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高中物理《電磁場(chǎng)和電磁波》教學(xué)設(shè)計(jì)
作為一名為他人授業(yè)解惑的教育工作者，總不可避免地需要編寫教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)設(shè)計(jì)是把教學(xué)原理轉(zhuǎn)化為教學(xué)材料和教學(xué)活動(dòng)的計(jì)劃。那么優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計(jì)是什么樣的呢？下面是小編整理的高中物理《電磁場(chǎng)和電磁波》教學(xué)設(shè)計(jì)，僅供參考，大家一起來看看吧。
高中物理《電磁場(chǎng)和電磁波》教學(xué)設(shè)計(jì) 1
一、導(dǎo)引
人類認(rèn)識(shí)客觀世界，發(fā)現(xiàn)新的事物，常有二種方式，一種是從生產(chǎn)實(shí)踐，科學(xué)實(shí)驗(yàn)中觀察分析后發(fā)現(xiàn)新的事物，另一種是從科學(xué)理論出發(fā)，預(yù)言新的事物存在，電磁波的發(fā)現(xiàn)，屬于后一種。麥克斯韋從電磁場(chǎng)理論出發(fā)，運(yùn)用了較為深?yuàn)W的數(shù)學(xué)工具，得到了描述電磁場(chǎng)特性的規(guī)律，并預(yù)言了電磁波的存在。10年后，他的學(xué)生赫茲用實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)了麥克斯韋的偉大預(yù)言，發(fā)射并接收了電磁波，從而開創(chuàng)了無線電技術(shù)的新時(shí)代。
我們現(xiàn)在粗略地介紹了一下麥克斯韋的這個(gè)理論。
二、授課
1.麥克斯韋的理論要點(diǎn)一，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)
演示實(shí)驗(yàn)
當(dāng)穿過螺線管的磁場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)，上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。
(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)說明了什么？
麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場(chǎng)在線圈中產(chǎn)生電場(chǎng)，正是這種電場(chǎng)(渦旋電場(chǎng))在線圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動(dòng)，引起了感應(yīng)電流。
(2)如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈中還會(huì)有電流、電場(chǎng)嗎？
引導(dǎo)學(xué)生思考后回答，有電場(chǎng)、無電流。
(3)想象線圈不存在時(shí)線圈所在處的空間還有電場(chǎng)嗎？(有)
(4)總結(jié)說明，麥克斯韋認(rèn)為線圈只不過用來顯示電場(chǎng)的存在，線圈不存在時(shí)，變化的磁場(chǎng)同樣在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，即這是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無關(guān)。
2.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)
我們知道，電流周圍存在著磁場(chǎng)，麥克斯韋研究了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似和聯(lián)系。經(jīng)過反復(fù)思考提出一個(gè)假設(shè)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
這一點(diǎn)，我們從哲學(xué)上知道，事物之間是相互聯(lián)系的，可以相互轉(zhuǎn)化。
比如根據(jù)麥克斯韋的理論，在給電容器充電的時(shí)候，不僅導(dǎo)體中電流要產(chǎn)生磁場(chǎng)，而且在電容器兩極板間周期性變化著的電場(chǎng)周圍也要產(chǎn)生磁場(chǎng)。
3.電磁場(chǎng)、電磁波
(1)概念
麥克斯韋根據(jù)自己的理論進(jìn)一步預(yù)言，如果在空間某域中有周期性變化的電場(chǎng)，那么，這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng)……�？梢�，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)，這種變化的電場(chǎng)和變化的.磁場(chǎng)總是交替產(chǎn)生，并且由發(fā)生的區(qū)域向周圍空間傳播。見課本6-7圖，電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波。
(2)電磁波的特點(diǎn)
�、偈菣M波
�、谑俏镔|(zhì)波，真空中也能傳播，能獨(dú)立存在(與機(jī)械波不同)
�、劬哂蟹瓷�、折射、干涉、衍射等波的一切特性
�。�3）波速公式c＝λf
c為真空中速度，電磁波在真空中速度等于光速。
