人教版高中物理选修3241划时代的发现课件.ppt

1、现象之一：电流的磁场：现象之一：电流的磁场：1 1、直线电流的磁场的磁感线：、直线电流的磁场的磁感线：剖视图剖视图I I俯视图俯视图IBr2 2、环形电流的磁场的磁感线、环形电流的磁场的磁感线3 3、通电螺线管的磁场的磁感线、通电螺线管的磁场的磁感线BnI安培定则：安培定则：F F、B B、I I方向关系方向关系左手定则：左手定则：1.1.安培力的方向安培力的方向2.2.安培力的大小安培力的大小sinFBIL B BI 1cosBB 2sinBB3.3.综合应用综合应用由导线受力平衡求安培力由导线受力平衡求安培力由安培力的计算公式电流求由安培力的计算公式电流求由闭合电路欧姆定律求电阻由闭合电路

2、欧姆定律求电阻NG GF FN NF F安安B B安培力是洛伦兹力的宏观表现安培力是洛伦兹力的宏观表现洛伦兹力是安培力的微观本质洛伦兹力是安培力的微观本质1 1、洛、洛伦兹力的定伦兹力的定义：义：磁磁场对运动电荷的作用力场对运动电荷的作用力 磁磁场对运动电荷的作用力场对运动电荷的作用力 2 2、洛伦兹力的方洛伦兹力的方向向(左手定则左手定则）F FF Fv vq qv v-q-q3 3、洛伦兹力的大小洛伦兹力的大小+v vB B+v v4 4、带电粒子在匀强磁场垂直射入匀强磁场的运、带电粒子在匀强磁场垂直射入匀强磁场的运fqvBF洛向轨道半径的确定轨道半径的确定运动周期运动周期mvrqB22r

3、mTvqB现象之三：现象之三：第第4 4章章 电磁感应电磁感应4.1 4.1 划时代的发现划时代的发现教学目标教学目标 1知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物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。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。3.领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、领悟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。归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。1、18世纪人们曾经发现雷电可以使刀叉、钢针磁化。世纪人们曾经发现雷电可以使刀叉、钢针磁化。在那个年代人们开始思考不同自然现象之间的联系。在

4、那个年代人们开始思考不同自然现象之间的联系。一、奥斯特梦圆一、奥斯特梦圆“电生磁电生磁”哲学家康德哲学家康德:“各种自然现各种自然现象之间是相互联系和相互转象之间是相互联系和相互转化并且是和谐统一的化并且是和谐统一的.”实例实例:摩擦生热、蒸汽机摩擦生热、蒸汽机 奥斯特当时就指出：奥斯特当时就指出：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、电动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。宙纳在一个体系中。2、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

5、应化时代的意义：电与磁是有联系的化时代的意义：电与磁是有联系的!它证实电现象与磁它证实电现象与磁现象是有联系的。法拉第赞扬道：现象是有联系的。法拉第赞扬道：“它突然打开了科它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明1、对称性的思考对称性的思考英国的法拉第认为：英国的法拉第认为：电和磁是一对和谐对称的自然现象电和磁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.猜想猜想:磁铁可以感应出电流磁铁可以感应出电流!信念信念:一定要转磁为电一定要转磁为电!二、法拉第心系二、法拉第心系“磁生电磁生电”2 2、法拉第的实验：、法拉第的实

6、验：1)1)在强磁体旁边放置导线或线圈，希望在导线或线圈中在强磁体旁边放置导线或线圈，希望在导线或线圈中感应出稳定的电流；感应出稳定的电流；2)2)两根导线并列放置，其中一根通电流，希望在另一根两根导线并列放置，其中一根通电流，希望在另一根中感应出电流这两类实验成功了吗？中感应出电流这两类实验成功了吗？没成功没成功前期所做的做两类实验：前期所做的做两类实验：1831年年8月月29日日开关开关电池组电池组电流计电流计铁芯铁芯改进后的实验（在一个铁环上绕了两个独立的线圈，一改进后的实验（在一个铁环上绕了两个独立的线圈，一个线圈接电池，另一个线圈接电流计）个线圈接电池，另一个线圈接电流计）也没能成功

7、也没能成功 失败原因：失败原因：“利用静态的、不变的磁场想要得到电利用静态的、不变的磁场想要得到电”的的思维定式思维定式安培曾试图用恒定电流和磁铁放在导体线圈附近安培曾试图用恒定电流和磁铁放在导体线圈附近“感应感应”出电流出电流;成功发现感应出了电流的实验：成功发现感应出了电流的实验：1 1）在接电池的线圈）在接电池的线圈b b电路里，当把开关闭合或断开电路里，当把开关闭合或断开时，与线圈时，与线圈a a连接的导线下的小磁针都突然跳动一下，连接的导线下的小磁针都突然跳动一下，表明线圈表明线圈a a中感应出了电流；而当电路接通后，小磁中感应出了电流；而当电路接通后，小磁针则不动针则不动a a中电

8、流消失。中电流消失。2)2)磁铁插入或拔出闭合线圈时，线圈中感应出电流来。磁铁插入或拔出闭合线圈时，线圈中感应出电流来。1831年年11月月24日，法拉第向皇家学会提交了一个日，法拉第向皇家学会提交了一个报告，把这种现象定名为报告，把这种现象定名为电磁感应电磁感应，产生的电流叫做，产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变化、运动的过程中才能出现的效应。效应。五种类型可以引起感应电流五种类型可以引起感应电流:变化的电流、变化的变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。

