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视频课题：高中物理鲁科版选修1-1第四章第1节磁生电的探索-福建省 - 厦门
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选修1-1 第四章 揭开电磁关系的奥秘
第1节 磁生电的探索
◆教学目标
1.了解电磁感应现象发展的曲折历程，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神 2.说出什么是电磁感应现象，能说出感应电流产生的条件
3.学会通过实验观察、记录实验结果、分析论证得出结论的科学探究方法，养成探究物理规律的良好习惯，提高自身的科学素养
◆教学重点难点
重点：通过实验探究感应电流的产生条件
难点：学生完成电磁感应现象的探索历程上思维上的突破
◆教材分析
作为选修1-1 第四章 第一节，本节内容是电磁学的核心内容之一，在整个高中物理中占有相当重要的地位。本节内容揭示了磁和电的内在联系，通过探究实验的方法归纳出了“磁生电”的规律，在教材中起到了承前启后的作用，是学生了解法拉第电磁感应现象，感悟人类思维观念转变的主要学习内容，领略物理学规律的对称美、和谐美。
◆教学过程
新课引入：视频——《金砖会晤——厦门夜景工程》
师：厦门越夜越美丽，我们的生活因有电流而璀璨！那么什么情境下能产生电流呢？这一重大的发现又是谁呢？让我们一起领略这划时代的发现。
板书课题：第1节 磁生电的探索
一、奥斯特梦圆“电生磁” 提出问题（PPT）：
【问题】电与磁有怎样的关系呢？通过以往学习我们知道电流可生磁场，让我们重温那段历史。
板书：一、奥斯特梦圆“电生磁”
●看似无关 1．电学的发展
公元前6世纪古希腊人发现电 1734年，电荷间相互作用 1745年，发现莱顿瓶 1752年，提出了正负电性 1785年，电力的平方反比定律
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2．磁学的发展
【问题】猜想:电与磁有联系吗?（生：有一定的联系）
师：当年包括库仑、安培等著名的物理学家都认为电与磁是互不相关的两回事。 ●转化思想
师：摩擦生热表明了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，奥斯特坚信电与磁之间是有联系。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罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中”。
●孜孜以求
为了研究电生磁，奥斯特做了大量的实验，（奥斯特研究的历程）静止的电荷，小磁针不发生偏转，不会产生磁场 → 运动的电荷（接下来奥斯特使用运动的电荷） → 电流（最后奥斯特使用电流），小磁针由于地磁场作用，静止时指示南北方向。奥斯特之前人们认识的都是纵向力，例如电荷之间的相互作用力，所以奥斯特让电流先垂直，认为小磁针在纵向磁力的作用下发生偏转。
实验演示（用照片）：小磁针与导线垂直，导线通电小磁针不动。 师：奥斯特做了大量的实验都没有成功，但他始终没有气馁。 ●突破局限
师：奥斯特在1820年4月的一次演讲中，移动了一下导线，碰巧让小磁针与导线平行，当电源接通时，小磁针发生了转动。
实验演示：小磁针与导线平行（南北方向），导线通电小磁针转动。
师：就是这么一个小小的现象让奥斯特兴奋不已，这是他梦寐以求的现象，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。看来机遇青睐准备的头脑。
解释：通电直导线的磁场方向遵守安培定则。小磁针与导线垂直，小磁针不偏转，奥斯特当然看不到他所希望的实验现象。奥斯特突破传统思维，电流对小磁针为横向力，当电流与小磁针平行时，小磁针由于横向力作用发生了偏转。
师：可见奥斯特之所以成功，是他突破传统纵向力的思维，变横向力思维。奥斯特实验的成就是它突破了以往人们对电与磁认识上的局限。
公元前一世纪磁石的排斥作用
公元300年中国发明航海罗盘
1600年，磁极成对出现
1750年，磁力的平方反比定律
公元前6世纪发现磁石吸铁
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板书：奥斯特发现了电流磁效应——电生磁现象
二、法拉第心系“磁生电”
提出问题：奥斯特电生磁对法拉第有什么启发呢？ 生：对称性，磁生电。
板书：二、法拉第心系“磁生电”
●对称思考
师：同年7月21日奥斯特又以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动，导致了大批实验成果的出现，由此开辟了物理学的新领域──电磁学。
师：既然奥斯特实验表明电能生磁，由对称性，法拉第坚信“磁能生电”。当时人们已使用伏打电池来得到电，但是这种电池得到的电流小，人们需要能提供更大电流和电能的电源，这更加坚定法拉第去进行磁生电的研究。
●静态无果 提出问题：
【问题】假如你是法拉第，你能设计一个用来探索“磁生电”的实验方案吗？ 设计实验：（磁场谁提供？——磁体或电流来提供；用怎样的电路形成电流？——导线或线圈；产生的电流如何测量？——电流表）
检验未果方案：
方案一：把磁铁放在导线与电流表构成的回路中，观察开关闭合时电流表指针是否发生偏转。
方案二：把磁铁放在线圈中，观察开关闭合时电流表指针是否发生偏转。
方案三：把通电导线靠近导线与电流表构成的回路中，观察开关闭合时电流表指针是否发生偏转。
方案三：把通电导线靠近线圈，观察开关闭合时电流表指针是否发生偏转。 【问题】四个方案的共同特点是什么？（四个方案特点：稳态）
（PPT呈现）奥斯特成功感言：
机遇青睐准备的头脑； 突破了传统纵向力的思维，变横向力的思维； 突破了人们对电与磁认识上的局限！
