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1、划时代的发现划时代的发现一、奥斯特梦圆一、奥斯特梦圆“电生磁电生磁”阅读并思考阅读并思考 1. 是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的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联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？的历史背景？ 2. 奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯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？特面对失败是怎样做的？ 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？的？用学过的知识如何解释？ 4. 电流磁效应的发现有何意义？电流磁效应的发现有何意义？ 信念信念信念信念哲学家康德：各种自然现
2、象之间是哲学家康德：各种自然现象之间是相互联系和相互转化的相互联系和相互转化的实例：摩擦生热、蒸汽机实例：摩擦生热、蒸汽机信念信念哲学家康德：各种自然现象之间是哲学家康德：各种自然现象之间是相互联系和相互转化的相互联系和相互转化的实例：摩擦生热、蒸汽机实例：摩擦生热、蒸汽机物理学将不再是关于运物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。宇宙纳在一个体系中。物理学将不再是关于运物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以动、热、空气、光、电、磁
3、以及我们所知道的各种其他现象及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。宇宙纳在一个体系中。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！ 奥斯特实验实现了电和磁的奥斯特实验实现了电和磁的第一次握第一次握手手，法拉第赞扬道：，法拉第赞扬道：“它突然打开了科学它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。” 奥斯特实验实现了电和磁的奥斯特实验实现了电和磁的第一次握第一次握手手，法拉第赞扬道：，法拉第赞扬道：“它突然打开了科学它突然打开了科学中一
4、个黑暗领域的大门，使其充满光明。中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。” 奥斯特的成功秘诀是什么？但是，他奥斯特的成功秘诀是什么？但是，他为什么没有取得更大的成功？为什么没有取得更大的成功？ 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。 汤川秀树汤川秀树奥斯特实验实现了电和磁的奥斯特实验实现了电和磁的第一次握手第一次握手，法，法拉第赞扬道：拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。的大门，使其充满光明。”奥斯特的成功秘诀是什么？但是，他为什么奥
5、斯特的成功秘诀是什么？但是，他为什么没有取得更大的成功？没有取得更大的成功？奥斯特实验实现了电和磁的奥斯特实验实现了电和磁的第一次握手第一次握手，法，法拉第赞扬道：拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。的大门，使其充满光明。”奥斯特的成功秘诀是什么？但是，他为什么奥斯特的成功秘诀是什么？但是，他为什么没有取得更大的成功？没有取得更大的成功？ 思考：思考：“怎样救落水者？怎样救落水者？”奥斯特实验实现了电和磁的奥斯特实验实现了电和磁的第一次握手第一次握手，法，法拉第赞扬道：拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域它突然打开了科学中一个
6、黑暗领域的大门，使其充满光明。的大门，使其充满光明。”奥斯特的成功秘诀是什么？但是，他为什么奥斯特的成功秘诀是什么？但是，他为什么没有取得更大的成功？没有取得更大的成功？ 思考：思考：“怎样救落水者？怎样救落水者？” 常规思维：让人离开水。常规思维：让人离开水。奥斯特实验实现了电和磁的奥斯特实验实现了电和磁的第一次握手第一次握手，法，法拉第赞扬道：拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。的大门，使其充满光明。”奥斯特的成功秘诀是什么？但是，他为什么奥斯特的成功秘诀是什么？但是，他为什么没有取得更大的成功？没有取得更大的成功？ 思考：思考：
7、“怎样救落水者？怎样救落水者？” 常规思维：让人离开水。常规思维：让人离开水。 特殊情况下，让水离开人，可以吗特殊情况下，让水离开人，可以吗? 这个故事对你有什么启发？如果你知道奥斯特这个故事对你有什么启发？如果你知道奥斯特的发现，你会做出哪些思考？的发现，你会做出哪些思考？二、法拉第心系二、法拉第心系“磁生电磁生电” ” 阅读与思考阅读与思考 1. 奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学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？思考？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？对失败是怎样做的？ 3.
