物理人教版高中選修3_4電磁波的發(fā)現(xiàn)教（學(xué)）案

1、. .PAGE13 / NUMPAGES13電磁波的發(fā)現(xiàn)教材背景分析教材的地位和作用以與學(xué)情= 1 * GB3教材地位 從理論上說，電磁學(xué)的核心容就是電磁場的概念和麥克斯韋方程組，但這些容非常抽象，在中學(xué)階段還沒有很好的辦法讓學(xué)生接受，只能要求學(xué)生對電磁場理論有一個初步的定性的了解。教科書突出了電磁場理論中最核心的容：變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場；變化的電場和磁場交替產(chǎn)生傳播出去形成電磁波。= 2 * GB3作用 電磁場理論建立的歷史過程是對我們有極大啟發(fā)的激動人心的過程，適當(dāng)介紹這一歷史過程對學(xué)生有教育作用，在思想方法上也會受益。首先讓學(xué)生體會麥克斯韋電磁場理論的基本思想在物理學(xué)發(fā)

2、展中的理論意義；其次是體會科學(xué)家研究物理問題的思想方法，例如聯(lián)想、推理、類比、對稱等；還要了解赫茲實(shí)驗在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻(xiàn)以與用實(shí)驗來驗證理論的方法。= 3 * GB3學(xué)情分析 這一節(jié)的只是對學(xué)生而言是比較抽象的，學(xué)習(xí)起來有一定的難度。對麥克斯韋電磁場理論不要求大量的展開，要突出電磁波形成的條件和背景。2、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)：對電磁波與機(jī)械波的異同認(rèn)識不清。理論依據(jù)作為電磁學(xué)的奠基人之一，麥克斯韋的電磁場理論是電磁學(xué)的核心容。因此學(xué)生對麥克斯韋電磁場理論的掌握對以后電磁學(xué)其它部分的學(xué)習(xí)有很大的幫助。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能：= 1 * GB3了解發(fā)現(xiàn)電磁波的歷史背景

3、，知道麥克斯韋對電磁學(xué)的偉大貢獻(xiàn)。= 2 * GB3了解麥克斯韋電磁場理論的主要觀點(diǎn)，知道電磁波的概念與通過電磁波體會電磁場的物質(zhì)性。2、過程與方法：體驗赫茲證明電磁波存在的實(shí)驗過程與實(shí)驗方法，領(lǐng)會物理實(shí)驗對物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)意義。3、情感態(tài)度與價值觀：領(lǐng)會發(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。教法選擇和學(xué)法指導(dǎo)啟發(fā)誘導(dǎo)法、類比法理論依據(jù)提出問題，解決問題，在解決問題的過程中掌握科學(xué)的方法和物理的魅力，這是新課程的要求，也是物理教學(xué)的好方法。教師提出問題，并引導(dǎo)學(xué)生利用以前學(xué)過的知識來解決問題。教學(xué)基本流程設(shè)計容目的引入新課通過對機(jī)械波的形成與機(jī)械波的性質(zhì)的復(fù)習(xí)對電磁波的學(xué)習(xí)形成鋪墊

4、。課前預(yù)習(xí)讓學(xué)生通過自己看書回答老師提出的問題，初步了解電磁波的發(fā)現(xiàn)過程。進(jìn)行新課偉大的預(yù)言通過對麥克斯韋電磁理論的提出過程的學(xué)習(xí)體會合理預(yù)言在科學(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，體會電、磁、光在本質(zhì)上的統(tǒng)一性。赫茲的電火花驗證麥克斯韋預(yù)言的正確性，使學(xué)生體會實(shí)驗在物理學(xué)發(fā)展中的重要作用。課堂練習(xí)通過練習(xí)加深對麥克斯韋電磁理論的理解。歸納小結(jié)對本節(jié)所學(xué)知識進(jìn)行整理回顧，加深印象。作業(yè)布置進(jìn)一步鞏固本節(jié)課知識教學(xué)過程環(huán)節(jié)教學(xué)容設(shè)計意圖引入新課通過前面機(jī)械波的學(xué)習(xí)，我們對機(jī)械波有了一定的了解，請同學(xué)們會議有關(guān)機(jī)械波的知識。問：機(jī)械波是如何形成的？答：波源產(chǎn)

5、生振動，通過介質(zhì)將波源的振動形式向外傳播形成機(jī)械波。問：機(jī)械波有哪些性質(zhì)？答：機(jī)械波具有干涉、衍射、反射、折射等性質(zhì)。 上一章我們提到“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。通過對機(jī)械波知識的復(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：麥克斯韋關(guān)于電場和磁場的預(yù)言是什么？答：變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場。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。赫茲的實(shí)驗在電磁學(xué)的發(fā)展過程中有什么作用？答：赫茲的實(shí)驗驗證了電磁

6、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)了麥克斯韋的預(yù)言。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，并記下自己的疑問，使自己聽講時更有針對性。進(jìn)行新課偉大的預(yù)言= 1 * GB3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，可是為什么會有感應(yīng)電流呢？自由電荷是如何定向移動的呢？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)電場的作用下做定向移動。問：如果回路不閉合，線圈中有感應(yīng)電流嗎？有感應(yīng)電動勢嗎？有電場嗎？答：沒有感應(yīng)電流，在感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電場依然存在。問：如果空間沒有線圈

