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市的名字给这种奇特的石头命名为磁石(magmet) 创新逻辑分析:

相似推理:

已知:“磁”石 → 吸引铁 联想:铁~其它物质(相似关系) 推论:其它物质 → 吸引铁 实验:其它物质 → 不吸铁

【2】磁的库仑的定律发现过程的逻辑分析

发现实例:公元1600年,英国女王的御医威廉?吉尔伯特(W.Gilbert,1544~1603)系统地研究了磁体,并做了大量的实验。他为了探索磁性的分布,把一个条形磁铁放入一堆细小的铁钉中,当把磁铁拿出时,磁铁的两端吸附了很多铁钉,而磁铁的中间部分则几乎没有吸附铁钉。这表明一块磁铁的磁性集中在两端,而中间部分几乎没有磁性。他把磁铁两端磁性最强的区域称为磁极。

人们知道,磁体能吸引铁物质。于是吉尔伯特就尝试用磁铁的磁极去靠近另一个悬挂的磁铁的磁极,结果发现磁极之间存在着作用力,而且同种磁极相斥,异种磁极相引。 18世纪中叶,法国工程师库仑(C.A.Coulomb, 1736~1806)和英国物理学家卡文迪许(H.Cavcndisn,1731~1810)将磁体间的作用力和物体间的引力相类比,猜测磁力是否也和万有引力一样具有类似的规律呢?

于是,他们为了排除同一磁体中的两磁极间的影响,便各自制作了又细又长的磁体,对磁极之间相互作用力的大小进行了大量的实验。结果他们发现两个磁极之间的磁力(不管是引力还是斥力)的大小,跟它们的磁极强度的乘积成正比,跟它们之间的距离的平方成反比,作用力的方向在这两个磁极的连线上。如果分别以M1、M2代表两个磁极的磁极强度,R代表它们之间的距离,则它们之间的磁力的大小F便可以表示为: F=KM1M2∕R2 (K是比例常数)。这就是著名的磁现象的库仑定律。 创新逻辑分析: ①聚焦推理:

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已知:磁体(整体) → 磁性 联想:整体 ~ 部分

推论:磁体(部分) → 磁性 实验:磁体两端(磁极)→ 磁性 (英国:吉尔伯特) ②相似推理:

已知:铁 → 能被磁体吸引 联想:铁 ~ 磁体(相似关系) 推论:磁体 → 能被磁体吸引 实验:磁体 → 能被磁体吸引或排斥 (同性相斥、异性相引) ③相似推理:

已知:万有引力 → F=KM1M2∕R2 联想:万有引力~磁力(相似关系)

推论:磁力 → F=KM1M2∕R2 实验:磁力 → F=KM1M2∕R2(K:常数) (法国:库仑 , 英国:卡文迪许) 人物简介:

威廉?吉尔伯特(W.Gilbert,1540~1603)是英国著名的医生、物理学家。他生于英国科尔切斯特市一个大法官家里。年轻时就读于剑桥大学圣约翰学院,攻读医学,获医学博士学位。毕业后已成为英国名医。由于他医术高明,1601~1603年担任英国女王伊丽莎白一世的御医。

吉尔伯特在科学方面的兴趣,远远超出了医学范围。他利用余暇时间,用观察和实验的方法研究了磁与电的现象,开创了电磁研究的新纪元。他发现了磁体有南北磁极、磁体两极不可分以及磁极之间有作用力等重要特性。他还研究了磁针与球形磁体间的相互作用,

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发现磁针在球形磁体上的指向和磁针在地面上不同位置的指向相仿;还发现了球形磁体的极,并断定地球本身是一个大磁体,提出了“磁轴”、“磁子午线”等概念。1600年,他出版了《论磁石》一书,系统地总结和阐述了他对磁的研究成果。通过对“磁力”这一特殊的力的研究,他揭示了自然界中某种普遍的相互作用。

吉尔伯特还研究了摩擦起电现象,发现除了琥珀(泰勒斯)经摩擦可以带电外,还有宝石、硫磺、明矾等物质也可由摩擦而带电。他还发明了世界上第一台验电器。他和培根、伽利略一样主张科学应建立在实验的基础上。 【3】磁场发现过程的逻辑分析

发现实例:生活经验告诉人们,相隔一定距离的两个物体之间的相互作用力是通过物质作为媒介来传递的。例如,起重机是通过钢索作为媒介把力传递到重物上的;声音(振动力)是通过空气作为媒介向周围物体传递的;爆炸力是通过辐射的物质作为媒介来传递的;……。那么,磁力在相隔一定距离的两个物体之间是否也需要传力媒介呢?

实验得知,在它们之间并不需要有任何宏观物质(由原子、分子组成的物质)作为传力媒介。那么,磁力又是怎样传递的呢? 对这个问题当时有三种基本假设:

一、以科茨(R.Cotes,1682~1716)为代表的一种观点认为,磁力的传递不需要任何媒介,也不需要任何时间,就能由一个磁极立刻作用到相隔一定距离的另一个磁极上。这就是所谓超距作用的观点;

二、以笛卡尔为代表的一种观点认为,磁力是通过一种永远充满空间的弹性物质——以太作为媒介来传递的。他认为,空间不可能是虚无的,物体之间的所有作用力都是通过以太的应变和运动来传递的,不存在任何超距作用;

三、英国实验物理学家法拉第认为,磁体是一种非同寻常的物质,它向四面八方伸出许多无形的“触须”,直到空间的各个角落。正是通过这些“触须”,磁体才能把铁类物质“拉”向自己的身边。也就是说,磁力是通过磁体所辐射的“触须”(场)作为媒介来传递的。

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1832年3月12日,法拉第曾写过一封密封的信给英国皇家学会。信封上写着:“现在应当收藏在皇家学会档案馆里的一些新观点”。这封信直到一百年以后的1938年才被启封公布。法拉第在信中写道:“……磁作用的传播需要时间,即当一个磁铁作用于另一个远处的磁铁或一块铁时,产生作用的原因(我认为可以称之为磁)是逐渐地从磁体传播开去的,这种传播需要一定的时间,而这个时间显然是非常短的”法拉第认为磁作用的传播是“磁”逐渐地从磁体传播开去的。法拉第在这里所说的“磁”,实质上就是“磁场”

近代科学发展证明,“场”,不仅是磁场还是电场、引力场……等是一种物质,它具有自己的动量和能量,在广阔无垠的宇宙之中,它确确实实地存在着,磁力、静电引力、万有引力就是通过磁场、电场、引力场来传递的。 创新逻辑分析: ①相似推理:

已知:振动力(声音) → 有传力媒介 联想:振动力~磁力(相似:空间传递) 推论:磁力 → 有传力媒介 实验:磁力 → 无宏观物质传力媒介 ②相反推理:

已知:宏观物质 → 不是传磁媒介 联想:宏观物质 ~ 微观物质 (相反关系) 推论:微观物质 → 是传磁媒介 实验: 磁场(微观物质)→ 是传磁媒介 以太不存在(迈克尔逊—莫雷实验)

③相似推理:

已知:爆炸力 → 靠辐射物质传递 联想: 爆炸力 ~ 磁力(相似:向周围辐射)

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