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1、高二物理划时代的发现教案划时代的发觉选修3-2第四章电磁感应第1节划时代的发觉一、教材分析划时代的发觉是人教版中学物理3-4第四章第一节，本节是让学生体会科学家的思索、探讨时的迷失与最终胜利，本节是过程与方法、情感、看法与价值观教化的难得素材二、教学目标1.学问与技能（1）知道奥斯特试验、电磁感应现象，（2）了解电生磁和磁生电的发觉过程，（3）知道电磁感应和感应电流的定义。2.过程与方法（1）通过阅读使学生驾驭自然现象之间是相互联系和相互转化的；（2）通过学习了解科学家们在探究过程中的失败和贡献，从中学习科学探究的方法和思想。（3）领悟科学探究中提出问题、视察试验、分析论证、归纳总结等要素在探
2、讨物理问题时的重要性3.情感、看法与价值观（1）通过学习阅读培育学生正确的探究自然规律的科学看法和科学精神；（2）领悟科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发觉中的重要性。（3）以科学家不怕失败、英勇面对挫折的坚毅意志激励自己。三、教学重点难点重点：探究电磁感应现象的历史背景；难点：体会人类探究自然规律的科学看法和科学精神四、学情分析我们的学生属于平行分班，没有试验班，学生已有的学问和试验水平有差距。本节课学生相识到探究电磁感应现象的历史背景是关键。五、教学方法1讲授法：讲授科学家的艰辛2.试验法：学生自己体会奥斯特试验3学案导学：见后面的学案。4新授课教学基本环节：预习检查、总结怀疑情境
3、导入、展示目标合作探究、精讲点拨反思总结、当堂检测发导学案、布置预习六、课前打算1学生的学习打算：预习“划时代的发觉”，初步了解物理学史。分小组6台奥斯特试验装置。2老师的教学打算：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延长拓展学案。3教学环境的设计和布置：分小组合作学习，分6个学习小组。七、课时支配：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结怀疑检查落实了学生的预习状况并了解了学生的怀疑，使教学具有了针对性。（二）情景导入、展示目标。（三）合作探究、精讲点拨。探究一：奥斯特梦圆“电生磁”-电流的磁效应引导学生阅读教材有关奥斯特发觉电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学生思索并回答：（1
4、）是什么信念激励奥斯特找寻电与磁的联系的？在这之前，科学探讨领域存在怎样的历史背景？（2）奥斯特的探讨是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？（3）奥斯特发觉电流磁效应的过程是怎样的？用学过的学问如何说明？（4）电流磁效应的发觉有何意义？谈谈自己的感受。学生活动：结合思索题，仔细阅读教材，分成小组探讨，发表自己的见解。老师教学素材：到18世纪末，人们起先思索不同自然现象之间的联系，例如：摩擦生热表明白机械运动向热运动转化，而蒸汽机则实现了热运动向机械运动的转化，于是，一些独具慧眼的哲学家如康德等提出了各种自然现象之间的相互联系和转化的思想。由于受康德哲学与谢林等自然哲学家的哲学思想的影响，坚
5、信自然力是可以相互转化的，长期探究电与磁之间的联系。1803年奥斯特指出：“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现象的零散的排列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中”。在此思想的指导下，1820年4月奥斯特发觉了电流对磁针的作用，即电流的磁效应。同年7月21日奥斯特又以关于磁针上电冲突作用的试验为题发表了他的发觉。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大振动，导致了大批试验成果的出现，由此开拓了物理学的新领域电磁学。1820年因电流磁效应这一杰动身现获英国皇家学会科普利奖章。1829年起任哥本哈根工学院院长。探究二：法拉第心系“磁生电”-电磁感应现象引导学生阅读教材有关法
