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1、第一节划时代的发现【同步导学】指导学生认真阅读教材和相关材料，使学生认识到每一个重大发现的背后总有许多动人的故事这些故事告诉我们关于科学家执着的信念和追求以及他们对待科学的严谨态度科学从来就不是一蹴而就的，它需要我们不断付出艰辛努力，加之正确的思维方法和严谨的科学态度，唯有如此才能获得成功！【阅读材料】学生阅读下列资料后写一篇文章，题目自定，并组织学生交流评估。偶然中的必然18 世纪中期，电学也说不准因为什么缘故一下腾飞了起来。电学王国里紧锣密鼓，好不热闹。起电机、莱顿瓶、伏打电堆、白炽灯，新奇的发明一个连着一个。但是磁学园地却依然是门可罗雀，无人间津。这件事说来说去倒要怪那位电磁学之父吉尔伯
2、特的不是。前面说过，远在古希腊时代，人们就把“慈石召铁”和“琥珀吸芥”看成是一类事情，都是一种神秘莫测的超自然现象。所以许多年来每当那些神学家碰到讲不清道理的事情时，就会说：“这种现象太神秘了，就和慈石、琥珀一个样。”可是到了17世纪，吉的白特对电和磁现象做了仔细分析、对比之后，却一口说：“这是两种截然不相同的自然现象，不能把它们混为一谈。”吉尔伯特毕竟是科学泰斗，他的话一言九鼎，谁会去提疑问，奉承还来不及哩！1780年电学家库仑说：“电和磁是完全不相同的实体。”1802年安培自告奋勇地表示：“我乐意去证明电与磁是两种不同的实体。”1807年光学家扬在自然哲学讲义一书中写道：“没有任何理由去设
3、想电与磁之间存在着任何直接的联系。”这样一来由于对权威的迷信，束缚了不少有才华的电学家不再去留意电与磁的亲缘关系。而打破这一思想桎梏的却是一批德国哲学家。因为他们不仅看见树木，还看见了森林。当时的哲学大师康德、谢林，以及后来的黑格尔、马克思都是然界对立统一观点的信奉者。康德在自然科学的形而上学一书中写道：“人们只能经验到两种力吸引和排斥。热、电、磁等都是这两种基本力在不同的物理条件下的变形。事实上只要稍加留意，电与磁的紧密联系是时时可见的。1735年7月就发生过这样一件事：在苏格兰的一个小镇上有家铁匠铺。老板名叫威克菲尔德，一天下午他正在干活，突然吹来一阵风，门窗摇得嘎嘎直响。他赶紧走到窗口探
4、头张望，只见西边天上的乌云如泼了一天的墨汁，似浪似涛般地压过来。“哟，要下雷雨了。”他想去关门窗，这时铜钱般的雨点已经如瓢洒盆泼般倾泻下来。只见一道红光在窗前亮起，接着就是嘎嘣一声脆雷。吓得他一头栽倒在地，全身不停地哆嗦一阵雷雨过后，雨过天晴。他才战战兢兢地站起来，走向铁钻墩定神一看，奇怪，原来散落在四周地上的铁钉、锉刀和薄铁片全一鼓脑儿粘到铁墩上去了。铁墩变成了一块大磁铁了！小镇上的人见识少，都以为是神在显灵。消息传开后，也有一些科学家听说了这样的怪事，猜想着雷电与磁石之间可能存在着某种联系吧！1751年富兰克林在试验他的莱顿瓶时，就发现了莱顿瓶放电可以使焊条和钢针磁化，也可以使它们退磁。戴
5、维在研究电极的炭棒之间的弧光时，也注意到磁铁会吸引或排斥弧光，还能使弧光跟着磁铁条转动。这类报道一天天多起来，1774年德国巴伐尼亚电学院出了一个有奖征文，题目是：电力和磁力是否存在着实际和物理的相似性呢?，征文吸引了不少学者去探索这个有趣的课题，但是没有取得具体的成果。正是光阴如梭，转眼几十年过去了，不觉到了19世纪。当时丹麦的著名学府哥本哈根大学有一位年轻的物理教授名叫奥斯特(1777-1851)，他是一位药剂师的儿子，从小受过良好的教育。他兴趣广泛，学识渊博。不仅在物理，化学和天文学有精湛的造诣。而且还喜爱文学与哲学。他与著名童话作家安徒生是好朋友，经常在一起吟诗唱和。在哲学上他崇拜德国
