《划时代的发现》典题探究

《划时代的发现》典题探究例1.奥斯特的实验证实了电流的周围存在磁场，法拉第经过10年的努力终于发现了利用磁场产生电流的途径，法拉第认识到必须在变化、运动的过程中才能利用磁场产生电流。法拉第当时归纳出五种情形，请说出这五种情形各是什么。【解析】法拉第把能引起感应电流的实验现象归纳为五类：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。它们都与变化和运动有关。拓展法国物理学家安培也曾将恒定电流或磁铁放在导体线圈的附近，希望在线圈中看到被“感应”出来的电流，可是这种努力均无收获。因为“磁生电”是在变化或运动中产生的物理现象。例2.史料记载“1831年8月29日这一天，法拉第在接通电池的一刹那，偶然看到检流计指针动了一下，接着便回到了原位，然后就一直停住不动。……”法拉第因此发现了电磁感应现象，图4-1-1是这个实验的示意图。又有史料记载“瑞士物理学家科拉顿设计了一个利用磁铁在闭合线圈中获取电流的实验：将一块磁铁在螺线管中移动，使导线中产生感应电流。为了排除磁铁移动对检流计指针偏转的影响，他把检流计放到隔壁房间中去，用长导线把检流计和螺线管连接起来。实验开始了，科拉顿把磁铁插到线圈中去以后，就跑到隔壁房间中去，但他十分痛心地看到检流计的小磁针静止在原位。”科拉顿没能发现电磁感应现象，他的实验示意图见图4-1-2。请你分析一下，科拉顿没能看到电磁感应现象的原因是什么？【解析】科拉顿没能看到电磁感应现象的原因是因为电磁感应现象是在变化或运动的过程中出现的，当科拉顿赶到隔壁房间去时，检流小磁针已经动过了，所以他没能看到电磁感应现象。拓展请你说说教科书把科学发现中经历的失败和挫折表达出来有什么意义？解答：失败和挫折能够起到警示作用，使我们更加聪明，少走弯路。adcadcba′b′′′′′′d′c′A．一直增加B．一直减少C．先增加后减少D．先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少ABSN【ABSN【变式训练1】如图所示条形磁铁竖直放置，闭合的金属线框水平地紧挨着磁铁从A端移至B端的过程中，穿过线框的磁通量的变化情况是（）A．变大B．变小C．先变大后变小D．先变小后变大NSabNSab磁通量增大磁通量减小磁通量不变条件不足，无法确定【解析】此题所给条件是非匀强磁场，不能用Ф=B·S计算，只能比较穿过两环的磁感线净条数多少，来判断磁通量的大小。条形磁铁的磁感线是从N极出发，经外空间磁场由S极进入，在磁铁内部的磁感线是从S极向N极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多。从下向上穿过a、b环的磁感线条数一样多，而从上向下穿过b环的磁感线多于a环，则b环从下向上穿过的净磁感线少于a环，所以a环的磁通量大于b环的磁通量。故选B【点评】本题中磁铁中磁感线条数一定，磁铁外部面积越大，磁铁外部磁感线返回的条数越多，则磁通量越少。常有同学对此题做出这样的错误分析：因为Ф=BS，而Sa<Sb，所以Фa<Фb，误选A。之所以犯这样的错误，就是因为对磁通量的物理意义，磁通量的正负磁感线的分布特征缺乏一个全面的正确认识。拓展：通过某一平面的磁通量的大小，可以用通过这个平面的磁感线的条数的多少来形象地说明。用磁感线的条数的多少来表示磁通量是一种较直观的方法，今后学习中要注意体会。122【变式训练2】如图所示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另有一个较小的圆形线圈2从1的正上方下落，在下落过程中两线圈平面始终保持平行且共轴，则线圈2