1、教学目标教学目标一、奥斯特梦圆一、奥斯特梦圆“电生磁电生磁”二、科拉顿的二、科拉顿的“失败失败”三法拉第心系三法拉第心系“磁生电磁生电”【例例1】【例例2】【例例3】A组能力训练题组能力训练题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11教学目标教学目标1知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。物理学史。2知道电磁感应、感应电流的定义。知道电磁感应、感应电流的定义。教学重点教学重点:探索电磁感应现象的历史背景，领悟科学探究的方法探索电磁感应现象的历史背景，领悟科学探究的方法和艰难历程；培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意和艰难历程；培养不怕失
2、败、勇敢面对挫折的坚强意志。志。教学难点教学难点:体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神一、奥斯特梦圆一、奥斯特梦圆“电生磁电生磁”第一节第一节 划时代的发现划时代的发现 阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。思考以阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。思考以下问题下问题:（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的?在这在这之前之前,科学研究领域存在怎样的历史背景科学研究领域存在怎样的历史背景?（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是）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？怎样做的
3、？（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过）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？（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是）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？怎样做的？奥斯特的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败奥斯特的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但奥斯特始终没有放弃。直到，但奥斯特始终没有放弃。直到1820年年4月的一次演讲月的一次演讲中他才发现了电流竟使下面的小磁针发生了转动。也就中他才发现了电流竟使下面的小磁针发生了转动。也就是电流的磁效应。
4、是电流的磁效应。（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的?在这在这之前之前,科学研究领域存在怎样的历史背景科学研究领域存在怎样的历史背景?许多哲学家提出了各种自然现象之间是相互联系和相许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。奥斯特坚信电与磁之间可能存在着某种互转化的思想。奥斯特坚信电与磁之间可能存在着某种联系。而在这之前许多物理学家都坚持认为电与磁是互联系。而在这之前许多物理学家都坚持认为电与磁是互不相关的。不相关的。（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过）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？的知识
5、如何解释？奥斯特在奥斯特在1820年年4月的一次演讲中，碰巧在南北方向月的一次演讲中，碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时,小磁针发小磁针发生了转动。说明电流对小磁针产生了作用，证明电流在生了转动。说明电流对小磁针产生了作用，证明电流在其周围产生了磁场。这就是发现电流磁效应的过程。其周围产生了磁场。这就是发现电流磁效应的过程。我们知道，地磁场是南北方向的，小磁针静止时指示南我们知道，地磁场是南北方向的，小磁针静止时指示南北方向北方向.通电直导线的磁场方向遵守安培定则通电直导线的磁场方向遵守安培定则.当导线南当导线南北放置时北放置时,导线
6、下方的磁场方向沿东西方向导线下方的磁场方向沿东西方向,当导线通电当导线通电后后,小磁针受到电流的磁场作用由原来的南北方向转向东小磁针受到电流的磁场作用由原来的南北方向转向东西方向西方向.奥斯特从磁针的偏转奥斯特从磁针的偏转,确定电和磁的联系确定电和磁的联系.也就是也就是电流的磁效应电流的磁效应.一、一、（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？奥斯特发现的电流磁效应，使整个科学界受到了极大的奥斯特发现的电流磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，电流磁效应的发现揭示了电现象和磁现象之间存震动，电流磁效应的发现揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系。奥斯特的思维和实践突破了人类对
7、电与在的某种联系。奥斯特的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性。电流磁效应的发现引发了科学认识领磁认识的局限性。电流磁效应的发现引发了科学认识领域的思考，推动了电磁学的发展。法拉第赞扬道：域的思考，推动了电磁学的发展。法拉第赞扬道：“它它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。”一、一、第第2页页二、科拉顿的二、科拉顿的“失败失败”1820年，奥斯特的磁效应发表后，在科学界引起极大年，奥斯特的磁效应发表后，在科学界引起极大反响，科学家想既然反响，科学家想既然“电能生磁电能生磁”，反过来，反过来“磁也能磁也能生电生电”。可以说，想实现
