再現情景獲得體驗 感受品格——《“黑板”跑了》第二課時教學談
安培1775年生于法國里昂.他從小就具有驚人的記憶力,幾乎可以過目不忘,尤其在數學方面具有非凡的天賦,13歲就能理解圓錐曲線的原理.可是,在法國大革命時期,他的父親被斬首.這一打擊不僅使年輕的安培精神痛苦,并導致家境貧窮,使他失學了.在彷徨中,他讀了哲學家盧梭的一本關于植物學的著作,它像火炬一樣重新燃起了他對科學的熱情.他振奮精神,刻苦自學.他不僅僅研究數學、物理、化學,在心理學、倫理學方面也很有興趣.1805年,安培擔任巴黎法蘭西學院的物理教授.1814年,被選為法蘭西科學院院士.有一次拿破侖訪問科學院,安培正專心于自己的研究工作,只是淡漠地點點頭,原來安培并不認識這位當時威震全歐的顯赫的法蘭西皇帝.拿破侖發現后笑道:“哦,先生,一個人不經常見到自己的同事多么不好.我也從來沒有在御花園里見到你.不過,我知道如何迫使你來,至少迫使你向我說一聲‘您好’!”于是他盛情邀請安培院士第二天到皇宮赴宴,安培充滿歉意地應允了.可是,第二天,拿破侖在宴席上為他安排的座椅一直空著,安培早已把皇帝的邀請忘得一干二凈了.
然而,科學家對學術的感情就完全不同了. 1820年9月,安培參加法蘭西科學院一次例會.在這個例會上,經常傳播科學成果的最新消息.這次,有位科學家介紹了丹麥科學家奧斯特關于電流周圍存在著磁場的發現,現場科學表演一下子把安培吸引住了.啊!奧斯特真像一位能干的馭手,駕馭著科學的馬車,跑到時代的前沿去了.會后,安培一回到家,就像在街上追趕那輛兩輪馬車一樣,追趕著科學的這一最新發現,一連幾個星期廢寢忘食地研究著.也就在這幾個星期內,他取得了一生中最偉大的科學成就,他發現了:
①電流是由電荷沿著導線運動而產生的.這在當時,當然只是一種理論上的設想,但是為以后的各種實驗所證實了.由于安培第一個明確地提出了這一觀點,1881年國際會議正式決定用他的名字來做電流強度的單位.一安培是指每秒鐘通過導線橫截面的電量為一庫侖的電流.現在我們知道,一個安培的電流等于每秒鐘通過6.29×1018個電子.
②不僅電流對磁針有作用,而且兩個電流之間彼此也有作用.在兩根平行通電的導體中,如果電流方向相同,它們就互相吸引;如果電流方向相反,就互相排斥.進而安培指出了表示電流和電流所引起的磁場之間方向關系的準則,這就是著名的后來以安培命名的安培定則——左手定則和右手定則.
③通有電流的圓形線圈具有和磁鐵一樣的性能:如果使它可以繞垂直軸自由旋轉,它就像磁針一樣指著南北方向;如果兩個這樣的線圈接近,就會像磁棒一樣表現出相吸或相斥的作用來.從這個發現想下去,安培提出了著名的分子電流假說.
在建立電動力學的過程中,安培一直堅持把牛頓的全套方法用于電磁學研究.牛頓把萬物都劃分成一顆顆具有力學性質的質點,安培就把所有電流體和磁體都簡化為具有電動力學特征的電流元的集合;牛頓經過數學推導和大量歸納觀察建立起萬有引力公式,安培也經過同樣的步驟發現了電動力與距離平方成反比的規律;牛頓認為無需考慮形成力的原因,安培的分子電流假說也同樣不涉及分子電流的起源問題.安培在創立電動力學時所走的每一步,都能反映出牛頓的思想和風格,我們甚至可以從安培那里學到牛頓的思維方式和數學方法.