的時(shí)間 里,究竟發(fā)生了什么呢?有人的腦海中 .想象這么一個(gè)圖景:熱從一個(gè)物體流向另一 個(gè)物體,
正如水由較高的水位流向較低的水位一樣。于是這些人因此提出這樣的類比:“水一一熱 水”,“較高的水位一一較高的溫度”,“較低的水位一一較低 的溫度”,水的流動(dòng)一直要
繼續(xù)到兩個(gè)水位相同,熱的流動(dòng)也要到溫度相等時(shí)才停止。這些 人的觀點(diǎn)是:“熱是一種 物質(zhì),就像物體的質(zhì)量一樣。它的量可以改變 ,也可以不改變,正如
9、錢一樣,可以儲(chǔ)存在保險(xiǎn)
柜里,也可以花掉。只要保險(xiǎn)柜始終鎖著 ,柜里面錢的總數(shù)就始終保持不變 ,和這一樣,一個(gè)
被隔離的物體中的質(zhì)量的總數(shù)和熱的總數(shù)也是不變的。”
請(qǐng)你對(duì)上述 觀點(diǎn)作些點(diǎn)評(píng),如果同意就說(shuō)說(shuō) 論據(jù),如果反對(duì)就說(shuō)說(shuō)理由。
這種類比的思想方法不能否定 ,但得出的結(jié)論不能茍同。例如我們用一砂輪打摩一鐵塊 鐵塊和鐵屑的總質(zhì)量是不改變的,但是只要打摩不停,熱就可以源源不斷地增加??梢姛崾?一種能量,它可以從其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來(lái)。這一例子也告訴我們 ,對(duì)自然現(xiàn)象的聯(lián)系與
對(duì)稱要深刻研究,全面理解。
4 .請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)教科書把科學(xué)發(fā)現(xiàn)中經(jīng)歷的失敗和挫折表達(dá)出來(lái)有什么意義?
失敗和挫折能夠起到警示作用 ,使我們更加,聰明,少走彎路。
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