無線電技術(shù)中使用的電磁波叫無線電波，見課本表格介紹。
三、擴(kuò)展
麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論三點(diǎn)
1.變化的磁場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。
2.均勻變化的磁場(chǎng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。這里的“均勻變化”指在相等時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度(或電場(chǎng)強(qiáng)度)的變化量相等，或者說磁感應(yīng)強(qiáng)度(或電場(chǎng)強(qiáng)度)對(duì)時(shí)間變化率一定。
3.不均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，不均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)
4.振蕩的(即周期性變化的)磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)，振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)。
5.變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)，向周圍空間傳播這就是電磁波。
四、學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)
通過觀察試驗(yàn)，發(fā)揮想象能力，畫出變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線。2.總結(jié)機(jī)械波與電磁波的聯(lián)系與區(qū)別
五、板書設(shè)計(jì)
電磁場(chǎng)和電磁波
麥克斯韋電磁場(chǎng)理論
1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)
2.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)
3.電磁場(chǎng)→傳播→電磁波
高中物理《電磁場(chǎng)和電磁波》教學(xué)設(shè)計(jì) 2
教學(xué)目標(biāo)
�。ㄒ唬┲R(shí)與技能
1.知道麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本觀點(diǎn)：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
2.知道電磁場(chǎng)在空間傳播形成電磁波以及電磁波的特點(diǎn)。
3.知道赫茲實(shí)驗(yàn)及其重要意義。
�。ǘ┻^程與方法
通過對(duì)電磁波發(fā)現(xiàn)過程的了解，認(rèn)識(shí)規(guī)律的普遍性與特殊性，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理和類比推理能力。
�。ㄈ┣楦�、態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的精神。
教學(xué)重點(diǎn)
變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。
教學(xué)難點(diǎn)
變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
教學(xué)方法
演示推理和類比推理
教學(xué)用具：
學(xué)生電源一臺(tái)，電磁鐵一塊，多匝線圈、燈座、小燈泡各一個(gè)，導(dǎo)線若干
教學(xué)過程
�。ㄒ唬┮胄抡n
師： “神舟六號(hào)”上天后，怎樣與地面上的人聯(lián)系呢？
生：無線電波。
師：無線電廣播、電視、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地面的聯(lián)系都要利用電磁波�，F(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)部門，幾乎都離不開“電磁波”， “電磁波”就是現(xiàn)代文明的神經(jīng)中樞。
那么，電磁波是什么？它是怎樣產(chǎn)生的？它有什么性質(zhì)？怎樣利用它傳遞信號(hào)？這一章就要討論這些問題。今天我們就從電磁波的發(fā)現(xiàn)開始學(xué)習(xí)。
�。ǘ┻M(jìn)行新課
1.偉大的預(yù)言
（教師首先向?qū)W生介紹麥克斯韋的生平簡(jiǎn)介，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。）
