再論奧斯特實(shí)驗(yàn)的教育功能
發(fā)布時(shí)間:2018-06-21 來(lái)源: 歷史回眸 點(diǎn)擊:
摘 要:奧斯特實(shí)驗(yàn)的發(fā)生、發(fā)展的歷史過(guò)程,也是一個(gè)完整的科學(xué)探究,再深入探究,并且在眾多方面取得重大成就的過(guò)程,這個(gè)過(guò)程對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)很有幫助。如果我們的教師能將它告訴學(xué)生,相信我們的學(xué)生一定會(huì)對(duì)科學(xué)家的整個(gè)探究過(guò)程、科學(xué)的思考方法、科學(xué)家艱苦卓絕的努力工作,都會(huì)有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí),也一定會(huì)對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有巨大的幫助作用的。我們應(yīng)當(dāng)在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的好奇心,培養(yǎng)學(xué)生獻(xiàn)身科學(xué)的探索精神,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:奧斯特實(shí)驗(yàn);教育作用;科學(xué)素養(yǎng)
中圖分類(lèi)號(hào):G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1002-7661(2016)19-241-01
就奧斯特實(shí)驗(yàn),安培曾寫(xiě)道:"奧斯特先生……已經(jīng)永遠(yuǎn)把他的名字和一個(gè)新紀(jì)元聯(lián)系在一起了。"凡是學(xué)過(guò)物理的人都應(yīng)該對(duì)奧斯特實(shí)驗(yàn)有所了解,都知道這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)電磁學(xué)、物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生的巨大作用,都清楚它對(duì)科技進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生的重大影響。奧斯特的發(fā)現(xiàn)揭開(kāi)了物理學(xué)史上的一個(gè)新紀(jì)元。奧斯特實(shí)驗(yàn)的發(fā)生、發(fā)展的歷史過(guò)程,也是一個(gè)完整的科學(xué)探究,再深入探究,并且在眾多方面取得重大成就的過(guò)程,這個(gè)過(guò)程對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)很有幫助。今天我想就奧斯特實(shí)驗(yàn)的歷史談?wù)勊慕逃δ堋?br> 一、奧斯特實(shí)驗(yàn)是一個(gè)偉大的劃時(shí)代的實(shí)驗(yàn)
在1821年,奧斯特公布他的研究成果之前,大學(xué)教材里有電學(xué)和磁學(xué)兩門(mén)課程,人們已經(jīng)對(duì)靜電、電流的磁現(xiàn)象、原理、作用有了初步的認(rèn)識(shí),也注意到電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象有很多相似的地方,如:電有正負(fù)兩種電荷,磁有南北兩個(gè)磁極;電荷間的作用規(guī)律是同種電荷相互吸引,異種電荷相互排斥,磁極間的作用規(guī)律是同名相斥,異名相吸;1877年,庫(kù)侖發(fā)明了扭秤,并用扭秤測(cè)量了靜電力和磁力的大小,發(fā)現(xiàn)二者也具有相同的規(guī)律;富蘭克林研究發(fā)現(xiàn)萊頓瓶放電時(shí)能使放在旁邊的鋼針磁化。這些現(xiàn)象使得很多科學(xué)家猜想電與磁之間應(yīng)該是有聯(lián)系的,奧斯特就是其中之一。
奧斯特早在讀大學(xué)時(shí)就深受康德哲學(xué)思想的影響,認(rèn)為各種自然力都來(lái)自同一根源,可以相互轉(zhuǎn)化。他一直堅(jiān)信電和磁之間一定有某種關(guān)系,電一定可以轉(zhuǎn)化為磁。自1819年上半年開(kāi)始,奧斯特一面擔(dān)任大學(xué)里電學(xué)、磁學(xué)講座的主講,一面繼續(xù)研究電、磁現(xiàn)象及二者之間的關(guān)系。1820年4月,在一次講演快結(jié)束的時(shí)候,他把一條非常細(xì)的鉑導(dǎo)線(xiàn)接在電源上,放在導(dǎo)線(xiàn)下方的一根用玻璃罩罩著的小磁針,在接通電源的瞬間,擺動(dòng)了一下。這一動(dòng),使有心的奧斯特喜出望外, 竟激動(dòng)地在講臺(tái)上摔了一跤。之后,奧斯特花了三個(gè)月時(shí)間深入研究,做了許多次實(shí)驗(yàn),并將所有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)歸納,于1820年7月21日公開(kāi)發(fā)表了《論磁針的電流撞擊實(shí)驗(yàn)》的論文,宣布了實(shí)驗(yàn)情況。
奧斯特將導(dǎo)線(xiàn)的一端和伽伐尼電池正極連接,導(dǎo)線(xiàn)沿南北方向平行地放在小磁針的正上方,當(dāng)電路接通時(shí),磁針立即發(fā)生了擺動(dòng)。把木頭、玻璃、石塊、松香等非磁性物質(zhì)放置在導(dǎo)體和磁針之間,甚至把小磁針浸在盛水的銅盒子里,磁針照樣會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。奧斯特還發(fā)現(xiàn)通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)男〈裴樢詫?dǎo)線(xiàn)為圓心擺成一圈,當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中電流的方向變化時(shí),磁針偏轉(zhuǎn)方向也相反了。奧斯特把這種現(xiàn)象解釋為“電流沖擊”現(xiàn)象。奧斯特的研究,證明了電能生磁、電和磁是互相聯(lián)系的,從此大學(xué)才有了電磁學(xué)這門(mén)課程,也由此開(kāi)啟了電磁學(xué)時(shí)代、第二次科技革命。