6、拉第发觉电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思索并回答：（1）奥斯特发觉电流磁效应引发了怎样的哲学思索？法拉第持怎样的观点？（2）法拉第的探讨是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？（3）法拉第做了大量试验都是以失败告终，失败的缘由是什么？（4）法拉第经验了多次失败后，最终发觉了电磁感应现象，他发觉电磁感应现象的详细的过程是怎样的？之后他又做了大量的试验都取得了胜利，他认为胜利的“秘诀”是什么？（5）从法拉第探究电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。学生活动：结合思索题，仔细阅读教材，分成小组探讨，发表自己的见解。老师教学素材：1820年奥斯特发觉电流的磁效应，受到科学界的关
7、注，促进了科学的发展。1821年英国哲学年鉴的主编约请戴维撰写一篇文章，评述奥斯特发觉以来电磁学试验的理论发展概况。戴维把这一工作交给了法拉第。法拉第在收集资料的过程中，对电磁现象的探讨产生了极大的热忱，并起先转向电磁学的探讨。他细致地分析了电流的磁效应等现象，认为既然电流能产生磁，磁能否产生电呢?1822年他在日记中写下了自己的思想：“磁能转化成电”。他在这方面进行了系统的探讨。起初，他试图用强磁铁靠近闭合导线或用强电流使另一闭合导线中产生电流，做了大量的试验，都失败了。经过历时十年的失败、再试验，直到1831年8月29日才取得胜利。他接连又做了几十个这类试验。1831年11月24日的论文中
8、，他把产生感应电流的状况概括成五类：改变着的电流；改变着的磁场；运动的恒定电流；运动的磁场；在磁场中运动的导体。他指出：感应电流与原电流的改变有关，而不是与原电流本身有关。他将这一现象与导体上的静电感应类比，把它取名为“电磁感应”，产生的电流叫做感应电流。为了说明电磁感应现象，法拉第曾提出过“电张力”的概念。后来在考虑了电磁感应的各种状况后，认为可以把感应电流的产生归因于导体“切割磁力线”。在电磁感应现象发觉二十年后，直到1851年才得出了电磁感应定律。经过大量试验后，他最终实现了“磁生电”的夙愿，宣告了电气时代的到来。作为19世纪宏大试验物理学家的法拉第。他并不满意于现象的发觉，还力求探究现
9、象后面隐藏着的本质；他既非常重视试验探讨，又特别重视理论思维的作用。1832年3月12日他写给皇家学会一封信，信封上写有“现在应当保藏在皇家学会档案馆里的一些新观点”。那时的法拉第已经孕育着电磁波的存在以及光是一种电磁振动的杰出思想，尽管还带有肯定的模糊性。为说明电磁感应现象，他提出“电致惊慌态”与“磁力线”等新概念，同时对当时盛行的超距作用说产生了剧烈的怀疑：“一个物体可以穿过真空超距地作用于另一个物体，不要任何一种东西的中间参加，就把作用和力从一个物体传递到另一个物体，这种说法对我来说，尤其荒谬。凡是在哲学方面有思索实力的人，决不会陷人这种谬论之中”。他起先向长期盘踞在物理学阵地的超距说宣
10、战。与此同时，他还向另一种形而上学观点流体说进行挑战。1833年，他总结了前人与自己的大量探讨成果，证明当时所知摩擦电、伏打电、电磁感应电、温差电和动物电等五种不同来源的电的同一性。他力图说明电流的本质，导致他探讨电流通过酸、碱、盐溶液，结果在18331834年发觉电解定律，开创了电化学这一新的学科领域。他所创建的大量术语沿用至今。电解定律除本身的意义外，也是电的分立性的重要论据。1837年他发觉电介质对静电过程的影响，提出了以近距“邻接”作用为基础的静电感应理论。不久以后，他又发觉了抗磁性。在这些探讨工作的基础上，他形成了“电和磁作用通过中间介质、从一个物体传到另一个物体的思想。”于是，介质