6、的哲学大师康德。他在1799年做的博士论文就选了对康德哲学体系的评论做题目。因此他坚信物理学不应该是关于运动、力、热、空气、光、电等许多现象的罗列，而应该把整个宇宙容纳在一个体系中。诸位读者，如果想在物理学上做出成绩的话，哲学书是不可不读的。正如恩格斯所说，摈弃哲学的人，实际上却成了最坏的一种哲学的奴隶。且说奥斯特用充满了智慧的康德哲学武装了头脑，看起问题来真是思路敏捷、高瞻远瞩。当他了解到莱顿瓶放电会使钢针磁化的事实后，立即断言：“电转化为磁是不成问题的事，关键在于寻找出转化的条件。”他仔细审读了库仑的论文，发现库仑研究的对象全是静电和静磁，这两者确实是难以转化的。他猜测在非静电，也就是电流
7、与非静磁之间也许存在着某种转化的可能。这些想法一直萦绕在他的脑中，一天天地成熟、完整起来。他坚信终有一天，会瓜熟蒂落、水到渠成。这一天终于来到了。1820年4月某日晚上，他与往常一样到大学讲电学课。当他从容地讲完了课的内容，最后要演示一下伏打电堆的功能。当他手忙脚乱地安装仪器的时候(他的动手能力并不好，有人说他是一位天才和不幸的实验家。)脑中忽然闪过一个灵感。他似乎看到那根长导线产生的磁现象像它发热、发光那样向四面散射开来。对电流对磁体的作用也可能是“横向”的而不是“纵向”的处，于是他灵机一动，把灵敏小磁针平行地放在那根细长的铂金导线下面。“合闸”，奥斯特一边说一边按下了开关。就在接通电源的一
8、瞬间，前排的学生脱口喊道：“磁针动了！”奥斯特一惊，急慌切断电源。这一次他看清楚了，小磁针还在微微地晃动哩!十年来朝思暮想的电磁联系，竟这样方便地找到了。真是踏破铁鞋无觅得来全不费功夫。奥斯特激动得忘形失态，竟在讲台上滑了一跤。教室里的学生大惊失色，想教授今天怎么了?奥斯特也顾不得许多，草草结束了课，连奔带跑地回家去了。此后他一连三月，闭门谢客潜心实验。一连试了60多次，都成功了。就是在导线和磁针之间放上木头、玻璃、水、松香等非磁性物质也都不会影响磁针的偏转。(请同学们也重复一下上述实验)。1820年7月21日奥斯特发表了关于磁体周围电冲突的实验论文。这篇短短仅几页纸的论文向学术界宣告了电流的
9、磁效应，立即轰动了整个欧洲大陆。法国化学和物理年鉴杂志发表斯特的论文的时候，特地加了如下的按语；“年鉴的读者都知道，本刊从不轻易地支持宣称有惊人发现的报告但是，至于说到奥斯特先生的文章，则其所得的结果无论显得多么奇特，都有极详细的记录为证，以至无任何怀疑其谬误的余地。”法拉第后来在评价这一发现时说；“它猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片漆黑，如今充满了光明。”当然也总有那么一些人，说奥斯特的发现是瞎猫碰上了死老鼠，完全是偶然碰上的。这实在只能说那些人是多么的无知。伽利略从吊灯发现了单摆原理；牛顿从苹果落地联想到地、月之间的万有引力：伽伐尼从蛙腿抽搐联想到生物电，哪一样不是看起来“偶然
10、碰上”的呢!俗话说：“踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫。”事实上功夫是花了，而且花得很大，全花在“觅”字上了，否则怎么连铁鞋都要踏破呢!如果奥斯特不是十年如一日地含辛茹苦地钻研，那么再伟大的奇迹出现，他也会视而不见，听而不闻。消息传到了瑞士，一位在那里兼职的法国学者阿拉果(17861853)听了也觉得不是滋味。原来他也一直在研究电磁之间的相互联系，只是没有寻找出电磁转化的具体条件。如今眼睁睁地看到即将取得的成果已被别人占了先，心里真有点酸溜溜。但转念一想，科学大道既宽又广，我何不另辟蹊径钻研下去，也许还有更大的成果等着哩!想到这里他再也坐不住了，赶紧买车票回巴黎去，原来他想与好朋友安培痛痛快快畅