8、。可以说，想实现“磁生电磁生电”是当时许多科学是当时许多科学家的愿望，例如，安培、科拉顿等人都曾为之努力过家的愿望，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，最遗憾的莫过于科，但是都失败了。在这个问题上，最遗憾的莫过于科拉顿。拉顿。1825年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁插入年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生。但是在实验时，科拉顿为了排除磁铁移动时对流产生。但是在实验时，科拉顿为了排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灵敏电流
9、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，反正产生的电上的灵敏电流计放到另一间房里，他想，反正产生的电流应该是流应该是“稳定稳定”的（当时科学界都认为利用磁场产生的（当时科学界都认为利用磁场产生的电应该是的电应该是“稳定稳定”的），插入磁铁后，如果有电流，的），插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及就这样，科拉顿开始了实跑到另一间房里观察也来得及就这样，科拉顿开始了实验。然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是验。然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在指在“0”刻度的位置。科拉顿失败了。刻度的位置。科拉顿失败了。因为科拉顿的实验装置设
10、计得完全正确，如果磁铁磁因为科拉顿的实验装置设计得完全正确，如果磁铁磁性足够强，导线电阻不大，电流计十分灵敏，那么在性足够强，导线电阻不大，电流计十分灵敏，那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时，电流计的指针确实是科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时，电流计的指针确实是摆动了的。也就是说，电磁感应的实验是成功了，只摆动了的。也就是说，电磁感应的实验是成功了，只不过科拉顿没有看见，他跑得还是不过科拉顿没有看见，他跑得还是“太慢太慢”，连电流，连电流计指针往回摆也没看见，计指针往回摆也没看见，因为科拉顿如果有个助手在另外那间房里，或者科拉因为科拉顿如果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
11、见的地方，那么成顿就把电流计放在同一间房里看得见的地方，那么成功的桂冠肯定是属于科拉顿的。功的桂冠肯定是属于科拉顿的。有人说，这是一次有人说，这是一次“遗憾的失败遗憾的失败”。有人说这是一次有人说这是一次“成功的失败成功的失败”。二、二、因为科拉顿没能转变思想，没有从因为科拉顿没能转变思想，没有从“稳态稳态”的猜想转变的猜想转变到到“暂态暂态”的考虑上来，所以他想不到请个助手帮一下的考虑上来，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，他决定不法拉第总结了别人和他自己以前失败
12、的教训，他决定不再固守再固守“稳态稳态”的猜想，终于在的猜想，终于在1831年年8月月,观察到了电观察到了电磁感应现象。科拉顿只能留下永远的遗憾。磁感应现象。科拉顿只能留下永远的遗憾。有人说，这是一次有人说，这是一次“真正的失败真正的失败”。二、二、第第2页页三法拉第心系三法拉第心系“磁生电磁生电”阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。思考以下问题：思考以下问题：（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？法拉第坚持怎样的观点？法拉第坚持怎样的观点？（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败）法拉第的研
13、究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？是怎样做的？（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？因是什么？（4）法拉第经历了多次失败后）法拉第经历了多次失败后,终于发现了电磁感应现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样的？之后象，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，他认为成功的他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘秘诀诀”是什么？是什么？（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。什么？谈谈自
14、己的体会。（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？法拉第坚持怎样的观点？法拉第坚持怎样的观点？奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：奥斯特发现电流磁效应引发了对称性的普遍思考：既然电流能够引起磁针的运动，那么磁铁也会使导线既然电流能够引起磁针的运动，那么磁铁也会使导线产生电流。法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的产生电流。法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应感应”。（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败）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？是怎样做的？法拉第的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次法拉第的研