7、，還會有感應(yīng)電場嗎？答：有。麥克斯韋在對法拉第、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，同樣也會有磁場，也就是說，變化的磁場產(chǎn)生電場，但這個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。= 2 * GB3變化的電場產(chǎn)生磁場我們知道自然規(guī)律存在著對稱性與和諧性。麥克斯韋認(rèn)為電與磁也是對稱的、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，。這個假說是基于麥克斯韋對自然規(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，那么這個變化的電場

8、就在空間激發(fā)變化的磁場空間可能存在電磁波?！睘槭裁匆爸芷谛宰兓蹦?？師：這也是麥克斯韋在當(dāng)時的大膽猜想。可以由前面所學(xué)的知識類比理解。由可知，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的是均勻變化的電場，這個電場不能再激發(fā)磁場，所以不會有電磁波。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，這個周期性變化的電場再激發(fā)周期性變化的磁場，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：變化的磁場激發(fā)電場，變化的電場激發(fā)磁場；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；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；變化的電場和磁

9、場交替激發(fā)，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，由近與遠(yuǎn)向外傳播，形成電磁波。電磁波看課本14.1-3圖，觀察并回答問題= 1 * GB3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。= 2 * GB3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：= 1 * GB3電磁波在真空中的傳播速度等于光速，光是一種電磁波；= 2 * GB3電磁波的波速、波長和頻率的關(guān)系為：。麥克斯

10、韋的這個發(fā)現(xiàn)是物理學(xué)發(fā)展史上的一個里程碑，這個理論揭示了光、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沒有觀察到電磁波，這項工作由德國科學(xué)家赫茲在麥克斯韋去世20年后才得以完成。赫茲的電火花赫茲的電火花實(shí)驗的裝置如教科書圖14.1-4所示。實(shí)驗器材分為兩部分，一是產(chǎn)生電磁波的裝置與高壓感應(yīng)線圈相連的兩個金屬小球，二是探測、接收裝置諧振環(huán)，用一根粗銅絲彎成環(huán)狀，環(huán)的兩端各連一個間距可以調(diào)整的金屬小球。赫茲通過電火花實(shí)驗驗證了電磁波的存在，同時，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。1、從學(xué)生已經(jīng)學(xué)過的知識入手，步步推理，體會麥克斯韋的推理過程。2、

11、通過自然界的對稱性與和諧型，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、通過對赫茲的電火花實(shí)驗的分析使學(xué)生了解實(shí)驗對物理發(fā)展的巨大作用，同時由于此實(shí)驗證實(shí)了麥克斯韋的預(yù)言，也讓學(xué)生明白合理的猜測預(yù)言對物理發(fā)展的作用，而合理的猜測要靠對生活的敏銳觀察和非凡的數(shù)學(xué)功底做后盾，體現(xiàn)學(xué)科之間的緊密聯(lián)系。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)，他是在什么情況下提出的？為什么說他的兩個假設(shè)是正確的？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會產(chǎn)生電磁波嗎？

12、3、能否用實(shí)驗說明電磁波的存在？通過練習(xí)加深對麥克斯韋電磁場理論的理解，體會電磁波就在我們身邊，物理存在于我們?nèi)粘Ｉ畹拿總€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)驗的作用？通過問題引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本節(jié)容，加深理解。作業(yè)布置金版新學(xué)案知能形成訓(xùn)練進(jìn)一步鞏固本節(jié)知識，并掌握運(yùn)用本節(jié)知識解決實(shí)際問題的方法。板書設(shè)計14.1 電磁波的發(fā)現(xiàn)偉大的預(yù)言1、變化的磁場產(chǎn)生電場2、變化的電場產(chǎn)生磁場3、電磁波電磁波電、磁、光在本質(zhì)上的統(tǒng)一性三、赫茲的電火花 證實(shí)了電磁波的存在，測出電磁波在真空中的速度等于光速，驗證了麥克斯韋預(yù)言的正確性。教學(xué)評價分析1、評價學(xué)生的學(xué)習(xí)過程本節(jié)課在情境創(chuàng)設(shè)，分析討論中注重與實(shí)際生活與其它學(xué)科之間的聯(lián)系，讓學(xué)生體會物理于我們的日常生活息息相關(guān)，而且物理學(xué)習(xí)也與其它學(xué)科的學(xué)習(xí)密不可分。在教學(xué)過程中要注意觀察學(xué)生是否精神飽滿、興趣濃厚、探究積極，并愿意與老師、同學(xué)交流自己的想法。2、評價學(xué)生的基礎(chǔ)知識、基本技能和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力教學(xué)過學(xué)生回答問題，歸納總結(jié)等方面反饋學(xué)生對知識的理解程度，對物理技能的掌握程度和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。老師根據(jù)反饋信息適時點(diǎn)撥，同時從新課改評價理念出發(fā)，鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的觀點(diǎn)、充分質(zhì)疑，并抓住