高中物理-电磁场和电磁波教案

1、高中物理-电磁场和电磁波教案教学目标1. 知道麦克斯韦电磁场理论的主要内容。2. 知道电磁波的特点。3. 通过对电磁波发现过程的了解，认识规律的普遍性与特殊性，培养学生的逻辑推理和类比推理能力。重点难点重点：1. 麦克斯韦电磁场理论的主要内容2. 电磁波的形成及基本特点难点：“变化的磁场产生电场”根据电磁感应知识，学生是能够理解的；而对第二个要点“变化的电场产生磁场”在没有实验基础的情况下，只有让学生接收并记住结论，不宜补充课本之外的有关内容。设计思想本节课讲述了麦克斯韦发现电磁波的背景和过程，这是一次生动的科学思维和科学方法的教育麦克斯韦凭借自己的数学天赋，从研究法拉第的电磁感应定律到预言“

2、电磁波的存在”，最终建立了完整的电磁学理论无处不体现着科学探索的精神和方法，更在无形中渗透着创新思维在科学发展中的推动作用。对学生来说本节内容是比较抽象的，陌生的，甚至是无法感知的对电磁波的产生机制及存在充满好奇又觉得非常神秘不易理解所以我们必须去引导学生了解人们对电磁波认知的发展历程，从麦克斯韦预言“电磁波的存在”到赫兹用“电火花实验”证实预言的成立在学生整体感知的过程中引导学生体会这些科学巨人们的思路、方法及他们一丝不苟的科学精神，并激发他们热爱科学、探索真理的求知热情。教学资源演示实验相关器材，课件教学设计【课堂引入】问题：大家看到的图片是“神舟九号”发射场面。“神舟九号”上天后，人们是

3、怎样知道它到达预定的地点呢？通过无线电波。无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，可以说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”就是现代文明的神经中枢，或者叫现代化的代名词。那么，电磁波是什么？它是怎样产生的？它有什么性质？这一节就要讨论这些问题。【课堂学习】学习活动一：麦克斯韦电磁理论的两个基本假设变化的磁场产生电场问题1:如图，AB中电流的方向是A-B,问为什么会有A到B的电流？A-B电流形成的实质是导体中有电场,A-B电场产生的电场力使电荷发生了定向移动。问题2:如何才能使闭合金属圆环M中产生感应电流?穿

4、过闭合回路M的B发生变化。强调：在M环中产生感应电流的实质是环内产生了电场,电场驱使电子定向移动而产生了电流，电场的方向与电流方向相同。演示实验：当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上边的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。问题3:线圈中产生感应电动势说明了什么？变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场（涡旋电场）在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。问题4:如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？有电场、无电流。问题5:线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？（有）总结说明：麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生

5、电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。麦克斯韦还指出：变化的磁场所产生的电场，是由磁场的变化情况决定的。如果磁场的变化是均匀的,即在相等的时间内磁感应强度的变化相等，产生的电场就是稳定的,即电场强度不随时间变化,如果磁场的变化是不均匀的，产生的电场就是变化的。变化的电场产生磁场问题6:既然变化的磁场可以产生电场，那么变化的电场是否也可以产生磁场呢？考虑到电现象和磁现象的对称性，麦克斯韦做出了肯定的回答。演示实验：变化的电场周围小磁针发生摆动总结说明：一个静止的电荷，它产生的是静电场，即空间各点的电场强度不随时间而变化,这个电荷一旦运动起来，电场就发生变化，即空间各点的电场强度

6、将随着时间而变化。另一方面，运动的电荷在空间要产生磁场（磁现象的电本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的）。用场的观点来分析这问题，就可以说：这个磁场是由变化的电场产生的。例如在电容器充放电的时候，不仅导体中的电流产生磁场，两极板间的电场发生周期性的变化，这个周期性变化的电场也产生磁场，而且这个磁场跟假定两极板间存在电流时所产生的磁场是一样的。变化的电场所产生的磁场，是由电场的变化情况决定的，如果电场的变化是均匀的，产生的磁场就是稳定的，如果电场的变化是不均匀的，产生的磁场就是变化的。学习活动二：电磁场总结上述两个结论，麦克斯韦认为，变化的电场和磁场是互相联系的，形成一个统一

