优秀教案系列
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第2节电磁场与电磁波
教学分析
教学分析
教学目标
1.了解电磁波理论。
2.通过结合生活中各种相应现象及常识,理解变化的磁场产生电场。体会物理知识在生活中的重要应用,培养探索的精神。
3.培养学生实验探求知识的意识,增强求知欲望。
4.经过用所学的知识来解释相关现象、解决相关问题。
评价目标
1.通过学生的总结和表述掌握学生对电磁场理论的理解和记忆达成情况。
2.通过对例题的完成情况展示,检测学生对应用电磁场理论解决生活问题的目标达成情况。
3.通过对学生反馈练习的完成情况以及总结本节课的收获,检测学生对于教学目标4的达成情况。
教学重难点
重点:了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义。
难点:了解电磁波的基本特点及其发现过程,通过电磁波体会电磁场的物质性。
教学方法
理论推导法、小组合作法、讲授法。
课时安排
1课时
教学准备
多媒体课件、导学案、麦克斯韦与赫兹的生平资料等。
教学
教学设计
一、情境导入
[问题]电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去,那么,这些电磁波是怎样产生的?
图4.2-1
麦克斯韦
(1831—1879)
图4.2-2
电磁学之父:麦克斯韦简介
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(JamesClerkMaxwell,1831—1879),出生于苏格兰爱丁堡,英国物理学家、数学家,经典电动力学的创始人,统计物理学的奠基人之一。1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理,毕业于剑桥大学。他成年时期的大部分时光是在大学里当教授,最后是在剑桥大学任教。1873年出版的《论电和磁》被称为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。
二、新课讲授
探究点一电磁场
(一)麦克斯韦假设的两大观点
1.变化的磁场产生电场,这是一个普遍规律,跟闭合电路是否存在无关。
2.变化的电场产生磁场,电场就像运动的电荷,也会在空间产生磁场。
变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场
图4.2-3
(二)电磁场理论的理解——变化的磁场产生电场
[思考]如图4.2-4,交变电流产生了周期性变化的磁场,上面的线圈中能否产生电流使灯泡发光?
图4.2-4
[教师引导]1.如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中还有电流、电场吗?(有电场,无电流)
2.线圈不存在时,线圈所处的空间还有电场吗?(有电场,无电流)
3.若改成恒定的直流电,还有电场吗?(无电场)
麦克斯韦认为变化的磁场产生电场,这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。
[教师总结]1.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)。
2.“变化的磁场产生电场”,这实际上是个假设。这个假设基于电磁感应现象,是很自然的。
图4.2-5
(三)电磁场理论的理解——变化的电场产生磁场
[理解](1)电场均匀变化产生稳定磁场。
(2)电场非均匀变化产生变化磁场。
[教师说明]1.根据麦克斯韦理论,在电容器充、放电的过程中,不仅导体中的电流产生磁场,而且在电容器两极板间周期性变化着的电场也产生磁场。
2.“变化的电场产生磁场”,这是另一个假设。这个假设没有直接的实验做基础,它出于对自然规律的洞察力,是很大胆的,但却更具有创造性。
[教师总结]电磁场与电磁波的概念:根据麦克斯韦的上述两个观点可以得出,变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一的电磁场。如果在空间某区域有周期性变化的电场,就会在周围引起变化的磁场,变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播,形成了电磁波。
(四)对麦克斯韦电磁场理论的理解
1.稳定的电场不产生磁场;
2.稳定的磁场不产生电场;
3.均匀变化的电场在周围空间产生稳定的磁场;
4.均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场;
5.振荡电场产生同频率的振荡磁场;
6.振荡磁场产生同频率的振荡电场。
探究点二电磁波
1.(1)电磁波的形成过程
(2)麦克斯韦预言光也是电磁波
麦克斯韦从理论上预见,电磁波在真空中的传播速度等于光速c,由此,麦克斯韦预言了光是电磁波!他说:“我们有充分的理由断定,光本身是……按电磁波规律传播的一种电磁振动。”
2.电磁波的特点
(1)电磁波是横波,在电磁波中,每处的电场强度和磁感应强度的方向总是相互垂直,且与电磁波的传播方向垂直。
(2)电磁波的