高二物理十四电磁波(全教师教学案).doc

PAGE PAGE 17 高二物理选修3-4教案 第十四章 电磁波 §14.1电磁波的发现 教学目标 （一）知识与技能： = 1 \* GB3①了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。 = 2 \* GB3②了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性。 （二）过程与方法： 体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义。 （三）情感态度与价值观： 领会发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法。 教学重点 麦克斯韦电磁场理论。 教学难点 对电磁波与机械波的异同认识不清。 教法选择和学法指导 启发诱导法、类比法 教学过程 一、引入新课 通过前面机械波的学习，我们对机械波有了一定的了解，请同学们会议有关机械波的知识。 问：机械波是如何形成的？ 答：波源产生振动，通过介质将波源的振动形式向外传播形成机械波。 问：机械波有哪些性质？ 答：机械波具有干涉、衍射、反射、折射等性质。 上一章我们提到“光是一种电磁波”，电磁波于我们的生活息息相关。问什么电磁波能得到这样广泛的应用？它与机械波有何不同？我们将在这节课里学习电磁波被发现历史，进而研究它的主要特征。 二、课前预习 让学生通过看书回答以下问题： 麦克斯韦关于电场和磁场的预言是什么？ 答：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。 麦克斯韦的关于光的本质的预言是什么？ 答：从本质上来说，光是一种电磁波。 赫兹的实验在电磁学的发展过程中有什么作用？ 答：赫兹的实验验证了电磁波的存在，并精确的测定了电磁波在真空中的速度等于光速，证实了麦克斯韦的预言。也为后来无线电技术的发展开辟了道路。 三、新课教学 伟大的预言 = 1 \* GB3①变化的磁场产生电场 问：通过3-2电磁感应的学习我们知道，闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流，可是为什么会有感应电流呢？自由电荷是如何定向移动的呢？ 答：有感应电流存在说明在线圈的周围存在感应电场，自由电荷在感应电场的作用下做定向移动。 问：如果回路不闭合，线圈中有感应电流吗？有感应电动势吗？有电场吗？ 答：没有感应电流，在感应电动势和感应电场依然存在。 问：如果空间没有线圈，还会有感应电场吗？ 答：有。 麦克斯韦在对法拉第、安培、奥斯特、库仑等科学家的研究成果进行了大量的分析、计算的基础上，加以自己的推理、猜想，大胆的预言：即使变化的磁场周围没有闭合回路，同样也会有磁场，也就是说，变化的磁场产生电场，但这个电场与我们前面所学的静电场是有区别的，它是一种涡旋电场。 = 2 \* GB3②变化的电场产生磁场 我们知道自然规律存在着对称性与和谐性。麦克斯韦认为电与磁也是对称的、统一的。既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场就一定能产生磁场，。这个假说是基于麦克斯韦对自然规律的洞察力提出的，是具有创造性的。 问：教科书中提出：“如果在空间某区域中有均匀变化的电场，那么……这个变化的电场就在空间激发变化的磁场……空间可能存在电磁波。”为什么要“周期性变化”呢？ 师：这也是麦克斯韦在当时的大胆猜想。可以由前面所学的知识类比理解。由可知，均匀变化的磁场周围产生的是均匀变化的电场，这个电场不能再激发磁场，所以不会有电磁波。反之，如果磁场是周期性变化的，那么它所激发的电场必定也是周期性变化的，这个周期性变化的电场再激发周期性变化的磁场……，如此循环下去，就形成了电磁波。 由此，麦克斯韦的电磁场理论可以概括为： 变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场； 均匀变化的磁场激发恒定的电场，均匀变化的电场激发恒定的磁场； 周期性变化的磁场激发周期性变化的电场，周期性变化的电场激发周期性变化的磁场； 变化的电场和磁场交替激发，形成一个不可分割的统一体，由近及远向外传播，形成电磁波。 电磁波 看课本14.1-3图，观察并回答问题 = 1 \* GB3①电场和磁场的方向有什么关系？它们与波的传播方向有什么关系？说明电磁波是横波还是纵波？ 答：电场方向、磁场方向与波的传播方向两两垂直，说明电磁波是横波。 = 2 \* GB3②电场强度最大的位置，磁感应强度的值是怎么样的？ 答：磁感应强度最大。 麦克斯韦经过分析和计算，发现电磁波在真空中的传播速度等于光速，所以推测光也是一种电磁波，也遵循波的传播规律，即： = 1 \* GB3①电磁波在真空中的传播速度等于光速，光是一种电磁波； = 2 \* GB3②电磁波的波速、波长和频率的关系为：。 麦克斯韦的这个发现是物理学发展史上的一个里程碑，这个理论揭示了光、电、磁在本质上是统一的，但是很遗憾，麦克斯韦在有生之年并没有观察到电磁波，这项工作由德国科学家赫兹在麦克斯韦去世20年后才得以完成。 赫兹的电火花 赫兹的