麥克斯韋（James Clark Mexwell，1831~1879）是英國(guó)的理論物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1831年6月13日生于英國(guó)愛丁堡。他的父親是一個(gè)科學(xué)家，他從小就受到科學(xué)的熏陶，15歲時(shí)向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)遞交數(shù)學(xué)論文，發(fā)表在《愛丁堡皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上，第一次顯露出他出眾的才華。1847年，考入愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理學(xué)。1850年轉(zhuǎn)入劍橋大學(xué)，1854年畢業(yè)后留校工作，1856~1865年，他先后在阿丁見大學(xué)和倫敦皇家學(xué)院任教。1871年，麥克斯韋任劍橋物理實(shí)驗(yàn)室主任，1874年，他主持建立的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室竣工，任該實(shí)驗(yàn)室首任主任。1879年11月5日，麥克斯韋在劍橋逝世。
麥克斯韋在電磁場(chǎng)理論方面的工作深受法拉第的影響.他信服法拉第的思想，決心為法拉第的場(chǎng)的概念提供數(shù)學(xué)方法的基礎(chǔ)。尤其是他在倫敦皇家學(xué)院任教期間，有機(jī)會(huì)拜訪了法拉第以后，更加強(qiáng)了他的這種信念.年輕的麥克斯韋以他卓越的數(shù)學(xué)才能和嚴(yán)密的邏輯推理，對(duì)法拉第的直觀形象的電磁場(chǎng)理論加以高度概括，并總結(jié)了當(dāng)時(shí)電磁學(xué)的研究成果，建立了電磁場(chǎng)方程，確立了電磁場(chǎng)理論。
師：我們現(xiàn)在粗略地介紹一下麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論。
變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)
2、演示實(shí)驗(yàn)
裝置如圖所示，當(dāng)穿過螺線管的磁場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)，上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。
�。厶岢鰡栴}］小燈泡為什么能發(fā)光？
�。蹖W(xué)生回答］由于交變電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在不斷變化，所以穿過線圈的磁通量不斷變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成感應(yīng)電流，小燈泡發(fā)光。
�。劾^續(xù)提問］電路（線圈）中的電荷為什么能夠定向移動(dòng)呢？
�。蹖W(xué)生回答］受電場(chǎng)力。
�。劢處熆偨Y(jié)］麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場(chǎng)在空間產(chǎn)生電場(chǎng)。電路中的自由電荷就是在這個(gè)電場(chǎng)的作用下做定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。
�。塾懻摚荩�1）如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈中還有電流、電場(chǎng)嗎？
�。�2）如果線圈不存在，線圈所在處的空間還有電場(chǎng)嗎？
麥克斯韋認(rèn)為線圈只不過用來顯示電場(chǎng)的存在，線圈不存在時(shí)，變化的磁場(chǎng)同樣在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，這是一個(gè)普遍規(guī)律，跟閉合電路是否存在無關(guān)（如圖甲、乙所示）。
我們可以很自然的提出一個(gè)假設(shè)：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。
說明：在變化的磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的；而靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是不閉合的。
變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)
師：麥克斯韋根據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)的現(xiàn)象，提出了另一個(gè)大膽的假設(shè)：變化的電場(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng)。
教師點(diǎn)撥：這個(gè)假設(shè)沒有直接的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ)，它出于對(duì)自然規(guī)律的洞察力，是很大膽的，但卻更有創(chuàng)造力。
師：根據(jù)這兩個(gè)基本論點(diǎn)，麥克斯韋推斷：如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場(chǎng)，那么，它就在空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的'電場(chǎng)……變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。
2.電磁波
師：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波，電磁場(chǎng)在空中的傳播會(huì)形成什么？
生：電磁場(chǎng)在空中傳播形成電磁波。