11、成了“场”的场所，场这个概念正是来源于法拉第。正如爱因斯坦所说，引入场的概念，是法拉第的最富有独创性的思想，是牛顿以来最重要的发觉。牛顿及其他学者的空间，被视作物体与电荷的容器；而法拉第的空间，是现象的容器，它参加了现象。所以说法拉第是电磁场学说的创始人。他的深邃的物理思想，剧烈地吸引了年轻的麦克斯韦。麦克斯韦认为，法拉第的电磁场理论比当时流行的超距作用电动力学更为合理，他正是抱着用严格的数学语言来表述法拉第理论的决心闯入电磁学领域的。法拉第坚信：“物质的力借以表现出的各种形式，都有一个共同的起源”，这一思想指导着法拉第探寻光与电磁之间的联系。1822年，他曾使光沿电流方向通过电解波，试图发觉
12、偏振面的改变，没有胜利。这种思想是如此剧烈，执着的追求使他最终在1845年发觉强磁场使偏振光的偏振面发生旋转。他的晚年，尽管健康状况恶化，仍从事广泛的探讨。他曾分析探讨电缆中电报信号迟滞的缘由，研制照明灯与航标灯。他的成就来源于勤奋，他的主要著作日记由16041则汇编而成；电学试验探讨有3362节之多。他生活简朴，不尚华贵，以致有人到皇家学院试验室作试验时错把他当作守门的老头。1857年，皇家学会学术委员会一样决议聘请他担当皇家学会会长。对这一荣誉职务他一再拒绝。他说：“我是一个一般人。假如我接受皇家学会希望加在我身上的荣誉，那么我就不能保证自己的诚恳和正直，连一年也保证不了。”同样的理由，他
13、谢绝了皇家学院的院长职务。当英王室打算授予他爵士称号时，他多次婉言谢绝说：“法拉第出身平民，不想变成贵族”。他的好友J.Tyndall对此作了很好的说明：“在他的眼中看去，宫廷的华丽，和布来屯（Brighton）高原上面的雷雨比较起来，算得什么；皇家的一切器具，和落日比较起来，又算得什么？其所以说雷雨和落日，是因为这些现象在他的心里，都可以挑起一种狂喜。在他这种人的心胸中，那些世俗的荣华欢乐，当然没有价值了”。“一方面可以得到十五万镑的财产，一方面是完全没有酬劳的学问，要在这两者之间去选择一种。他却选定了其次种，遂穷困以终。”这就是这位铁匠的儿子、订书匠学徒的慎重选择。1867年8月25日逝世
14、，墓碑上照他的遗愿只刻有他的名字和诞生年月。后世的人们，选择了法拉作为电容的国际单位，以纪念这位物理学大师。科拉顿的“失败”1820年，奥斯特的磁效应发表后，在科学界引起极大反响，科学家想既然“电能生磁”，反过来“磁也能生电”。可以说，想实现“磁生电”是当时很多科学家的愿望，例如，安培、科拉顿等人都曾为之努力过，但是都失败了。在这个问题上，最缺憾的莫过于科拉顿。1825年，科拉顿做了这样一个试验，他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来视察在线圈中是否有电流产生。但是在试验时，科拉顿为了解除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把接在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里他想，反正产
15、生的电流应当是“稳定”的（当时科学界都认为利用磁场产生的电应当是“稳定”的），插入磁铁后，假如有电流，跑到另一间房里视察也来得及就这样，科拉顿起先了试验。然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置。科拉顿失败了。科拉顿的这个失败，是一个什么样的失败呢？后人有各种各样的争论。有人说这是一次“胜利的失败”。因为科拉顿的试验装置设计得完全正确，假如磁铁磁性足够强，导线电阻不大，电流计非常灵敏，那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时，电流计的指针的确是摇摆了的。也就是说，电磁感应的试验是胜利了，只不过科拉顿没有望见，他跑得还是“太慢”，连电流计指针往回摆也没望见，有人说，这是一次“缺憾