8、 法拉第做了大量实验都是以失败告终，失法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？败的原因是什么？ 4. 法拉第经历了多次失败后，终于发现了电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磁感应现象，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是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的功，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对称性的思考对称性的思考英国的法拉第认为：电和磁英国的法拉第认为：电和磁是一对和谐对称的自然现象。是一对和谐对称的自然现象。对称性的思考对称性的思考英国的法拉第认
9、为：电和磁英国的法拉第认为：电和磁是一对和谐对称的自然现象。是一对和谐对称的自然现象。依据：磁化和静电感应现象依据：磁化和静电感应现象对称性的思考对称性的思考英国的法拉第认为：电和磁英国的法拉第认为：电和磁是一对和谐对称的自然现象。是一对和谐对称的自然现象。依据：磁化和静电感应现象依据：磁化和静电感应现象猜想：磁铁应该可以感应出猜想：磁铁应该可以感应出 电流！电流！对称性的思考对称性的思考英国的法拉第认为：电和磁英国的法拉第认为：电和磁是一对和谐对称的自然现象。是一对和谐对称的自然现象。依据：磁化和静电感应现象依据：磁化和静电感应现象猜想：磁铁应该可以感应出猜想：磁铁应该可以感应出 电流！电流
10、！信念：一定要转磁为电！信念：一定要转磁为电！法拉第日记法拉第日记未显示作用未显示作用毫无反应毫无反应不行不行法拉第日记法拉第日记未显示作用未显示作用毫无反应毫无反应不行不行 从普通的磁铁中获得电从普通的磁铁中获得电的希望，时时激励着我从实验的希望，时时激励着我从实验上探求电流的感应效应。上探求电流的感应效应。科学的实验方法科学的实验方法1825年年11月月28日日实验实验1.两根长两根长4英寸长的导线平行放置，用两英寸长的导线平行放置，用两张厚纸将它们隔开，先把其中的一根导线接到电池张厚纸将它们隔开，先把其中的一根导线接到电池的两端通电，再把另一根与电流计相连。的两端通电，再把另一根与电流计
11、相连。1825年年11月月28日日实验实验1.两根长两根长4英寸长的导线平行放置，用两英寸长的导线平行放置，用两张厚纸将它们隔开，先把其中的一根导线接到电池张厚纸将它们隔开，先把其中的一根导线接到电池的两端通电，再把另一根与电流计相连。的两端通电，再把另一根与电流计相连。实验实验2.将空心螺线管接到电池的两极，把一将空心螺线管接到电池的两极，把一直导线引进螺线管，直导线两端与电流计相连。直导线引进螺线管，直导线两端与电流计相连。1825年年11月月28日日实验实验1.两根长两根长4英寸长的导线平行放置，用两英寸长的导线平行放置，用两张厚纸将它们隔开，先把其中的一根导线接到电池张厚纸将它们隔开，
12、先把其中的一根导线接到电池的两端通电，再把另一根与电流计相连。的两端通电，再把另一根与电流计相连。实验实验2.将空心螺线管接到电池的两极，把一将空心螺线管接到电池的两极，把一直导线引进螺线管，直导线两端与电流计相连。直导线引进螺线管，直导线两端与电流计相连。实验实验3.将实验将实验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，螺线管与电流计连接。螺线管与电流计连接。1825年年11月月28日日实验实验1.两根长两根长4英寸长的导线平行放置，用两英寸长的导线平行放置，用两张厚纸将它们隔开，先把其中的一根导线接到电池张厚纸将它们隔开，先把其中的一根导线接到电池的两端通电，再把另一根与电流计
13、相连。的两端通电，再把另一根与电流计相连。实验实验2.将空心螺线管接到电池的两极，把一将空心螺线管接到电池的两极，把一直导线引进螺线管，直导线两端与电流计相连。直导线引进螺线管，直导线两端与电流计相连。实验实验3.将实验将实验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，螺线管与电流计连接。螺线管与电流计连接。实验实验4.把两根导线互相缠绕着把两根导线互相缠绕着, 先把其中的一先把其中的一根的两头接到电池上通电，把另一根的两头接到电根的两头接到电池上通电，把另一根的两头接到电流计上。流计上。 法拉第在法拉第在1822年年12月、月、1825年年11月、月、1828年年4月作月作过三次集