15、究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但法拉第始终没有放弃。直到失败，但法拉第始终没有放弃。直到1831年年8月月29日，日，他苦苦寻找了他苦苦寻找了10年之久的年之久的“磁生电磁生电”的效应终于被发的效应终于被发现了。现了。（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？法拉第在法拉第在1822年年12月、月、1825年年11月、月、1828年年4月作过三月作过三次集中的实验研究，均以失败告终。原因在于，法拉次集中的实验研究，均以失败告终。原因在于，法拉第认为，既然奥斯特的实验表明有电流就有磁场，那第认为，既然奥斯特的实验表明有
16、电流就有磁场，那么有了磁场就应该有电流。他在实验中用的都是恒定么有了磁场就应该有电流。他在实验中用的都是恒定电流产生的磁场。电流产生的磁场。三、三、多次失败后，多次失败后，1831年年8月月29日，法拉第终于发现了电磁日，法拉第终于发现了电磁感应现象，终于实现了感应现象，终于实现了“磁生电磁生电”的夙愿。的夙愿。（4）法拉第发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的）法拉第发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？他认为成功的？他认为成功的“秘诀秘诀”是什么？是什么？他认为成功的他认为成功的“秘诀秘诀”是：是：“磁生电磁生电”是是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。一种在变化、运动的过程中才能出现的
17、效应。图图4.1-2 法拉第法拉第 用过的线圈用过的线圈(法拉第线圈与法拉第线圈与160年后出现的现代变压器出奇的相似，现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。已成为著名的科学文物。)他把两个线圈绕到同一个铁环上他把两个线圈绕到同一个铁环上,如图如图所示。一个线圈接电源，一个线圈接所示。一个线圈接电源，一个线圈接“电流表电流表”，在给线圈通电和断电的瞬间，在给线圈通电和断电的瞬间，令一个线圈中就出现电流。之后他又，令一个线圈中就出现电流。之后他又做了大量的实验都取得了成功。做了大量的实验都取得了成功。第第2页页三、三、他把产生感应电流的情况概括成五类：他把产生感应电流的情况概
18、括成五类：变化着的电流；变化着的电流；变化着的磁场；变化着的磁场；运动的恒定电流；运动的恒定电流；运动的磁场；运动的磁场；在磁场中运动的导体。在磁场中运动的导体。他指出：感应电流与原电流的变化有关，而不是与他指出：感应电流与原电流的变化有关，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，把它取名为应类比，把它取名为“电磁感应电磁感应”，产生的电流叫，产生的电流叫做感应电流。做感应电流。第第2页页第第3页页三、三、法拉第探索电磁感应现象的历程经历了十年之久法拉第探索电磁感应现象的历程经历了十年之久,经历了经历了大量的失败，但法拉第凭借自己
19、的坚定信念和对科学的大量的失败，但法拉第凭借自己的坚定信念和对科学的执著追求，勇敢地面对失败，一次又一次，最终成功属执著追求，勇敢地面对失败，一次又一次，最终成功属于坚持不懈的有心人，他成功了。作为现代的中学生就于坚持不懈的有心人，他成功了。作为现代的中学生就要学习法拉第不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。要学习法拉第不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。什么？谈谈自己的体会。第第4页页三、三、第第2页页第第3页页【例例1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科发电的基本原理是电
20、磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（学家是（）A安培安培 B赫兹赫兹C法拉第法拉第 D麦克斯韦麦克斯韦C【例例2】发现电流磁效应现象的科学家是发现电流磁效应现象的科学家是_,发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_,发现电磁感应现象的科学家是发现电磁感应现象的科学家是_,发现电荷间相互作用力规律的的科学家是发现电荷间相互作用力规律的的科学家是_。库仑库仑奥斯特奥斯特安培安培法拉第法拉第【例例3】下列现象中属于电磁感应现象的是（下列现象中属于电磁感应现象的是（）A磁场对电流产生力的作用磁场对电流产生力的作用B变化的磁场使闭合电路中产生电流变化的磁场使闭合电路
21、中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D电流周围产生磁场电流周围产生磁场BA组能力训练题组能力训练题11、奥斯特实验要有明显的效果，通电导线必须、奥斯特实验要有明显的效果，通电导线必须_放置。放置。南北南北A组能力训练题组能力训练题22、1831年年8月月29日，日，_发现了电磁现象发现了电磁现象;把两把两个线圈绕在同一个铁环上，一个绕圈接到个线圈绕在同一个铁环上，一个绕圈接到_，另，另一个线圈接入一个线圈接入_，在给一个线圈，在给一个线圈_或或_的瞬间，发现了另一个线圈中也出现了的瞬间，发现了另一个线圈中也出现了_.电流电流法拉第法拉第电源电源电流表电流表通