師：機(jī)械波有橫波和縱波之分，且能夠傳遞能量；能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射；靠介質(zhì)傳播，波速v=λf。
類比機(jī)械波的特點(diǎn)，學(xué)生討論電磁波具有的特點(diǎn)。
師生共同得到電磁波的特點(diǎn)：
�。�1）電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相垂直，并且都與波的傳播方向垂直，即電磁波是橫波。光是一種電磁波。在前面學(xué)習(xí)的光的偏振現(xiàn)象已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。如上圖所示。
�。�2）電磁波可以在真空中傳播，向周圍空間傳播電磁能，在傳播過程中，電磁波能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射。
�。�3）三個(gè)特征量的關(guān)系：v=λf。在真空中v=3.0x108 m/s。
師：麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立具有偉大的歷史意義，足以根牛頓力學(xué)體系相媲美，它是物理學(xué)發(fā)展史中的一個(gè)劃時(shí)代的里程碑。
3.赫茲的電火花
師：麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論還只是一個(gè)預(yù)言。還有待于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的證明。是赫茲把這個(gè)天才的預(yù)言變成了世人公認(rèn)的真理。
�。ㄒ龑�(dǎo)學(xué)生教材，了解赫茲證實(shí)電磁波存在的探索歷程）
教師可以向?qū)W生介紹赫茲的生平簡(jiǎn)介（見附錄），激發(fā)學(xué)生求知上進(jìn)的熱情，對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理情感教育。
�。ㄈ┱n堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)
本節(jié)主要學(xué)習(xí)了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的主要內(nèi)容。知道了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。還知道了變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)系，形成一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)，即電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播形成電磁波。電磁波中的電場(chǎng)與磁場(chǎng)相互垂直，且二者均與波的傳播方向垂直，即電磁波是橫波。
課余作業(yè)
完成P79“問題與練習(xí)”的題目。
高中物理《電磁場(chǎng)和電磁波》教學(xué)設(shè)計(jì) 3
�。ㄒ唬┙虒W(xué)目的
1.常識(shí)性了解電磁波，知道電磁波的頻率、波長(zhǎng)的概念。
2.記住電磁波的傳播速度。
�。ǘ┙叹�
水，水槽，水木棍，麻繩，電池，半導(dǎo)體收音機(jī)，鋼銼，導(dǎo)線。
�。ㄈ┙虒W(xué)過程
1.復(fù)習(xí)
我們生活在一個(gè)充滿聲音的世界里，人們通過聲音（如語言、音樂等）交流思想、表達(dá)感情。如家長(zhǎng)的教誨、教師的授課可以增長(zhǎng)我們的知識(shí)；優(yōu)美動(dòng)聽的音樂可以陶冶人的情操、給人以美的享受。聲音是傳遞信息的一種重要方式，幫助我們了解世界。
通過我們?cè)诔踔卸昙?jí)學(xué)習(xí)過的聲現(xiàn)象的有關(guān)知識(shí)，可以知道：一切正在發(fā)聲的物體都在振動(dòng)；我們聽到的聲音通常是靠空氣傳的；聲波在空氣中的傳速度大約是340米/秒。
在前面我們還學(xué)習(xí)過電話，電話的話筒能把聲音振動(dòng)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)弱變化的電流，電流流經(jīng)聽筒，聽筒又能把它轉(zhuǎn)化為振動(dòng)，使人聽到聲音。
2.引入新課
飛機(jī)上的飛行員與地面指揮員的對(duì)話不用電線；我們每天聽收音機(jī)或看電視，也沒有電線直接通向電臺(tái)或電視臺(tái)�？梢�，這些都不是用電線來傳播電信號(hào)的，我們稱作“無線電通信”。那么，無線電通信是怎樣傳輸信號(hào)的呢？今天我們就來學(xué)習(xí)這方面的簡(jiǎn)單知識(shí)。
3.進(jìn)行新課
板書：第一節(jié)電磁波
(1)演示實(shí)驗(yàn)
�、偈殖中∧竟�，讓木棍下端接觸水槽水面，使同學(xué)們看到，水面上有一圈圈凸凹相間的狀態(tài)從木棍接觸水面處向外傳播，形成了水波。
�、谝舨妫ɑ蚱渌l(fā)聲體）振動(dòng)時(shí)，在空氣中會(huì)有疏密相間的狀態(tài)向外傳播，形成聲波。聲波看不見，摸不到，但聲波傳到我們的耳朵，會(huì)引起鼓膜振動(dòng)，使我們產(chǎn)生聽覺。
總結(jié)以上實(shí)驗(yàn)（和其他事例）得出結(jié)論：
板書：波是自然界普通存在的現(xiàn)象
(2)電磁波
板書：當(dāng)導(dǎo)體中有迅速變化的電流時(shí)，會(huì)向周圍空間發(fā)射電磁波。
