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视频标签：电磁感应,划时代的发现
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视频课题：人民教育出版社选修3-2第四章电磁感应第一节划时代的发现-浙江省
教学设计、课堂实录及教案：人民教育出版社选修3-2第四章电磁感应第一节划时代的发现-浙江省
划时代的发现
一、课时安排
1课时
二、学情分析
我们的学生只知道是法拉第发现了磁生电，但是对于磁与电之间的联系知之甚少，对于其中的发现过程更是不了解。所以本节课让学生认识到探索电磁感应现象的历史背景是关键。
三、教材分析
1820年奥斯特发现电流的磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，这一发现揭示了长期以来认为性质不同的电现象与磁现象之间的联系，法拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。” 法拉第坚信：磁与电之间也应该有类似的“感应”。 法拉第于1821年提出“由磁产生电”的大胆设想，并开始了十年艰苦的探索。 在这十年中，他失败了，再探索，再失败，再探索．．．．终于于1831年取得了成功！法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。因此这节课是在课堂教学中对学生进行科学方法和科学精神教育的好素材。
四、教学目标
1.学习电流的磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史；学习电磁感应、感应电流的定义，理解产生感应电流的条件。
2.通过阅读使学生掌握自然现象之间是相互联系和相互转化的；通过学习了解科学家们在探究过程中的失败和贡献，从中学习科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。
3.领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性；以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己；体会坚定的信念，科学的研究方法，创造性的思维在科学领域的重要性，以及能够给我带来的启示。
五、教学重难点
1.教学重点：体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神，经历科学家经历过的失败与成功，增加体验教学。
2. 教学难点：感悟科学发展的历程，体验科学家的科学探究方法与研究思路。
六、教学方法
1．讲授法：教师讲授奥斯特发现电磁感应现象的历史背景；
2．翻转法：通过提前设问，让学生预习，将课堂还给学生；
3. 实验探究法：让学生经历各种实验的失败与成功。
七、教学过程
【引入】
这节课我们学习全新的一章，让我来引领大家进入一个划时代的年代。
为什么这节课标题是“划时代的发现”呢？
很显然，突显出我们今天所研究的知识它对人类社会的推动作用，也就是说突出科学是科技的第一生产力。其实19世纪初到20世纪初这100年间，恩格斯曾经这样的评价：物理学给人类社会带来的文明比前面几千年产生人类文明的总和还要巨大。我们今天这堂课，与其说我们来领悟知识的重要性，还不如说让我带领大家去徜徉于科学的海洋，去踏寻科学家的足迹，更期望于广大同学通过今天这堂课能够在以后的生活学习中有更多的思想感悟。
那么，就让我们来体验划时代发现这个美妙的过程。
课前我们已经要求大家针对本节课的一些问题，利用IPAD上网进行了一些预习准备，下面我们来看一下大家的预习工作做得怎么样呢？
【学生活动1】
那么首先我们来看一下，奥斯特寻找电与磁的联系之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？第一组派代表
①8世纪中叶，人们发现雷电能使刀叉、钢针磁化等现象，但众多物理学家仍然认为电和磁是互不相关的。
库伦：电和磁是两种完全不同的实体，它们不可能相互转化。
安培：我愿意去证明电和磁是相互独立的两种不同流体。
托马斯杨：没有任何理由去设想电与磁之间存在任何直接的联系。
②119世纪20年代之前，电和磁的研究始终独立地发展着。
③18世纪末，人们开始思考不同自然现象之间的联系。哲学家康德提出了各种自然现象之间相互联系和相互转化的思想。