9、的导体。共同规律：共同规律：“磁变电磁变电”不是一种稳定效应不是一种稳定效应;而是一种在变化、运而是一种在变化、运动过程中出现的效应动过程中出现的效应“跑失良机跑失良机”的科拉顿的科拉顿电流计电流计螺旋管螺旋管相关概念：相关概念：对称思维提课题对称思维提课题研究过程路艰辛研究过程路艰辛偶然发现显端倪偶然发现显端倪深入探究得真谛深入探究得真谛动态（变化）过程动态（变化）过程“磁生电磁生电”利用磁得到电的现象叫做利用磁得到电的现象叫做电磁感应现象电磁感应现象；在电磁感应现象中产生的电流叫做在电磁感应现象中产生的电流叫做感应电流。感应电流。法拉第发现电磁感应的历程是法拉第发现电磁感应的历程是:3 3

10、、化时代意义、化时代意义:电磁感应现象的发现使电能的大量产生电磁感应现象的发现使电能的大量产生成为可能，为人类打开了通向电气化的大门，引发了第成为可能，为人类打开了通向电气化的大门，引发了第二次工业革命。根据电磁感应人们发明了许多电器设备。二次工业革命。根据电磁感应人们发明了许多电器设备。法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的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。生，为电磁学的发展作出了重大贡献。1831年年10月月28日日 法拉第的创新：法拉第的创新：圆盘

11、发电机，首先向人类揭开圆盘发电机，首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。了机械能转化为电能的序幕。从此人类进入了电气化时代：壮美的都市夜景从此人类进入了电气化时代：壮美的都市夜景4 4、法拉第的其他贡献：、法拉第的其他贡献：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。爱因斯坦的评价：场的思想是法拉第最富创造性爱因斯坦的评价：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。麦克斯韦正是继的思想，是牛顿以来最重要的发现。麦克斯

12、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。式从而建立了电磁场理论。1867年年8月月25日日,法拉第像往常一样法拉第像往常一样,安静地在椅子上安静地在椅子上睡着了睡着了,这一天他永远地睡着了这一天他永远地睡着了.人们这样怀念他人们这样怀念他:“尘世上失去了一位哲人尘世上失去了一位哲人,天堂里多了天堂里多了一位圣人一位圣人”.1.18311.1831年，物理学家法拉第用如左图所示的实验，成年，物理学家法拉第用如左图所示的实验，成功发现了磁生电现象，当开关始终处于闭合状态时，功发现了磁生电现象，当开关始终处于闭合状态

13、时，a a线圈中线圈中_(_(选填选填“有有”或或“无无”)”)感应电流产生，感应电流产生，当开关闭合或断开瞬间，当开关闭合或断开瞬间，a a线圈中线圈中_(_(选填选填“有有”或或“无无”)”)感应电流产生感应电流产生无无有有课堂练习课堂练习_；_._.2 2、如图、如图5 5是某小组研究磁生电现象所需的器材是某小组研究磁生电现象所需的器材用实线将带有铁芯的线圈用实线将带有铁芯的线圈A A、电源、滑动变阻器和开关、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈连接成原线圈回路，将小量程电流表和线圈B B连接成副连接成副线圈回路，并列举出使副线圈回路产生感应电流的三线圈回路，并列

14、举出使副线圈回路产生感应电流的三种方式：种方式：_；合上合上(或断开或断开)开关瞬间开关瞬间 合上开关后，将原线圈合上开关后，将原线圈A A插入副线圈插入副线圈B B或从副线或从副线圈圈B B中抽出的过程中中抽出的过程中 合上开关，将原线圈合上开关，将原线圈A A插入副线圈插入副线圈B B后，移动滑动后，移动滑动变阻器的滑片的过程中变阻器的滑片的过程中3 3 在探究在探究“磁生电磁生电”现象的历程中，人们经历了并不平坦的道现象的历程中，人们经历了并不平坦的道路下列与之有关的说法正确的是路下列与之有关的说法正确的是 ()A A奥斯特在发现奥斯特在发现“电生磁电生磁”的同时，受对称性思想的影响也发

15、的同时，受对称性思想的影响也发现了现了“磁生电磁生电”现象现象;B B安培曾试图用恒定电流和磁铁放在导体线圈附近安培曾试图用恒定电流和磁铁放在导体线圈附近“感应感应”出出电流电流;C C法拉第最初实验探究的失败是由于他试图用恒定电流的磁场法拉第最初实验探究的失败是由于他试图用恒定电流的磁场使电路中感应出电流使电路中感应出电流;D D奥斯特受法拉第的奥斯特受法拉第的“磁生电磁生电”影响发现了影响发现了“电生磁电生磁”.”.B CB C【精讲精析精讲精析】奥斯特发现了电流的磁效应，即奥斯特发现了电流的磁效应，即“电生磁电生磁”后，后，法拉第受对称性思想的启发，开始探究法拉第受对称性思想的启发，开始探究“磁生电磁生电”，并最终发，并最终发现了电磁感应现象安培的失败和法拉第的前几次实验的失败现了电磁感应现象安培的失败和法拉第的前几次实验的失败均在于他们试图用恒定电流的磁场感应出电流。均在于他们试图用恒定电流的磁场感应出电流。