電磁波的發(fā)現(xiàn)教案

1、電磁波的發(fā)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：了解發(fā)現(xiàn)電磁波的歷史背景，知道麥克斯韋對(duì)電磁學(xué)的偉大貢獻(xiàn)。了解麥克斯韋電磁場理論的主要觀點(diǎn)，知道電磁波的概念及通過電磁波體會(huì)電磁場的物質(zhì)性。2、過程與方法：體驗(yàn)赫茲證明電磁波存在的實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)方法， 領(lǐng)會(huì)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)意義。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：領(lǐng)會(huì)發(fā)現(xiàn)電磁波的過程中所蘊(yùn)含的科學(xué)精神和科學(xué)研究方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：麥克斯韋電磁場理論。難點(diǎn)：對(duì)電磁波與機(jī)械波的異同認(rèn)識(shí)不清。教法選擇和學(xué)法指導(dǎo)啟發(fā)誘導(dǎo)法、類比法教學(xué)基本流程設(shè)計(jì)內(nèi)容目的引入新課通過對(duì)機(jī)械波的形成及機(jī)械波的性質(zhì)的復(fù)習(xí)對(duì) 電磁波的學(xué)習(xí)形成鋪墊。課前預(yù)習(xí)讓學(xué)生通過自己看書回答老師提出的

2、問題，初步了解電磁波的 發(fā)現(xiàn)過程。進(jìn)行新課偉人的預(yù)百通過對(duì)麥克斯韋電磁理論的提出過程的學(xué)習(xí)體 會(huì)合理預(yù)百在科學(xué)研究中的巨大作用，引入電 磁波的概念。電磁波使學(xué)生明白電磁波與機(jī)械波的異同，體會(huì)電、 磁、光在木質(zhì)上的統(tǒng)，性。赫茲的電火花驗(yàn)證麥克斯韋預(yù)言的正確性，使學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展中的重要作用。課堂練習(xí)通過練習(xí)加深對(duì)麥克斯韋電磁理論的理解。歸納小結(jié)對(duì)本節(jié)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整理回顧，加深印象。作業(yè)布置進(jìn)一步鞏固本節(jié)課知識(shí)教學(xué)過程劃、節(jié)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)意圖引 入 新 課通過前面機(jī)械波的學(xué)習(xí)，我們對(duì)機(jī)械波有了一 定的了解，請(qǐng)同學(xué)們會(huì)議有關(guān)機(jī)械波的知識(shí)。問：機(jī)械波是如何形成的？答：波源產(chǎn)生振動(dòng)，通過介質(zhì)將波源

3、的振動(dòng)形 式向外傳播形成機(jī)械波。問：機(jī)械波府哪些性質(zhì)？答：機(jī)械波具有干涉、衍射、反射、折射等性 質(zhì)。上一W們提到“光是一種電磁波”，電磁波 于我們的生活息息相關(guān)。問什么電磁波能得到這樣 廣泛的應(yīng)用？它與機(jī)械波有何不同?我們將在這 節(jié)課里學(xué)習(xí)電磁波被發(fā)現(xiàn)歷史，進(jìn)而研究它的主要 特征。通過對(duì)機(jī)械波知 識(shí)的復(fù)習(xí)為本節(jié) 課電磁波的學(xué)習(xí) 做好鋪墊。課 前 預(yù) 習(xí)讓學(xué)生通過看書回答以下問題：1、麥克斯韋關(guān)于電場和磁場的頂己是什么？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(guān)于光的本質(zhì)的預(yù)言是什么？ 答：從本質(zhì)上來說，光是一種電磁波。3、赫茲的實(shí)驗(yàn)在電磁學(xué)的發(fā)展過程中有什么 作用？答：赫茲

4、的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)J麥克斯韋的預(yù)百。也為后來無線 電技術(shù)的發(fā)展開辟了道路。通過預(yù)習(xí)初步了 解電磁波的發(fā)現(xiàn) 過程，并記卜自己 的疑問，使自己聽 講時(shí)更有針對(duì)性。進(jìn) 行 新 課1、偉人的預(yù)百變化的磁場產(chǎn)生電場問：通過3-2電磁感應(yīng)的學(xué)習(xí)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(yīng)電流，可 是為什么會(huì)有感應(yīng)電流呢？自由電荷是如何定向 移動(dòng)的呢？答：有感應(yīng)電流存在說明在線圈的周圍存在感 應(yīng)電場，自由電荷在感應(yīng)電場的作用卜做定向移 動(dòng)。問：如果回路不閉合，線圈中肩感應(yīng)電流嗎？ 有感應(yīng)電動(dòng)勢嗎？有電場嗎？答：沒有感應(yīng)電流，在感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)