11、谈一下。法拉第法拉第1791年9月22日生在一个手工工人家庭，家里人没有特别的文化，而且颇为贫穷法拉第的父亲是一个铁匠法拉第小时候受到的学校教育是很差的十三岁时，他就到一家装订和出售书籍兼营文具生意的铺子里当了学徒但与众不同的是他除了装订书籍外，还经常阅读它们他的老板也鼓励他，有一位顾客还送给了他一些听伦敦皇家学院讲演的听讲证1812年冬季一天，正当拿破仑的军队在俄罗斯平原上遭到溃败的时候，一位二十一岁的青年人来到了伦敦皇家学院，他要求和著名的院长戴维见面谈话作为自荐书，他带来了一本簿子，里面是他听戴维讲演时记下的笔记这本簿子装订得整齐美观，这位青年给戴维留下了很好的印象戴维正好缺少一位助手，
12、不久他就雇用了这位申请者当上了戴维的助手后，不久他就成为皇家学院的一员1813年戴维夫妇决定去欧洲大陆游历，他们带着法拉第作为秘书这次旅游进行了18个月，这对法拉第的教育起了重大作用他见到了许多著名的科学家，像安培、伏特、阿拉戈和盖吕萨克等，其中几位学者立即发现了这位陪伴戴维的朴实年青人的才华法拉第的科学活动是惊人的他从欧洲大陆旅游回来后，几年内都致力于化学分析，并在皇家学院担任助手工作，其中包括对戴维的重要协助他在1816年发表的第一篇论文，是论述托斯卡纳生石灰的性质的1860年前后，法拉第的研究活动结束时，他的实验笔记已达到一万六千多条，他仔细地依次编号，分订成许多卷，在这里法拉第快乐的显
13、示了他过去当装订工时学会的高超技能这些笔记以及其他在装订成书以前或以后的几百条笔记，都已编成书分卷出版，其中最著名的是他的电学实验研究法拉第所研究的课题广泛多样，按编年顺序排列,有如下各方面：铁合金研究18181824）；氯和碳的化合物（1820）；电磁转动（1821）；气体液化（1823，1845）；光学玻璃（18251831）；苯的发明（1825）；电磁感应现象（1831）；不同来源的电的同一性（1832）；电化学分解（1832年起）；静电学，电介质（1835年起）；气体放电（1835年）；光、电和磁（1845年起）；抗磁性（1845年起）；射线振动思想1846年起）；重力和电（1849年
14、起）；时间和磁性（1857年起）在大约1830年以前，法拉第主要是一位化学家，但他曾在1821年第一次着手研究电和磁，可能由此而种下了种子，十年以后即有了伟大的发现法拉第的第一个科学活动时期终止于1830年，那时他已成为很有成就的专业分析化学和实际顾问，而且更重要的是，由于他的坚实的科学成就，已赢得了国际声誉这些科学成就包括制备一些新的碳化合物，如由他命名的高氯化碳或现代命名的六氯乙烷CCI3CC13和四氯乙烯CCI2：CC12，以及研究伦敦照明用的气体（法拉第的哥哥在该部门工作）这种气体是用动物油加热而制成的，储存在圆柱形铁罐内，它往往在铁罐内残留下一种液体法拉第非常仔细而巧妙地对这种残余液
15、体进行了分析，发现它含有一种沸点固定在80的成分，它的大致组分为CH这就是苯，它是有机化学的主要支柱之一但是法拉第发现苯时，并没有认识到它在后来的重要性，当然也不了解它的奇异的分子结构这些发明和发现表明，如果法拉第没有其他贡献，他也将被认为是杰出的化学家事实上，在十九世纪二十年代，他就已成功地液化了好几种气体他最初所用的仪器非常简陋，只是一个弯成倒V字形的结实的玻璃管他在玻璃管一端放入产生气体的物质，把另一端浸在致冷混合液体中这时放出的气体使管内的压力增加他就是采用这种简单技巧，液化了氯、二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、一氧化二氮、氨、氯化氢以及其他物质1818年起，法拉第和一位外科医生、皇家学会会员斯托达特合作了几年，试图制造出一种改良钢，它的防锈能力要比英国当时所用的钢产品更强，能用来制造更锋利的刀片当时的冶金技术仍然偏重于经验技术印度生产的一种乌兹钢，是当时最优