16、的失败”。因为科拉顿假如有个助手在另外那间房里，或者科拉顿就把电流计放在同一间房里看得见的地方，那么胜利的桂冠确定是属于科拉顿的。有人说，这是一次“真正的失败”。因为科拉顿没能转变思想，没有从“稳态”的猜想转变到“暂态”的考虑上来，所以他想不到请个助手帮一下忙、或者把电流计拿到同一间房里来。事实也正是如此，法拉第总结了别人和他自己以前失败的教训，他确定不再固守“稳态”的猜想，最终在1831年8月，视察到了电磁感应现象。科拉顿只能留下恒久的缺憾。例1：发电的基本原理是电磁感应。发觉电磁感应现象的科学家是（C）A安培B赫兹C法拉第D麦克斯韦例2：发觉电流磁效应现象的科学家是_奥斯特_，发觉通电导线
17、在磁场中受力规律的科学家是_安培_，发觉电磁感应现象的科学家是_法拉第_，发觉电荷间相互作用力规律的的科学家是_库仑_。例3：下列现象中属于电磁感应现象的是（B）A磁场对电流产生力的作用B改变的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D电流四周产生磁场（四）反思总结，当堂检测。老师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。设计意图：引导学生相识探究电磁感应现象的历史背景并体会人类探究自然规律的科学看法和科学精神。（五）发导学案、布置预习。在下一节课我们一起来学习探究电磁感应的条件。这节课后大家可以先预习这一部分，着重分析科学家是如何设计试验，如何得出恰当的结论的。并完成
18、本节的课后练习及课后延长拓展作业。设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。老师课后刚好批阅本节的延长拓展训练。九、板书设计一、奥斯特梦圆“电生磁”-电流的磁效应二、法拉第心系“磁生电”-电磁感应现象十、教学反思学生对于课外学问很感爱好，有些同学有肯定的学问基础，也能提出一些有建设性的问题，激发了他们学物理的爱好。通过这节课的学习我了解到，学生对物理学的发展特别感爱好，所以在以后的教学中我们应当多介绍一些这样的学问，来丰富学生的学问面，扩宽学生的视野。在后面的教学过程中会接着探讨本节课，争取设计的更科学，更有利于学生的学习，也希望大家提出珍贵看法，共同完善，共同进步!十一、学案设计(
19、见下页)划时代的发觉教学设计 划时代的发觉教学设计 一、教学目标 1、学问与技能 （1）关注与电流磁效应和电磁感应的发觉过程，了解相关的物理学史。 （2）知道电磁感应定义，感应电流的定义。 2、过程与方法 通过了解电流磁效应和电磁感应的发觉过程，让学生体会对称性的科学思维方法，领悟科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发觉中的重要性，领悟科学探究中提出问题、视察试验、分析论证、归纳总结等要素在探讨物理问题时的重要性，培育学生的创建性思维。 3、情感看法与价值观 （1）学习法拉第的探究精神，感悟科学、技术、社会的相互关系。 （2）了解信念和机遇在科学发觉中的作用，辩证相识传统对科学发展的利与
20、弊。 （3）了解科学探究的艰辛，培育学生不畏困难的精神。 二、重点与难点 发觉电磁感应现象的意义，领悟科学探究的方法和坚难历程，培育学生不畏困难的精神。 三、教学方案设计 引入新课 同学们生活在电气化的美妙时代，那么你们可知道是谁揭开了人类社会迈进电气化时代的序幕？通过这节课的学习同学们就会有所了解。（板书） 新课教学 通过前面的学习，我们知道奥斯特发觉了电流的磁效应，即通电导体四周存在磁场。 提出问题： 1、是什么信念激励奥斯特找寻电与磁的联系？ 2、你如何理解机遇？ 3、电流的磁效应发觉有何意义？ 学生阅读课本P2奥斯特梦圆“磁生电” 师讲：书中写到奥斯特在1820年碰巧了发觉电流的磁效应