14、中的实验研究，过三次集中的实验研究，均以失败告终均以失败告终 麦克斯韦：科学家其实麦克斯韦：科学家其实也有许多粗糙的想法和不成也有许多粗糙的想法和不成功的经验他们是伟大的，功的经验他们是伟大的，但并不是高不可攀的但并不是高不可攀的 法拉第在法拉第在1822年年12月、月、1825年年11月、月、1828年年4月作月作过三次集中的实验研究，过三次集中的实验研究，均以失败告终均以失败告终 麦克斯韦：科学家其实麦克斯韦：科学家其实也有许多粗糙的想法和不成也有许多粗糙的想法和不成功的经验他们是伟大的，功的经验他们是伟大的，但并不是高不可攀的但并不是高不可攀的 法拉第在法拉第在1822年年12月、月、1
15、825年年11月、月、1828年年4月作月作过三次集中的实验研究，过三次集中的实验研究，均以失败告终均以失败告终 但是，一次次失败没有但是，一次次失败没有让法拉第向命运低头，法拉让法拉第向命运低头，法拉第坚信：任何成功都会有很第坚信：任何成功都会有很多崎岖坎坷！多崎岖坎坷！1831年年8月月29日日1831年年8月月29日日1831年年8月月29日日 法拉第线圈：与法拉第线圈：与160160年后出现的现代变压器出奇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。的相似，现已成为著名的科学文物。法拉第的思考法拉第的思考“奥斯特实验是用稳恒电流产生了磁场，奥斯特实验是用稳恒电流产生了磁场，
16、我的思路是在稳定的磁场中产生电流，我的思路是在稳定的磁场中产生电流，会不会会不会这样不行这样不行 电生磁是动态的，自然界是和谐电生磁是动态的，自然界是和谐统一的。会不会磁生电也只能在变化、运动的统一的。会不会磁生电也只能在变化、运动的过程中才能产生，也就是只有在磁场产生的那过程中才能产生，也就是只有在磁场产生的那一瞬间才会产生电流？电流一闪而过，指针只一瞬间才会产生电流？电流一闪而过，指针只能在瞬间偏转，磁场稳定之后指针又回到原位能在瞬间偏转，磁场稳定之后指针又回到原位置了，所以，我看不到偏转。赶紧找助手来协置了，所以，我看不到偏转。赶紧找助手来协助我。助我。” ” 1831年年11月月24日
17、，法拉第向皇家学会提交日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为了一个报告，把这种现象定名为电磁感应电磁感应，产，产生的电流叫做生的电流叫做感应电流感应电流。“磁生电磁生电”是一种在是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。变化、运动的过程中才能出现的效应。1831年年11月月24日，法拉第向皇家学会提交日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为了一个报告，把这种现象定名为电磁感应电磁感应，产，产生的电流叫做生的电流叫做感应电流感应电流。“磁生电磁生电”是一种在是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。变化、运动的过程中才能出现的效应。引起感应电流的原因可以概括为五类：引起
18、感应电流的原因可以概括为五类：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体运动的磁铁、在磁场中运动的导体创造性的思维创造性的思维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？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？思思维定定势！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！实现了电和磁的第二次握手，为电和磁的统实现了电和磁的第二次握手，为电和磁的统一创造了条件