電磁波看不到，摸不著，我們可以通過實(shí)驗(yàn)來間接觀察它的存在。
演示課本上圖13—2的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后讓學(xué)生閱讀課本上“實(shí)驗(yàn)”后的兩個(gè)自然段，再提出以下問題讓學(xué)生回答。
�、贋槭裁磿�(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象？
�、谂e出日常生活中發(fā)生的類似的現(xiàn)象。
教師歸納小結(jié)，講解電磁波的初步知識(shí)，并說明間接觀察是物理學(xué)常用的研究方法（如借助小磁針可以間接地研究磁場(chǎng)）。
(3)電磁波的頻率和波長(zhǎng)
講解課本圖13—3水波在1秒內(nèi)傳播的波形圖，結(jié)合小木棍振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水波的演示實(shí)驗(yàn)說明：
�、俨ǚ迮c波谷的概念；
�、谠�1秒內(nèi)出現(xiàn)的波峰數(shù)（或波谷數(shù)）叫水波的頻率；頻率的單位叫做赫茲，簡(jiǎn)稱赫。常用的頻率單位是千赫和兆赫。
板書：1千赫=103赫，1兆赫=106赫
�、鄄ㄩL(zhǎng)與波速的概念；
�、芊治龅贸觯翰ㄋ倥c波長(zhǎng)和頻率的'關(guān)系。
板書：波速=波長(zhǎng)x頻率
類似于水波，電磁波也有自己的頻率和波長(zhǎng)，也同樣可以用波形圖來描述，講解課本圖13—4頻率不同的電磁波的波形圖。需要說明以下二點(diǎn)：
�、匐姶挪ǖ念l率等于產(chǎn)生電磁波的振蕩電流的頻率。
②電磁波頻率、波長(zhǎng)與波速的關(guān)系。
板書：對(duì)電磁波同樣有波速=波長(zhǎng)x頻率
電磁波在空間是向各個(gè)方向傳播的，德國(guó)物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，電磁波的傳播速度等于光速。
板書：電磁波在真空中的傳播速度與光速相同，是3x108米
注意：不同頻率（或不同波長(zhǎng)）的電磁波的傳播速度都相同，所以頻率較大的電磁波，波長(zhǎng)較短。
例：我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星采用20.009兆赫和19.995兆赫的頻率發(fā)送無線電信號(hào)，這兩種頻率的電磁波的波長(zhǎng)各是多少？（光速為2.9979x108米/秒）
�。ù鸢福翰ㄩL(zhǎng)分別為14.983米和14.993米）
由于電磁波的頻率和波長(zhǎng)各不相同，所以在我們周圍空間里存在著形形色色的電磁波。按照課本上的圖表，介紹無線電通信所用的電磁波（也叫無線電波）的幾個(gè)波段。
4.小結(jié)（略）
5.想想議議：教師演示并提出問題。
打開半導(dǎo)體收音機(jī)，調(diào)到一個(gè)沒有電臺(tái)的地方，使收音機(jī)收不到電臺(tái)的廣播。然后開大音量，讓收音機(jī)靠近220伏特的交流電線，從收音機(jī)會(huì)聽到“雜音”。這是為什么？
6.布置作業(yè)
(1)閱讀課本上的閱讀材料：無線電波的傳播途徑。
(2)閱讀本節(jié)教材。
（四）說明
1.本節(jié)內(nèi)容知識(shí)多，范圍廣，要注意掌握教學(xué)要求，使初中學(xué)生常識(shí)性了解電磁波的有關(guān)知識(shí)，如波長(zhǎng)、頻率、波速等。有些知識(shí)只宜點(diǎn)到為止，不能求深求全。
2.用“類比”水波的辦法通俗講解波的形成和波長(zhǎng)、頻率、波速的概念；用半導(dǎo)體、鋼銼、電池、導(dǎo)線演示電磁波的存在是本節(jié)教學(xué)的關(guān)鍵。
注：本教案依據(jù)的教材是人教社初中物理第三冊(cè)。
高中物理《電磁場(chǎng)和電磁波》教學(xué)設(shè)計(jì) 4
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】：
1.了解電磁波的發(fā)現(xiàn)背景
2.偉大的預(yù)言
3.知道麥克斯韋電磁理論及電磁場(chǎng)和電磁波
【自主學(xué)習(xí)】：
麥克斯韋(James Clerk Maxwell，1831-1879)，英國(guó)物理學(xué)家，經(jīng)典電磁理論的奠基人.1831年6月13日出生于愛丁堡.1847年入愛丁堡大學(xué)聽課，專攻物理.他很重視實(shí)驗(yàn)，涉獵電化學(xué)、光學(xué)、分子物理學(xué)以及機(jī)械工程等等.他說：把物理分析和實(shí)驗(yàn)研究聯(lián)合使用得到的物理科學(xué)知識(shí)，比之一個(gè)單純的實(shí)驗(yàn)人員或單純的物理家所具有的知識(shí)更加堅(jiān)實(shí)、有益而牢固. 1850年考入劍橋大學(xué)，1854年以優(yōu)異成績(jī)畢業(yè)并獲得了學(xué)位，留校工作.1856年起任蘇格蘭阿伯丁的馬里沙耳學(xué)院的自然哲學(xué)講座教授，直到1874年.經(jīng)法拉第舉薦，自1860年起任倫敦皇家學(xué)院的物理學(xué)和天文學(xué)教授.1871年起負(fù)責(zé)籌劃卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，隨后被任命在劍橋大學(xué)創(chuàng)辦卡文迪什實(shí)驗(yàn)室并擔(dān)任第一任負(fù)責(zé)人.1879年11月5日麥克斯韋因患癌癥在劍橋逝世，終年僅48歲.