5、電場1、從學(xué)生已經(jīng)學(xué) 過的知識(shí)入手，步 步推理，體會(huì)麥克 斯韋的推理過程。 2、通過自然界的 對(duì)稱性與和諧型， 引導(dǎo)學(xué)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(duì)加辦茲的依然存在。問：如果空間沒有線圈，還會(huì)有感應(yīng)電場嗎？答：有。麥克斯韋在對(duì)法拉第、安培、奧斯特、庫侖等 科學(xué)家的研究成果進(jìn)行了大量的分析、計(jì)算的基 礎(chǔ)上，加以自己的推理、猜想，大膽的預(yù)言：即使 變化的磁場周圍沒有閉合回路，同樣也會(huì)有磁場， 也就是說，變化的磁場產(chǎn)生電場，但這個(gè)電場與我 們前面所學(xué)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(duì)稱性與和諧性。麥 克斯

6、韋認(rèn)為電與磁也是對(duì)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(gè)假說是基于麥克斯韋對(duì)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(gè)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(dāng)時(shí)的大膽猜想?？梢杂汕懊嫠鶎W(xué)的知識(shí)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(gè)電場不能再激發(fā)磁場，所以不會(huì)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(gè)周期性變化的電 場再激發(fā)周期性變化的磁場，

7、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(gè)不 可分割的統(tǒng)一體，由近及遠(yuǎn)向外傳播，形成 電磁波。2、電磁波看課本14.1-3圖，觀察并回答問題電火花實(shí)驗(yàn)的分 析使學(xué)生了解實(shí) 驗(yàn)對(duì)物理發(fā)展的 巨大作用，同時(shí)由 于此實(shí)驗(yàn)證實(shí)了 麥克斯韋的預(yù)言， 也讓學(xué)生明白合 理的猜測預(yù)言對(duì) 物理發(fā)展的作用， 而合理的猜測要 靠對(duì)生活的敏銳 觀察和非凡的數(shù) 學(xué)

8、功底做后盾，體 現(xiàn)學(xué)科之間的緊 密聯(lián)系。電場和磁場的方向有什么關(guān)系？它們與波 的傳播方向有什么關(guān)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(qiáng)度最大的位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度的值是怎 么樣的？答：磁感應(yīng)強(qiáng)度最大。麥克斯韋經(jīng)過分析和計(jì)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(guān)系為：V f 0麥克斯韋的這個(gè)發(fā)現(xiàn)是物理學(xué)發(fā)展史上的一 個(gè)里程碑，這個(gè)理論揭示了光、電、磁在本質(zhì)上是 統(tǒng)一的，但是很遺憾，麥克斯韋在有生之年并

9、沒有 觀察到電磁波，這項(xiàng)工作由德國科學(xué)家赫茲在麥克 斯韋去世20年后才得以完成。3、赫茲的電火花赫茲的電火花實(shí)驗(yàn)的裝置如教科書圖14.1-4所示。實(shí)驗(yàn)器材分為兩部分，一是產(chǎn)生電磁波的裝 置一一匕高壓感應(yīng)線圈相連的兩個(gè)金屬小球，二是探測、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(gè)間距可以調(diào)整的金屬小球。赫茲通過電火花實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在， 同 時(shí)，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(shí)了麥克斯韋的理論。課 堂 練 習(xí)1、麥克斯韋根據(jù)什么現(xiàn)象認(rèn)為“變化的磁場 產(chǎn)生電場”？關(guān)于“變化的電場產(chǎn)生磁場”的觀點(diǎn)， 他是在什么情況卜提出的？為什么說他的兩個(gè)假 設(shè)是止確的？2、麥克斯韋關(guān)于電磁場理論的主要論點(diǎn)是什 么？請(qǐng)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(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁波 嗎？3、能否用實(shí)驗(yàn)說明電磁波的存在？通過練習(xí)加深對(duì) 麥克斯韋電磁場 理論的理解，體會(huì) 電磁波就在我們 身邊，物理存在于 我們?nèi)粘Ｉ畹?每個(gè)角落。歸 納 小 結(jié)1、麥克斯韋電磁波理論的主要論點(diǎn)？2、光與電、磁在本質(zhì)上的聯(lián)系？體現(xiàn)在哪里？3、赫茲的電火花實(shí)驗(yàn)