21、，但这并非偶然，而是受19世纪一种科学思潮的影响，认为自然力是统一的。哲学家康德提出了各种自然现象之间是相互联系和相互转化的思想。例如，摩擦生热，将机械运动向热运动转化，蒸汽机则实现了热运动向机械运动的转化。自然界各种运动形式之间存在着必定的相互联系的思想在哲学界和科学界逐步形成。奥斯特深受其影响，他在1803年曾说过：“我们的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任何现象的零散的排列，我们将把整个宇宙容纳在一个体系中。”正是在这种哲学信念的支配下，他坚信电与磁之间可能存在着某种关系，他起先找寻电与磁的联系，然而，奥斯特找寻电与磁的联系的试验探讨并未很快胜利，但他并没有放
22、弃找寻，他始终在找寻电和磁这两大自然力之间的联系，最终在试验中视察到了电流的磁效应。所以说机遇不是碰巧，它对每个人都是同等的，但机遇总是青睐那些有打算头脑的人。其实在奥斯特试验之前，人们见到的力都是纵向力，这种思维给试验探讨造成很大的误导，奥斯特的发觉是人类遇到的第一个横向作用，所以说奥斯特的发觉变更了人们的自然观、世界观和思维方式， 依据对称性思维，既然电能生磁，反之，磁能生电吗？当时的科学家都有一种预感，电和磁之间有着必定的联系。由对称性科学家们猜想：磁场可以感应出电流，电流应当可以感应出电流。同时由于当时只有伏打电池，既昂贵电流又小，社会生产又急需廉价而又有效的电力。当时有哪些科学家进行
23、过这一方面的探讨呢？ 学生阅读课本P2 思索问题：1、法拉第面对失败是怎样做的？失败的缘由是什么？ 2、法拉第最终获得了胜利，你从法拉第长达十年的探讨中可以体会出什么？ 师讲：同时代的物理学家安培、科拉顿，也曾从事“感应电流”的探讨，但很遗撼地与胜利擦肩而过。只有法拉第对“磁生电”魂牵梦绕。可见，坚决的信念是我们实现幻想的动力。 在当时，法拉第做试验的条件是非常简陋的。 当时法拉第所做的比较典型的四组试验，分别如下： 试验1：用一个强磁极接近导线时通过导线的电流会受到影响，以便显示在导线其他部分中的某些反作用效应。（未显示作用） 试验2：把长短不同、粗细不同的铜线（或银线）制作成螺线管，并与电
24、流计和电池相联接构成一个回路，把磁铁放入螺线管。（毫无反应） 试验3：两根长4米的导线平行放置，相隔约两张纸厚的距离，先把其中的一根接到电源的两端通电，再把另一根与电流表相连。（指针未偏转） 试验4：将空心螺线管接到电源的两极，把一根直导线穿过螺线管，直导线与电流表相连。（指针未偏转） 通过试验，的确没有电流产生。 在此我借用麦克斯韦说的话：“科学家既告知我们成熟的想法，也告知我们那些粗糙的想法。它们是宏大的，但并不是高不行攀的。” 多次失败后，1831年8月29日他最终发觉了电磁感应现象，现在老师给同学们演示法拉第发觉电磁感应的试验。 师讲：1831年11月24日，法拉第向皇家学会递交了一报
25、告，把这个现象命名为电磁感应，产生的电流就叫感应电流。法拉第把引起电流的缘由概括为：改变的电流、改变的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。 同时代的科拉顿“错失良机”。 法拉第经过十年的努力，最终发觉磁生电的现象，那他为什么在以往的试验中会失败，而最终最终获得了胜利？ 学生：法拉第原来是受到思维定势的影响，事实上只要稍稍变更试验的步骤，就可以获得胜利。 师讲：突破传统，才能创新，这就是思维的突破，可见创建性思维是多么重要，同时，没有十年的艰苦不懈的努力和敏锐的洞察力，是不会有最终的胜利。通过体验法拉第的探讨过程，我们发觉科学并不是高不行攀的。让我们摘去科学家的光环，小结一下通