【課堂點(diǎn)撥與交流】
一、電磁波的發(fā)現(xiàn)
1、電磁波的發(fā)現(xiàn)背景
A、麥克斯韋---科學(xué)神童
B、法拉第對(duì)麥克斯韋的激勵(lì)
C、前人的工作成果
2、偉大的預(yù)言
A、變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)------電磁感應(yīng)現(xiàn)象
B、假設(shè)-----變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)
C、預(yù)言電磁場(chǎng)的存在-----1864年，麥?zhǔn)习l(fā)表了電磁場(chǎng)理論，成為人類歷史上預(yù)言電磁波存在的第一人。
二、電磁場(chǎng)和電磁波
1.、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論：
(1).變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)
(2).變化的'電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)
2、電磁波
例：電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如下列圖所示，能發(fā)射電磁波的是( )
A、電磁波與機(jī)械波的區(qū)別
B、電磁波的速度---光速!
C、光是一種電磁波
3、赫茲實(shí)驗(yàn)
赫茲證實(shí)：(1)電磁場(chǎng)、電磁波的存在。
(2)電磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象，證明了電磁波與光具有相同的性質(zhì)。
一天，赫茲在一間暗室里做實(shí)驗(yàn)。他在兩個(gè)相隔很近的金屬小球上加上高電壓，隨之便產(chǎn)生一陣陣噼噼啪啪的火花放電。這時(shí)，在他身后放著一個(gè)沒有封口的圓環(huán)。當(dāng)赫茲把圓環(huán)的開口處調(diào)小到一定程度時(shí)，便看到有火花越過縫隙。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，他得出了電磁能量可以越過空間進(jìn)行傳播的結(jié)論。赫茲的發(fā)現(xiàn)公布之后，轟動(dòng)了全世界的科學(xué)界，1887年成為了近代科學(xué)技術(shù)史的一座里程碑，為了紀(jì)念這位杰出的科學(xué)家，電磁波的單位便命名為-赫茲(Hz)。
赫茲實(shí)驗(yàn)的意義：
赫茲的發(fā)現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義，它不但證明了麥克斯韋理論的正確，更重要的是導(dǎo)致了無線電的誕生，開辟了電子技術(shù)的新紀(jì)元，標(biāo)志著從有線電通信向無線電通信的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。也是整個(gè)移動(dòng)通信的發(fā)源點(diǎn)，應(yīng)該說，從這時(shí)開始，人類開始進(jìn)入了無線通信的新領(lǐng)域。
電磁波成果：
無線電報(bào)(1901)廣播(1906)電話(1916)傳真(1923)電視(1929)微波(1933)雷達(dá)(1935)衛(wèi)星通訊電子計(jì)算機(jī)因特網(wǎng)等都與電磁波理論相關(guān)
有關(guān)趣聞
插曲：比赫茲實(shí)驗(yàn)早七年，一位叫戴維的人也接收到了電磁波信號(hào)，他隨即向英國(guó)皇家協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)G斯托克斯匯報(bào)，但斯托克斯認(rèn)為這只是普通的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，戴維過于迷信權(quán)威，對(duì)于這一天賜良機(jī)未與重視，使發(fā)現(xiàn)被埋沒了。
【課堂練習(xí)】
1、按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說法中正確的是( )
A、磁場(chǎng)在周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)
B、電場(chǎng)在周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)
C、變化的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生電場(chǎng)
D、變化的電場(chǎng)在周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)
2、按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說法中正確的是( )
A、恒定的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)
B、變化的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生變化的電場(chǎng)
C、均勻變化的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)
D、均勻變化的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)
3、按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說法中不正確的是( )
A、振蕩的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)
B、振蕩的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng)
C、振蕩的電場(chǎng)在周圍產(chǎn)生不同頻率的振蕩磁場(chǎng)
D、振蕩的電場(chǎng)在周圍產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)
4、關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是 （）
A、均勻變化的電場(chǎng)和均勻變化的磁場(chǎng)互相激發(fā)，由產(chǎn)生處向遠(yuǎn)處傳播形成電磁波
B、振蕩電場(chǎng)和振蕩磁場(chǎng)互相激發(fā)，由產(chǎn)生處向遠(yuǎn)處傳播形成電磁波
C、電磁波的振蕩電場(chǎng)和振蕩磁場(chǎng)方向互相垂直，且與傳播方向互相垂直
D、電磁波能夠發(fā)生反射、干涉、衍射、偏振現(xiàn)象
5、比較電磁波和機(jī)械波，下列說法中正確的是（）
A、電磁波和機(jī)械波都可以在真空中傳播
B、電磁波和機(jī)械波都是傳遞能量的一種形式
C、電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生反射、干涉、衍射、偏振現(xiàn)象
D、電磁波和聲波都是縱波
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