電磁波的發(fā)現(xiàn)教案(20210929123810)

1、電磁波的發(fā)現(xiàn)教學目標1、知識與技能： 了解發(fā)現(xiàn)電磁波的歷史背景，知道麥克斯韋對電磁學的偉大奉獻。 了解麥克斯韋電磁場理論的主要觀點，知道電磁波的概念及通過電磁波體會電磁場 的物質(zhì)性。2、過程與方法：體驗赫茲證明電磁波存在的實驗過程及實驗方法， 領會物理實驗對物理學發(fā) 展的根底意義。3、情感態(tài)度與價值觀：領會發(fā)現(xiàn)電磁波的過程中所蘊含的科學精神和科學研究方法。教學重點與難點重點：麥克斯韋電磁場理論。難點：對電磁波與機械波的異同認識不清。教法選擇和學法指導啟發(fā)誘導法、類比法教學根本流程設計內(nèi)容目的引入新課通過對機械波的形成及機械波的性質(zhì)的復習對 電磁波的學習形成鋪墊。課前預習讓學生通過自己看書答復老

2、師提出的問題，初步了解電磁波的 發(fā)現(xiàn)過程。進行新課偉大的預言通過對麥克斯韋電磁理論的提出過程的學習體 會合理預言在科學研究中的巨大作用，引入電 磁波的概念。電磁波使學生明白電磁波與機械波的異同，體會電、 磁、光在本質(zhì)上的統(tǒng)一性。赫茲的電火花驗證麥克斯韋預言的正確性，使學生體會實驗在物理學開展中的重要作用。課堂練習丁通過練習加深對麥克斯韋電磁理論的理解。歸納小結(jié)對本節(jié)所學知識進行整理回憶，加深印象。作業(yè)布置進一步穩(wěn)固本節(jié)課知識教學過程環(huán)節(jié)教學內(nèi)容設計意圖引 入 新 課通過前面機械波的學習，我們對機械波有了一 定的了解，請同學們會議有關機械波的知識。問：機械波是如何形成的？答：波源產(chǎn)生振動，通過介

3、質(zhì)將波源的振動形 式向外傳播形成機械波。冋：機械波有哪些性質(zhì)？答：機械波具有干預、衍射、反射、折射等性 質(zhì)。上一章我們提到“光是一種電磁波，電磁波 于我們的生活息息相關。問什么電磁波能得到這樣 廣泛的應用？它與機械波有何不同？我們將在這 節(jié)課里學習電磁波被發(fā)現(xiàn)歷史，進而研究它的主要 特征。通過對機械波知 識的復習為本節(jié) 課電磁波的學習 做好鋪墊。課、八 刖 預 習讓學生通過看書答復以下問題：1麥克斯韋關于電場和磁場的預言是什么？ 答：變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生 電場。2、麥克斯韋的關于光的本質(zhì)的預言是什么？ 答：從本質(zhì)上來說，光是一種電磁波。3、赫茲的實驗在電磁學的開展過程中有什么 作

4、用？答：赫茲的實驗驗證了電磁波的存在，并精 確的測定了電磁波在真空中的速度等于光 速，證實了麥克斯韋的預言。也為后來無線 電技術(shù)的開展開辟了道路。通過預習初步了 解電磁波的發(fā)現(xiàn) 過程，并記下自己 的疑問，使自己聽 講時更有針對性。進 行 新 課1、偉大的預言變化的磁場產(chǎn)生電場問：通過3-2電磁感應的學習我們知道，閉合 線圈中的磁通量發(fā)生變化就能產(chǎn)生感應電流，可 是為什么會有感應電流呢？自由電荷是如何定向 移動的呢？答：有感應電流存在說明在線圈的周圍存在感 應電場，自由電荷在感應電場的作用卜做定向移 動。問：如果回路不閉合，線圈中有感應電流嗎？ 有感應電動勢嗎？有電場嗎？答：沒有感應電流，在感應

5、電動勢和感應電場1、從學生已經(jīng)學 過的知識入手，步 步推理，體會麥克 斯韋的推理過程。2、通過自然界的 對稱性與和諧型， 引導學生推測既 然變化的磁場能 產(chǎn)生電場，變化的 電場也同樣能產(chǎn) 生磁場。3、通過對赫茲的依然存在。問：如果空間沒有線圈，還會有感應電場嗎？答：有。麥克斯韋在對法拉第、安培、奧斯特、庫侖等 科學家的研究成果進行了大量的分析、計算的基 礎上，加以自己的推理、猜測，大膽的預言：即使 變化的磁場周圍沒有閉合回路，同樣也會有磁場， 也就是說，變化的磁場產(chǎn)生電場，但這個電場與我 們前面所學的靜電場是有區(qū)別的，它是一種渦旋 電場。變化的電場產(chǎn)生磁場我們知道自然規(guī)律存在著對稱性與和諧性。