26、过这节课的学习，来看看有哪些值得我们学习的呢？ 学生： 师讲：坚决的信念；不畏困难的精神；科学的思维方法；突破传统的创建性思维。 法拉第制作了世界上第一台圆盘发电机，首先向人们揭开了机械能转化为电能的序幕，这就像一个初生的婴儿一样，给当时的社会带来了无穷的希望。 老师：请同学们阅读课本P3科学踪迹。 划时代的发觉教学反思 划时代的发觉教学反思 本节课是通过历史背景为探究的一节课，这节课很好的体现了三维教学目标。 我在其次轮上这节课时，反思第一轮上时存在的问题，并反复阅读教材和老师教学用书，细心设计教学过程每一个教学环节的问题，与学生共同重做法拉第探究磁生电的失败和胜利的试验，让学生经验过程，体
27、验和感悟科学的思维方法，让学生在经验和体验中进行情感和价值观的渗透和教化，同时也为下节课：探究感应电流产生的条件，明确了探究的思路和方法。本节课取得了良好的教学效果。本节课肯定要注意以下几点。 1、本节课在奥斯特梦圆“电生磁”的学习时问题1：是什么信念激励奥斯特找寻电与磁的联系的？在这之前，科学探讨领域存在怎样的历史背景？而在这之前很多物理学家都坚持认为电与磁是互不相关的。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。老师通过详细的举例说明机械运动可以转化为热，热可以转化为机械运动。很多哲学家提出了各种自然现象之间是相互联系和相互转化的思想。这是信念建立的依据：
28、奥斯特坚信电与磁之间可能存在着某种联系。这就是信念。 2、在法拉第心系“磁生电”的学习时，要介绍当时磁化和静电感应现象的产生都是静态的，即磁铁靠近没磁性的铁质物质时，没磁性的铁质物质被磁化就有了磁性，带电导体靠近不带电的导体时，不带电的导体就带上了电，所以法拉第就用静态的思维方法进行试验探究磁生电，导致十年中的试验探究都是失败的，法拉第以他敏锐的思维洞察力，突破了传统的思维方法（即静态下磁感应出电），发觉磁生电是在改变、动态的过程中才能出现的现象，最终发觉了磁生电的条件。 划时代的发觉课件学案同步练习基础夯实训练一、划时代的发觉要点导学1、不同自然现象之间是有相互联系的，而这种联系可以通过我们
29、的视察与思索来发觉。例如摩擦生热则表明白机械运动与热运动是相互联系的，奥斯特之所以能够发觉电流产生磁场，就是因为他信任不同自然现象之间是相互联系和相互转化的。2、机遇总是青睐那些有打算的头脑，奥斯特的发觉是必定中的偶然。发觉中子的历史过程（在选修3-5中学习）也说明白这一点。小居里夫妇首先发觉这种不带电的未知射线，他们误认为这是能量很高的射线，一项划时代的宏大发觉就与小居里夫妇擦肩而过了。当查德威克遇到这种未知射线时，查德威克很快就想到这种不带电的射线可能是高速运动的中子流，因为查德威克的老师卢瑟神福早已预言中子的存在，所以查德威克的头脑是一个有打算的头脑，查德威克就首先发觉了中子，并因此获得
30、诺贝尔物理学奖。所以学会用联系的眼光看待世界，比记住奥斯特试验重要得多。3、法拉第就是用联系的眼光看待世界的人，他坚信既然电流能够产生磁场，那么利用磁场应当可以产生电流。信念是一种力气，但信念不能代替事实。探究“磁生电”的道路特别艰苦，法拉第为此找寻了10年之久，我们要学习的就是这种百折不挠的探究精神。4、法拉第为什么走了10年弯路，这个问题值得我们探讨。原来自然界的联系不是简洁的联系，自然界的对称不是简洁的对称，“磁生电”不象“电生磁”那样简洁，“磁生电”必需在改变、运动的过程中才能出现。法拉第的弯路应当使我们对自然界的联系和对称的相识更加深刻、更加全面。范例精析例1奥斯特的试验证明了电流的
31、四周存在磁场，法拉第经过10年的努力最终发觉了利用磁场产生电流的途径，法拉第相识到必需在改变、运动的过程中才能利用磁场产生电流。法拉第当时归纳出五种情形，请说出这五种情形各是什么。解析法拉第把能引起感应电流的试验现象归纳为五类：改变的电流、改变的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。它们都与改变和运动有关。拓展法国物理学家安培也曾将恒定电流或磁铁放在导体线圈的旁边，希望在线圈中看到被“感应”出来的电流，可是这种努力均无收获。因为“磁生电”是在改变或运动中产生的物理现象。例2自然界的确存在对称美，质点间的万有引力F=Gm1m2/r2和电荷间的库仑力F=kq1q2/r2就是一个对称