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●十年磨剑
图片：法拉第当年的实验方案
图片：法拉第在实验室做实验，法拉第日记，可以看出法拉第的坚韧和对科学的孜孜以求。
●恰在暂态
师：想实现“磁生电”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，我们来看看科拉顿实验。
介绍科拉顿实验：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流产生。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上的灵敏电流计放到另一间房里。
实验演示：请一个学生扮演科拉顿，指导学生在教室外面把磁铁放进线圈，然后立刻跑进教室看电流表的指针是否发生偏转。再把磁铁从线圈中取出，然后立刻跑进教室看电流表的指针是否发生偏转。
师：问这名学生有没有看到电流表指针发生偏转？（没有！），再问班级其他学生电流表指针偏转了没有？（发生偏转），让学生面对着电流表把条形磁铁插入（拔出）线圈，看电流表指针是否偏转，
（副板书：插入：有电流，静止：没有电流，拔出：有电流）
师：科拉顿实验有没有电流产生？（有），已经有电流产生，可见这是一个成功的失败；但他发现了没有？（没有），可见这又是一个遗憾的失败；但是大家觉得科拉顿能发现电流产生吗？（不会，他认为产生的电流是稳态的，而实际上是动态的）可见科拉顿真正的失败是他的静态思维，他没有创造思维。
生：有人说科拉顿如果有个助手在另外那间房里给他帮忙结果就不会这样了。（情感教育：现今社会更须团队合作精神，独干是不行的）。
提出问题：
【问题】这四个方案究竟能否产生电流？让实验成功的方法是什么？ 归纳总结：由此可见要实现磁生电，该怎么做？
生：动态过程，（或是暂态过程：一个稳定状态到另一个稳定状态的中间过程）。
（PPT呈现）科拉顿的失败感言： 这是一个成功的失败； 这又是一个遗憾的失败； 这何尝不是一个真正的失败！
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师：经过10年坚持不懈的努力，在无数次的挫折与失败之后，终于在1831年发现了利用磁场产生电流。（展示法拉第线圈）他把两个线圈绕到同一个铁环上，一个线圈接电源，一个线圈接“电流表”，在给线圈通电和断电的瞬间，另一个线圈中就出现电流。（演示实验）之后他又做了
大量的实验都取得了成功。（科学方法教育）法拉第之所以取得成功，是他突破传统的稳态过程思维，变动态（暂态）过程思维。
●恰在暂态
1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
板书：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
三、产生感应电流的条件
【问题】 产生感应电流的条件是什么？
学生回忆初中学习过的产生感应电流的条件——闭合回路中一部分导体在做切割磁
感线运动！
探究实验1、2
演示实验，让学生理解“切割”的意思； 【问题1】
如何从切割磁感线运动角度解释“实验2”中？ 学生讨论、发言，教师演示说明。 【问题2】
（PPT呈现）法拉第的成功感言：
坚定的信念是成功保证；
突破传统的稳态过程思维，变动态（暂态）过程思维，是成功的关键。
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如何从磁通量变化角度解释“实验1”中产生感应电流现象？ 学生讨论、发言，教师动画演示说明。 师：……
【问题】 切割磁感线运动与磁通量变化都能解释产生感应电流现象。作为产生感应电流的条件，切割磁感线运动与磁通量变化哪个更具有普遍性呢？
探究实验3
【问题】 如何操作才能产生感应电流？
实验结论 （板书）：
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生电流.
四、划时代的发现的意义 ●创新不断
图片：（1）法拉第制成的第一台发电机——圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。
1867年，德国西门子改进的发电机，西门子公司阿特涅于1873年发明了交流发电机。 【问题】
提出问题：请大家说说奥斯特、法拉第他们的贡献？ 学生讨论，教师总结：
奥斯特电生磁在科学思维上具有划时代的意义，突破了人类对电与磁认识的局限性。法拉第对他的评价：“它猛然打开了科学领域的大门，那里过去一片漆黑，如今充满了光明”。
法拉第磁生电在社会价值上具有划时代的意义，它揭开了人类社会迈进电气化时代的序幕。酝酿了第二次工业革命。
师：（PPT）“法拉第先生，它（电磁感应）到底有什么用？”，“啊，阁下，也许要不了多久你就可以对它收税了。”
（图片发电机组，电网）法拉第的发现不仅带来经济效益，电力现今成为国民经济的命脉，也给我们的生活带来了便捷，生活因电而璀璨，推动社会进步。
师：我们期待新的划时代的发现！期待你们带给世界划时代的发现！
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板书设计：
第1节 磁生电的探索
一、奥斯特梦圆“电生磁”
奥斯特发现了电流磁效应——电生磁现象 二、法拉第心系“磁生电”
“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。 三、产生感应电流的条件
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生电流. 四、划时代发现的意义
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