19、，推动人类进入电气化时代一创造了条件，推动人类进入电气化时代思思维定定势！从此人类进入了电气化时代从此人类进入了电气化时代壮美的都市夜景壮美的都市夜景1831年年10月月28日日 法拉第的创新法拉第的创新1831年年10月月28日日 法拉第的创新法拉第的创新 圆盘发电机首先向人圆盘发电机首先向人类揭开了机械能转化为电类揭开了机械能转化为电能的序幕能的序幕最早的电动机：电磁旋转器最早的电动机：电磁旋转器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。性，并预言了光可能是一种电磁振
20、动的传播。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。性，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：场的思想是法拉第最富创造场的思想是法拉第最富创造性的思想，是牛顿以来最重要的发现。麦克斯性的思想，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，为之找到了完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场理论。美的数学表示形式从而建立了电磁场理论。讨论：下列各图中磁通量是否变化？如何变化？讨论：下列各图中磁通量是否变化？如何变
21、化？讨论：下列各图中磁通量是否变化？如何变化？讨论：下列各图中磁通量是否变化？如何变化？讨论：下列各图中磁通量是否变化？如何变化？讨论：下列各图中磁通量是否变化？如何变化？讨论：下列各图中磁通量是否变化？如何变化？讨论：下列各图中磁通量是否变化？如何变化？讨论：下列各图中磁通量是否变化？如何变化？讨论：下列各图中磁通量是否变化？如何变化？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总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，你对法拉从法拉第十年探索的艰难历程，你对法拉第的研究思想，
22、研究方法和精神，得到了什么体第的研究思想，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，你终成为伟大的科学家，依靠的是什么？对此，你有何感想？有何感想？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总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，得到了什么体第的研究思想，研究方法和精神，得到了什么体
23、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，你终成为伟大的科学家，依靠的是什么？对此，你有何感想？有何感想？清华学子的感悟：清华学子的感悟： 学习的境界学习的境界懂、会、悟、创懂、会、悟、创1867年年8月月25日，法拉第像往常一样，日，法拉第像往常一样，安静地在椅子上睡着了，这一天他永远地安静地在椅子上睡着了，这一天他永远地睡着了。睡着了。人们这样怀念他：人们这样怀念他：“尘世上失去了一尘世上失去了一位哲人，天堂里多了一位圣人位哲人，天堂里多了一位圣人”。正如法拉第接过先辈的大旗一样，后正如法拉第接过
24、先辈的大旗一样，后来者接起了他的大旗来者接起了他的大旗 ，使物理学的火种薪，使物理学的火种薪火相传火相传1. 法拉第去世一年后的法拉第去世一年后的1868年，一个美国报童年，一个美国报童在波士顿的一个旧书摊上买到了几本残缺不全的法拉在波士顿的一个旧书摊上买到了几本残缺不全的法拉第著作第著作电学实验研究电学实验研究 这竟然成了这个人一生这竟然成了这个人一生中收益最大的投资。他就是：中收益最大的投资。他就是：爱迪生爱迪生正是爱迪生这正是爱迪生这样的发明家把法拉第所进行的电学成果转化成实用的样的发明家把法拉第所进行的电学成果转化成实用的电器。电器。 2. 爱因斯坦爱因斯坦也极力追求反映自然界物质运动规律也极力追求反映自然界物质运动规律的的简单、和谐与统一简单、和谐与统一的理论体系他在晚年着力建立的理论体系他在晚年着力建立引力场与电磁场统一的理论（统一场论）引力场与电磁场统一的理论（统一场论） ，但是，未，但是，未能成功。能成功。3. 1967年，美国的年，美国的温伯格和温伯格和巴基斯坦的巴基斯坦的萨拉姆萨拉姆建立了弱相互作用与电磁场相互作用的规范理论，使建立了弱相互作用与电磁场相互作用的规范理论，使物理学意义上的统一场论的研究获得了一个鼓舞人心物理学意义上的统一场论的研究获得了一个鼓舞人心的成果。的成果。