7、的电磁场。麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，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可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。学习活动三：电磁波问题1:电磁波是如何形成的？电磁场由近及远的传播就形成电磁波。如图所示的振荡电路中有振荡电流时，会产生周期变化的电场和磁场，这种电场和磁场的变化是不均匀的，因而会激起电磁波向外传播。电磁波的周期和频率等于激起电磁波的振荡电流的周期和频率。问题2:机械波有横波和纵波

8、之分，且能够传递能量；能发生反射、折射、干涉和衍射；靠介质传播，波速v=Aof类比机械波的特点，电磁波有哪些特点？(1) 电磁波中的电场和磁场互相垂直，并且都与波的传播方向垂直，即电磁波是横波。光是一种电磁波。在前面学习的光的偏振现象已经证明了这一点。如上图所示。(2) 电磁波可以在真空中传播，向周围空间传播电磁能，在传播过程中，电磁波能发生反射、折射、干涉和衍射。(3) 三个特征量的关系：v=M。在真空中v=3.OxlO8m/so问题3:电磁波看不见摸不着，是谁首先用实验证实了电磁波的存在？麦克斯韦的电磁场理论还只是一个预言。还有待于科学实验的证明。是赫兹把这个天才的预言变成了世人公认的真理

9、。演示实验：赫兹实验赫兹(德)在麦克斯韦电磁场理论提出20年后，即在1888年第一次通过实验证实了电磁波的存在；并且，赫兹还测定了电磁波的波长、频率、传播速度，用实验证明了电磁波也能发生反射、折射、衍射、干涉等现象，从而充分证明了电磁波理论的正确性。同时，也为今后的无线电技术的应用奠定了实验基础。学习活动四：麦克斯韦理论在物理发展史上的意义阅读课本相关内容【课堂小结】问题1:麦克斯韦电磁理论有哪些基本内容？问题2:电磁波是如何形成的？问题3:与机械波相比，电磁波具备哪些特点？【板书设计】第二节电磁场和电磁波1. 变化的磁场产生电场2. 变化的电场产生磁场3. 电磁场一传播一电磁波 电磁波是横波

10、 波速：真空中v=c=3.0x108m/sv与介质及频率都有关系 电磁波的传播：不需介质，可在真空中传播，电磁能伴随电磁波一起传播课堂反馈1. 关于电磁场理论，下列说法中正确的是（D）A. 在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D. 周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场2. 如图所示的四种电场中，哪一种能产生电磁波（D）3个带正电粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图所示，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的（B）A. 动能不变B.动能增大C.动能减小D.

11、以上情况都可能4将右图所示的带电的平行板电容器C的两个极板用绝缘工具缓缓拉大板间距离的过程中，在电容器周围空间（A）A. 会产生变化的磁场厂匚B. 会产生稳定的磁场C. 不产生磁场D. 会产生周期性变化的磁场课后测评1.下列关于电磁场的说法中正确的是（BCD）A. 只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B. 任何变化的电场周围一定有磁场C. 振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场D. 电磁波的理论在先，实践证明在后2下列关于电磁波的叙述中，正确的是（AC）A. 电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B. 电磁波在任何介质中传播速度均为3.0x108m/sC. 电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短D. 电磁波不能产生干涉、衍射现象3. 关于电磁场和电磁波，正确的说法是（BC）A. 只有不均匀变化的磁场，才能在其周围空间产生电场B. 电磁波的频率等于激起电磁波的振荡电流的频率C. 电磁波能脱离电荷而独立存在D. 电磁波的传播速度一定是3x108m/s4. 关于电磁波传播速度