二、奧斯特實(shí)驗(yàn)巨大的教育作用
有關(guān)奧斯特實(shí)驗(yàn)的這段歷史,是眾多科學(xué)研究過(guò)程的典范,如果我們的教師能將它告訴學(xué)生,相信我們的學(xué)生一定會(huì)對(duì)科學(xué)家的整個(gè)探究過(guò)程、科學(xué)的思考方法、科學(xué)家艱苦卓絕的努力工作,都會(huì)有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí),也一定會(huì)對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有巨大的幫助作用的。
1、成功是給予有準(zhǔn)備的人的
成功,是世界上每個(gè)人都渴求的,有的人窮其一生也尋不到它的蹤影,有的人卻能收獲成功,究其原因,是因?yàn)槲覀円龊脺?zhǔn)備再出發(fā)。著名作家張潔在她的一篇散文里說(shuō)道:“找到水源卻發(fā)現(xiàn)沒(méi)有帶上盛它的容器”也說(shuō)明了這個(gè)深刻的道理。與其說(shuō)奧斯特發(fā)現(xiàn)“電流的磁效應(yīng)” 是偶然發(fā)現(xiàn)不如說(shuō)是必然結(jié)果。奧斯特在實(shí)驗(yàn)之前,就堅(jiān)信康德自然力是可以相互轉(zhuǎn)化的哲學(xué)思想,他也注意到電和磁之間有眾多相似的特性,自己也在這方面進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的研究,只有這樣,小磁針輕輕一動(dòng),他才能發(fā)現(xiàn)電能生磁。任何成就的取得都是長(zhǎng)期努力的結(jié)果,機(jī)會(huì)都是給有準(zhǔn)備的人提供的,絕對(duì)沒(méi)有天上掉餡餅好事。
2、成功是對(duì)堅(jiān)持努力的人的回報(bào)
每個(gè)人都希望成功,但成功的道路并不是一帆風(fēng)順的。電流的磁效應(yīng)作為一項(xiàng)偉大的發(fā)現(xiàn)是由奧斯特發(fā)現(xiàn)的,有不少科學(xué)家也提出了“電能生磁,那么磁也應(yīng)該可以生電吧?”這樣的猜想,并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究,但都因?yàn)楦鞣N原因失敗了,放棄了;法拉第堅(jiān)信這種猜想,并且調(diào)整指導(dǎo)思想,設(shè)計(jì)了各種實(shí)驗(yàn),整整努力地研究了十年,經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的失敗,最終發(fā)現(xiàn)了對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生巨大影響的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,并發(fā)明了發(fā)電機(jī)。小小的水滴,力量看似很小,但是日積月累,最終會(huì)滴穿石頭,法拉第用整整十年的時(shí)間,堅(jiān)持不斷地進(jìn)行試驗(yàn),終于啃下了這塊硬骨頭,獲得了別人沒(méi)有的成功!
3、成功是給予善于發(fā)現(xiàn)有用信息并有能力的人的
奧斯特公布了他的實(shí)驗(yàn)后,很多科學(xué)家都不單重復(fù)了他的實(shí)驗(yàn),還對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了仔細(xì)的分析,有的對(duì)各種形狀的通電導(dǎo)體的磁現(xiàn)象進(jìn)行研究,有的反向思考—若磁體不動(dòng)通電導(dǎo)體是否也能運(yùn)動(dòng)?有的逆向思維—磁能否生電?按照不同的思路進(jìn)行了深入的研究,并取得了不同的研究成果。這些人都有一個(gè)共同的特點(diǎn):他們善于發(fā)現(xiàn)一些對(duì)自己有用的信息,并且他們?cè)谧约旱念I(lǐng)域,都是十分杰出的優(yōu)秀人士。我們也應(yīng)該向他們學(xué)習(xí),善于在眾多的信息中挖掘出對(duì)我們有用的信息,并進(jìn)行科學(xué)的分析研究,最終一定會(huì)取得有用的成績(jī)的。
奧斯特的發(fā)明不僅推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展,也給了我們一個(gè)很大的啟示:我們應(yīng)當(dāng)在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的好奇心,培養(yǎng)學(xué)生獻(xiàn)身科學(xué)的探索精神,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),我們還要讓學(xué)生明白任何一項(xiàng)偉大的發(fā)現(xiàn)都需要漫長(zhǎng)的積淀過(guò)程,只要付出努力,每個(gè)人都會(huì)有所收獲。
參考文獻(xiàn):
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[3] 物理學(xué)史簡(jiǎn)明教程[M]. 北京師范大學(xué)出版社 , 陳毓芳,鄒延肅編, 1986
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