22、电通电断电断电A组能力训练题组能力训练题33、恒定的匀强磁场中有一个圆形闭合线圈，线圈平、恒定的匀强磁场中有一个圆形闭合线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，穿过线圈的磁通量发生了变化（动时，穿过线圈的磁通量发生了变化（）A.线圈沿自身所在的平面做匀速运动线圈沿自身所在的平面做匀速运动 B.线圈沿自身所在的平面做加速运动线圈沿自身所在的平面做加速运动C.线圈绕任一直径做匀速转动线圈绕任一直径做匀速转动 D.线圈绕任一直径做变速转动线圈绕任一直径做变速转动而而C、D垂直磁场的面积会发生变化，导致磁通量变化垂直磁场的面积会发生
23、变化，导致磁通量变化.解析：解析：做任何平面运动，垂直磁场的面积不发生变做任何平面运动，垂直磁场的面积不发生变化，即磁通量不发生变化，化，即磁通量不发生变化，A、B错；错；CDA组能力训练题组能力训练题44、如图所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是、如图所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用垂直于磁场放置的两个圆环，分别用1和和2表示穿过表示穿过大小两环的磁通量，则有（大小两环的磁通量，则有（）A.12B.1 B B.A=B C.ARB.一条磁铁置于两环的圆心处，且与圆环平面一条磁铁置于两环的圆心处，且与圆环平面垂直。则垂直。则A、B两环中磁通两环中磁通A、B
24、之间的关系是之间的关系是（）C解见下页解见下页因为磁感线是闭合的，所以条形磁铁内部磁感线条数因为磁感线是闭合的，所以条形磁铁内部磁感线条数与外部总的磁感线条数相等，显然，环的面积越大，与外部总的磁感线条数相等，显然，环的面积越大，返回的磁感线条数越多，因此，磁通量减小。返回的磁感线条数越多，因此，磁通量减小。答：答：圆环所包围的面积内既有条形磁铁的内部向上的磁感圆环所包围的面积内既有条形磁铁的内部向上的磁感线，又有条形磁铁外部向下的磁感线，因此，磁通量线，又有条形磁铁外部向下的磁感线，因此，磁通量为向上与向下的磁感线条数之差为向上与向下的磁感线条数之差.SNBAA组能力训练题组能力训练题66、
25、如图所示，、如图所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直面内有一根通电直导线的竖直面内有一根通电直导线CD，已知，已知CDAB.当当CD竖直向上平移时，电流的磁场穿过圆面积的磁通量将竖直向上平移时，电流的磁场穿过圆面积的磁通量将（）A.逐渐增大逐渐增大 B.逐渐减小逐渐减小 C.始终为零始终为零 D.不为零，但保持不变不为零，但保持不变CABCDA组能力训练题组能力训练题77、如图所示，大圆导线环、如图所示，大圆导线环A中通有电流中通有电流,方向如图所示方向如图所示，另在导线环所在的平面画一个圆，另在导线环所在的平面画一个圆B，它的一半面积在，它的一半面积在
26、A环内，另一半面积在环内，另一半面积在A环外环外.则则B圆内的磁通量（圆内的磁通量（）A.为零为零 B.是进去的是进去的 C.是出来的是出来的 D.条件不足，无法判别条件不足，无法判别解：解：大圆导线环大圆导线环A内部的磁感应线比外部密，内部的磁感应线比外部密，所以选项所以选项B正确。正确。IABBA组能力训练题组能力训练题88、如图、如图4-2-8所示，六根导线互相绝缘通入等值电流所示，六根导线互相绝缘通入等值电流，甲、乙、丙、丁四个区域是面积相等的正方形，则，甲、乙、丙、丁四个区域是面积相等的正方形，则方向垂直指向纸内的磁通量最大的区域是（方向垂直指向纸内的磁通量最大的区域是（）A.甲甲
27、B.乙乙 C.丙丙 D.丁丁III甲甲III乙乙丙丙丁丁 每个小正方形区域的四边在其中产生的磁通量为每个小正方形区域的四边在其中产生的磁通量为零，只要看另外两电流产生的磁场合成即可零，只要看另外两电流产生的磁场合成即可,解：解：甲、丙的磁通量为甲、丙的磁通量为0，乙的磁通量指向纸外的最大，乙的磁通量指向纸外的最大，丁的磁通量指向纸内的最大。丁的磁通量指向纸内的最大。DA组能力训练题组能力训练题99、一球冠处于磁感应强度为、一球冠处于磁感应强度为B的匀强磁场中，如的匀强磁场中，如图所示，若球冠的底面大圆半径为图所示，若球冠的底面大圆半径为r，磁场方向与，磁场方向与球冠底面垂直，则穿过整个球冠的磁
28、通量为球冠底面垂直，则穿过整个球冠的磁通量为_.Br2BA组能力训练题组能力训练题1010、单匝线圈、单匝线圈abcd水平放置，有一半面积处在竖直向下水平放置，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，如图所示，线圈面积为的匀强磁场中，如图所示，线圈面积为S，磁感应强度，磁感应强度为为B.当线圈绕当线圈绕ab边从图示位置转过边从图示位置转过30和和60时，穿过时，穿过线圈的磁通量分别是多少？线圈的磁通量分别是多少？abcdBS/2,BS/2答：答：A组能力训练题组能力训练题1111、磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，、磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图如图所示，通有恒定电流的导线所示，通
29、有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第与闭合金属框共面，第一次将金属框由一次将金属框由平移到平移到第二次将金属框绕第二次将金属框绕cd边翻转边翻转到到，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为1和和2，则（，则（）A、12 B、1=2 C、12 D、无法确定、无法确定CabcdMNI解见下页解见下页abcdMNI 导体导体MN周围的磁场并非匀强磁场，靠近周围的磁场并非匀强磁场，靠近MN处的处的磁场强些，磁感线密一些，远离磁场强些，磁感线密一些，远离MN处的磁感线疏一些处的磁感线疏一些 解：解：当线框在当线框在I位置时，穿过平面的磁通量为位置时，穿过平面的磁通量为，当线圈平，当线圈平移至移至位置时位置时,磁通量为磁通量为，则磁通量的变化量为；则磁通量的变化量为；当到线框翻转到当到线框翻转到位置时，磁感线相当于从位置时，磁感线相当于从“反面反面”穿过穿过原平面，磁通量为原平面，磁通量为-，则磁通量的变化量是则磁通量的变化量是 所以所以 12选项选项C正确。正确。-1 2