32、美的例子。电荷间的相互作用是通过电场传递的，质点间的相互作用则是通过引力场传递的。点电荷q的在相距为r处的电场强度是E=kq/r2，那么质点m在相距为r处的引力场强度是多少呢？假如两质点间距离变小，引力肯定做正功，两质点的引力势能肯定削减。假如两电荷间距离变小，库仑力肯定做正功吗？两电荷的电势能肯定削减吗？请简述理由。解析可以应用点电荷电场的定义方法定义质点的引力场强度,EG=FG/m1=Gm/r2假如两电荷间距离变小，库仑力不肯定做正功，因为库仑力可能是吸引力，也可能是排斥力。假如库仑力是吸引力，两电荷间距离变小则电势能削减；假如库仑力是排斥力，则两电荷间距离变小电势能增大。拓展由以上分析可
33、见，万有引力和库仑力虽然有对称性，但是因为电荷有正负两种，而质点只有一种，所以库仑力做功的状况就要比万有引力做功困难一些。实力训练1史料记载“1831年8月29日这一天，法拉第在接通电池的一刹那，偶然看到检流计指针动了一下，接着便回到了原位，然后就始终停住不动。”法拉第因此发觉了电磁感应现象，图4-1-1是这个试验的示意图。又有史料记载“瑞士物理学家科拉顿设计了一个利用磁铁在闭合线圈中获得电流的试验：将一块磁铁在螺线管中移动，使导线中产生感应电流。为了解除磁铁移动对检流计指针偏转的影响，他把检流计放到隔壁房间中去，用长导线把检流计和螺线管连接起来。试验起先了，科拉顿把磁铁插到线圈中去以后，就跑
34、到隔壁房间中去，但他非常痛心地看到检流计的小磁针静止在原位。”科拉顿没能发觉电磁感应现象，他的试验示意图见图4-1-2。请你分析一下，科拉顿没能看到电磁感应现象的缘由是什么？科拉顿没能看到电磁感应现象的缘由是因为电磁感应现象是在改变或运动的过程中出现的，当科拉顿赶到隔壁房间去时，检流小磁针已经动过了，所以他没能看到电磁感应现象。2科学家对自然现象和自然规律的某些信念在科学发觉中起着重要的作用。结合详细例子说说这种作用。牛顿信任使苹果下落的力和“使月亮下落的力”是同一种力，导致万有引力定律的发觉（牛顿认为假如月亮不下落，应当是沿轨道圆的切线运动，现在月亮沿圆周运动，所以月亮事实上是下落了）；奥斯
35、特、法拉第信任电与磁是相互联系的，导致他们分别发觉了电流的磁效应和电磁感应现象。3设有两个物体，一个是热的，另一个是冷的，或更准确他说：一个物体的温度比另一个高些。我们使它们进行接触，并使它们不受到任何外界影响，我们知道，最终它们会达到同样的温度。但是这个状况是怎样发生的呢？从它们起先接触起到它们达到同样温度的时间里，原委发生了什么呢？有人的脑海中想象这么一个图景：热从一个物体流向另一个物体，正如水由较高的水位流向较低的水位一样。于是这些人因此提出这样的类比：“水热水”，“较高的水位较高的温度”，“较低的水位较低的温度”，水的流淌始终要接着到两个水位相同，热的流淌也要到温度相等时才停止。这些人
36、的观点是：“热是一种物质，就像物体的质量一样。它的量可以变更，也可以不变更，正如钱一样，可以储存在保险柜里，也可以花掉。只要保险柜始终锁着，柜里面钱的总数就始终保持不变，和这一样，一个被隔离的物体中的质量的总数和热的总数也是不变的。”请你对上述观点作些点评，假如同意就说说论据，假如反对就说说理由。这种类比的思想方法不能否定，但得出的结论不能苟同。例如我们用一砂轮打摩一铁块，铁块和铁屑的总质量是不变更的，但是只要打摩不停，热就可以源源不断地增加。可见热是一种能量，它可以从其它形式的能量转化而来。这一例子也告知我们，对自然现象的联系与对称要深刻探讨，全面理解。4请你说说教科书把科学发觉中经验的失败和挫折表达出来有什么意义？失败和挫折能够起到警示作用，使我们更加聪慧，少走弯路。第20页 共20页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页第 20 页 共 20 页