教科版高中物理选修3-4：《电磁场和电磁波》教案-新版

3.2电磁场和电磁波教案【教学目标】1、知识与技能：知道麦克斯韦电磁理论的主要内容 知道电磁波的形成和特点 知道赫兹的贡献2、过程与方法：了解联想、推理、类比、对称等物理学的思想 了解用实验来验证理论的方法3、情感态度与价值观：体会电磁场理论建立的过程体会自然界对称、和谐之美【重点难点】1、重点：麦克斯韦电磁理论、电磁波的形成和电磁波的特点2、难点：麦克斯韦电磁理论的理解【授课内容】一、麦克斯韦电磁理论的两个基本假设1、电磁场理论的核心之一：变化的磁场能够在周围空间产生电场实验为证如图,交流电产生了周期变化的磁场,上面的线圈中产生电流使灯泡发光讨论: 如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中还有电流和电场吗? 线圈不存在时,线圈所处的空间还有电场吗? 若改成恒定的直流电,还有电场吗?麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,跟闭合电路是否存在无关,导体环只是用来显示电流的存在说明:在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的 (涡旋电场)理解: (1) 均匀变化的磁场产生稳定电场 (2) 非均匀变化的磁场产生变化电场2、电磁场理论的核心之二：变化的电场能够在周期空间产生磁场麦克斯韦假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场根据麦克斯韦理论,在给电容器充电的时候,不仅导体中的电流要产生磁场,而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场理解: (1) 均匀变化的电场产生稳定磁场 (2) 非均匀变化的电场产生变化磁场规律总结1、麦克斯韦电磁场理论的理解: 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场2、电场和磁场的变化关系非均匀变化磁场激发变化电场均匀变化激发稳定磁场不再激发若非均匀变化激发变化磁场均匀变化激发稳定电场非均匀变化知识迁移电磁感应现象其实是麦克斯韦电磁理论的冰山一角。麦克斯韦电磁理论广泛运用于现代生活的各个领域，如通信，遥感等。方法指导变化的磁场产生电场，电动势的大小等于磁通量的变化率。在S一定的前提下，电动势的大小正比于B的变化率。因此在图像中可以通过观察斜率来判断被激发场的规律。二、电磁场和电磁波1、电磁场：如果在空间某区域中有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场;这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场,变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场这个过程可以用下图表达。2、电磁波：电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波.3、电磁波的特点：(1) 电磁波是横波,电场强度E和磁感应强度B做正弦规律,二者相互垂直,均与波的传播方向垂直(2)电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同.v=f(3) 电磁波具有波的特性4、赫兹的电火花赫兹的电火花实验赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.他还测量出电磁波和光有相同的速度.这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波三、麦克斯韦理论在物理发展史上的意义麦克斯韦总结了法拉第等电磁学研究先驱者们的工作，在两个基本假设的基础上，建立了电磁场方程，预言了电磁波的存在，把电磁学发展成为完整的、优美的理论体系，统一了人们对电磁和光现象的认识，为电和磁的利用开辟了理论前景。麦克斯韦理论中一个重要结论是光在真空中的速率是一个常量，与参考系无关。爱因斯坦就是根据这一结论提出了光速不变的原理，而于1905年建立了狭义相对论的。狭义相对论与量子理论一起开创了现代物理学的新纪元。【课堂训练】1、麦克斯韦电磁理论的两个核心是什么？2、举例说明家庭照明电路在工作时会产生电磁波吗？3、关于电磁场和电磁波的正确说法是（ ）A、电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场B、电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波C、电磁波传播速度总是3108m/sD、电磁波是一种物质，可以在真空中传播4、下图中，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设小球运动过程中的电量不变