6、麥 克斯韋認為電與磁也是對稱的、統(tǒng)一的。既然變化 的磁場能產(chǎn)生電場，那么變化的電場就一定能產(chǎn) 生磁場，。這個假說是基于麥克斯韋對自然規(guī)律的 洞察力提出的，是具有創(chuàng)造性的。問：教科書中提出：“如果在空間某區(qū)域中有 均勻變化的電場，那么這個變化的電場就在 空間激發(fā)變化的磁場空間可能存在電磁波。 為什么要“周期性變化呢？師：這也是麥克斯韋在當時的大膽猜測?？梢?由前面所學的知識類比理解。由E 可知，均 t 勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的是均勻變化的電場，這 個電場不能再激發(fā)磁場，所以不會有電磁波。反 之，如果磁場是周期性變化的，那么它所激發(fā)的電 場必定也是周期性變化的，這個周期性變化的電 場再激發(fā)周期性變化

7、的磁場，如此循環(huán)下去， 就形成了電磁波。由此，麥克斯韋的電磁場理論可以概括為：A. 變化的磁場激發(fā)電場，變化的電場激發(fā)磁 場；B. 均勻變化的磁場激發(fā)恒定的電場，均勻變 化的電場激發(fā)恒定的磁場；C. 周期性變化的磁場激發(fā)周期性變化的電 場，周期性變化的電場激發(fā)周期性變化的 磁場；D. 變化的電場和磁場交替激發(fā)，形成一個不 可分割的統(tǒng)一體，由近及遠向外傳播，形成 電磁波。2、電磁波看課本14.1-3圖，觀察并答復下列問題電火花實驗的分 析使學生了解實 驗對物理開展的 巨大作用，同時由 于此實驗證實了 麥克斯韋的預言， 也讓學生明白合 理的猜測預言對 物理開展的作用， 而合理的猜測要 靠對生活的敏

8、銳 觀察和非凡的數(shù) 學功底做后盾，體 現(xiàn)學科之間的緊 密聯(lián)系。電場和磁場的方向有什么關系？它們與波 的傳播方向有什么關系？說明電磁波是橫波還是縱波？答：電場方向、磁場方向與波的傳播方向兩兩 垂直，說明電磁波是橫波。電場強度最大的位置，磁感應強度的值是怎 么樣的？答：磁感應強度最大。麥克斯韋經(jīng)過分析和計算，發(fā)現(xiàn)電磁波在真空 中的傳播速度等于光速，所以推測光也是一種電磁 波，也遵循波的傳播規(guī)律，即： 電磁波在真空中的傳播速度等于光速， 光是 一種電磁波； 電磁波的波速、波長和頻率的關系為：v f。麥克斯韋的這個發(fā)現(xiàn)是物理學開展史上的一 個里程碑，這個理論揭示了光、電、磁在本質(zhì)上是 統(tǒng)一的，但是很遺

9、憾，麥克斯韋在有生之年并沒有 觀察到電磁波，這項工作由德國科學家赫茲在麥克 斯韋去世20年后才得以元成。3、赫茲的電火花赫茲的電火花實驗的裝置如教科書圖14.1-4所示。實驗器材分為兩局部，一是產(chǎn)生電磁波的裝 置與咼壓感應線圈相連的兩個金屬小球，一是探測、接收裝置一一諧振環(huán)，用一根粗銅絲彎成環(huán) 狀，環(huán)的兩端各連一個間距可以調(diào)整的金屬小球。赫茲通過電火花實驗驗證了電磁波的存在， 同 時，他還精確的測定了電磁波在真空中的傳播速度 等于光速，證實了麥克斯韋的理論。課 堂 練 習1、麥克斯韋根據(jù)什么現(xiàn)象認為變化的磁場 產(chǎn)生電場？關于“變化的電場產(chǎn)生磁場的觀點， 他是在什么情況下提出的？為什么說他的兩個假 設是正確的？2、麥克斯韋關于電磁場理論的主要論點是什 么？請用麥克斯韋的電磁場理論說明電磁波是怎 么產(chǎn)生的。你家的照明電路在工作時會產(chǎn)生電磁波 嗎？3、能否用實驗說明電磁波的存在？通過練習加深對 麥克斯韋電磁場 理論的理解，體會 電磁波就在我們 身邊，物理存在于 我們?nèi)粘Ｉ畹?每個角落。歸 納 小 結(jié)1、麥克斯韋電磁波理論的主要論點？2、光與電、磁在本質(zhì)上的聯(lián)系？表達在哪里？3、赫茲的電火花實驗的作用