但是到了19世纪，风云突变，19世纪这个时候发生了一件非常重大的事件，就是我们称之为第一次工业革命。我们说第一次工业革命，大家学过历史的，第一次工业革命的标志是什么？
学生：蒸汽机。
师：对，那蒸汽机的出现为什么也会给我们物理学的思想带来突飞猛进的进步呢？原因是这样的，在蒸汽机出现之前人们已经知道了摩擦生热这个现象，摩擦生热表明机械运动向热运动的转化。那么蒸汽机的出现，则实现了热运动向机械运动的转化。这就很有意思了，机械运动和热运动原来是可以相互转化的。加上康德的观点，各种自然现象之间相互联系和相互转化的思想，那么它在指导具体科学的时候，人们就开始想了，特别是一些前沿的科学家开始就产生美妙的猜想，那么除了热现象和机械现象以外，那么其他现象是不是也会有类似的情况？
比如说电和磁，在这方面投入比较大的精力是伟大的丹麦科学家奥斯特，通过初中物理的学习我们都知道，奥斯特在一次演讲时利用类似如图所示的装置发现了电流的磁效应。电键闭合后，平行直导线放置的小磁针发生了偏转。
但是历史上却有一种观点，说奥斯特发现电生磁是很偶然的？
当时德国《物理年鉴》评价奥斯特的发现是这样说的：
“上一个冬天哥本哈根的奥斯特教授 在讲电磁课时所偶然碰上的事件是任何探索活动中都不会有的。”强调了偶然性。
【学生活动2】
那真的是偶然的吗？下面请同学们来谈谈你的看法，你觉得奥斯特的成功是不是偶然的？第2小组代表发言。
1799年写的博士论文就论述了康德哲学对自然科学的重要性为以后电磁研究提供了思路。
1803年奥斯特断言：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其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。
1812 年他提出进行流电实验以便弄清楚电在其潜在状态中是否对磁具有作用的问题。
1813年他明确预言了这种电磁效应，但可惜当时它所推测的转换条件错了。
1820年他发现了电流的磁效应。
从刚才同学的表述中我们可以看到奥斯特其实是在一定的哲学思想指导下自觉地、有目的地进行长期的探索，他从一开始就非常明确地知道他要寻找的是什么，虽然经历了很多次的失败，但是他对电能生磁是有着坚定的科学信念的，通过不断努力最后终于发现了这种预期的效应，所以奥斯特发现电流的磁效应并不是偶然的，只能这样说，机会总是留给有准备的人。
【学生活动3】
电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。
甲同学：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域的思考，推动了电磁学的发展。就像法拉第评价那样：“他突然在黑暗领域打开了一扇大门，使其充满光明。”
乙同学：无论从事科学研究还是现在的高中学习，我们都要有坚定的信念，虽然道路曲折，但只要我们坚定信念，勇往直前，会有成功的一天。
请大家结合摩擦生热和蒸汽机之间这种美妙的联系，电流的磁效应说明电能够产生磁，根据这种对称性的思想，就会想那么磁能不能产生电呢？所以这种观念在当时来说已经被科学家普遍接受，磁能够产生电，但是究竟磁怎样才能产生电呢？数以百计的一流科学家，比较有名的有安培，菲涅尔，科拉顿等等都投入了研究，但是一个个都失败了，站在我们今天的角度，我们知道最终是法拉第发现了磁能生电。
（三）学生实验
接下来我们来重温一组法拉第的探究实验，也来踏着伟人的足迹寻找一下磁生电的奇妙现象。
【学生活动4】
实验1. 两根长4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的两端通电,再把另一根与电流计相连。
实验2. 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 。
实验3. 将实验2中的直导线与电池两极相连, 螺线管与电流计连接 。
实验4. 把两根导线互相缠绕着, 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流计上。
今天我们都来重复一下法拉第的工作，好了，1、2、3三组同学做实验1和实验2，,4、5、5三组同学做实验三和实验四。那么，现在我们开始，抓紧时间。
……
谁能找到感应电流，马上举手报告，你就是我们班的法拉第。
……
大家是不是觉得很奇怪，通过实验我们大家都没有发现感应电流，都失败了。这一点都不稀奇，这只是法拉第众多失败实验中的一组而已。带着失败的实验体验，结合我们的预习工作，我们一起来讨论一下以下几个问题：第5小组代表发言。
【学生活动5】
问题1：在1820年奥斯特发现电生磁以后，哪些著名的科学家进行过磁生电的探究呢？
安培、科拉顿、菲涅尔、阿拉果、德拉里夫、法拉第等。
问题2：法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第成功的重要原因是什么？
法拉第的研究并不是一帆风顺的。根据类比的方法，法拉第制造了一个很强大的电流，然后这边放一个闭合回路，想让他感应出来电流。强电流能不能感应出来电流？不能。所以法拉第在研究过程当中很懊恼也很沮丧，虽然他很懊恼，也很沮丧。我们后人看到保存下来法拉第的日记，那上面经常会出现这样的字眼，未显示出，就说明磁没有产生电，毫无反应，不行，一次次的失败，在一次次的失败过程当中，很多的科学家都选择了放弃，但是法拉第一直没有放弃。他有一个非常坚定的信念，那就是磁一定能生成电，所以就支撑着他十年如一日，始终进行不断地探索。所以坚定的信念是法拉第成功的一个重要原因。
问题3：法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？
法拉第运动了简单的对称性思考，以为静态的电流能够产生磁场，也想当然的认为静态的磁场能够产生电流。
问题4：法拉第发现电磁感应现象对人类社会有何意义？
法拉第电磁感应的发现，对人类社会有着划时代的贡献，由于电磁感应的发现，使人类得到了打开电能宝库的金钥匙，使电磁技术的应用迅速发展起来。
问题5：从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？
法拉第探索电磁感应现象的历程经历了10年之久，经历了大量的失败，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。
【学生活动6】
下面请大家利用桌上的实验器材改进一下实验，用如图所示的电路来完成实验，只不过大家在实验操作的时候请重点注意观察两个过程：
（1） 在闭合开关的短时间内电流表的指针；
（2） 开关闭合稳定后电流表的指针；
师：请同学来讲一下观察到的现象。
生：观察到了指针的偏转，说明有电流产生。
师：为什么我们刚才的实验装置相差不大，却没有电流产生呢？
生：观察角度不一样，刚才观察的稳态，也就是开关闭合以后，这次观察的是暂态过程，就是在开关闭合的一瞬间。
师：开关闭合时和闭合后，电流会有什么样的变化？
生：开关闭合时，电路中的电流变大；闭合后，电流不变。
师：请大家动动脑筋看，怎样操作也可以观察到电流呢？
生：断开开关。
师：请大家再试着做做看，注意观察实验现象。我们发现只有在电流改变时才会有感应电流产生，也就是说只有变化的磁场才能产生感应电流。
【教师活动7】
那么我们再来看一下当时法拉第操作这些实验的地方是个什么样子的。
这是古老而繁华的伦敦法拉第学习成长和工作的地方，今天仍然还存在，但是我们来看，这就是法拉第长期工作的实验室，其简陋情况可能还不如我们今天同学的分组的实验。看看，这里到处都是瓶瓶罐罐，所以科学家的工作并不神秘，科学家的想法也并非高不可攀，在这里法拉第也做过无数失败的实验。
大科学家麦克斯韦曾经这样评价过法拉第：
科学家其实也有许多粗糙的想法和不成功的经验。他们是伟大的，但并不是高不可攀的。我们其实每一位科学家都有他的历史局限性，他们都发生过可笑的疏忽和失误，但这并不影响他的伟大。就好像我们今天学习上也犯过很多错误，生活中，我们可能也会做错事，但是这并不影响我们成长，最关键的是我们要有理想，有成功的信念，还要有科学的研究方法和创造性的思维。
我们再梳理一下科学发现的过程，奥斯特发现电能生磁的时候其实是一种静态现象，有电流就有磁场，那么利用那个对称性的思考，那也就是说静态的强磁场就可以产生电流，那么所有的科学家都运用这种简单化的思维来进行研究，无一成功，全都失败了。而法拉第经过长期的实验探究和不断改变实验方案最终发现，只有运动变化的磁场才能感应出来电流，所以这是一种高级的对称思想，这样的研究方法颠覆了人们以前的观念和思维方式，也体现了对哲学见解的深刻和精到之处。
在1831年8月法拉第终于发现了电磁感应现象，又经过几个月的反复实验研究，最后在当年11月24日，法拉第就向英国皇家学会，提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应，产生的电流就叫感应电流。人类开始走进了电气化的时代。
正因为法拉第敢于突破，突破思维定势，他才有了划时代的发现，所以我们也为之欢欣鼓舞。
【学生自由讨论】
学生讨论法拉第的其他贡献：……
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
