電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用 教案 【新教材教學設(shè)計要素全覆蓋】人教版(2019)高中物理必修三

電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用〖教材分析〗從理論上說，電磁學的核心內(nèi)容就是電磁場的概念和麥克斯韋的電磁場方程。本節(jié)的內(nèi)容是非常的抽象，學習起來有一定的難度，對于麥克斯韋的電磁場理論，只要知道這兩個觀點即可。電磁波的應用就非常的形象了，在生活中有大量的應用。通過這一點可以培養(yǎng)學生，把物理融于生活的情懷，激發(fā)學習熱情?！冀虒W目標與核心素養(yǎng)〗物理觀念：了解麥克斯韋電磁場理論的主要觀點，知道電磁波的概念以及物質(zhì)性。能有波長公式進行相應的計算?？茖W思維：實物粒子是物質(zhì)存在的一種形式，場是物質(zhì)存在的另一種形式。明白電磁波的傳遞方式，構(gòu)建相應的物理模型?？茖W探究：能夠辨別生活中的電磁波的使用情況，大致了赫茲捕捉電磁波的實驗?？茖W態(tài)度與責任：通過麥克斯韋電磁場理論的學習感悟自然界的對稱、和諧美；認識到電磁波存在于生活的方方面面；感悟科技對生活的影響?！冀虒W重點與難點〗重點：麥克斯韋電磁場理論難點：電磁波的特性，波長、波速、頻率的關(guān)系?！冀虒W準備〗多媒體課件?！冀虒W過程〗一、新課引入展示圖片：古代和現(xiàn)代通信工具。電磁波為信息的傳遞插上了翅膀。廣播、電視、移動通信等通信方式，使古代人"順風耳、千里眼"的夢想變成了現(xiàn)實。那么，電磁波是怎樣發(fā)現(xiàn)的呢?二、新課教學（一）電磁場在前面的學習中，你已經(jīng)知道奧斯特搶先發(fā)現(xiàn)了電生磁，緊接著法拉第發(fā)現(xiàn)了磁生電，從而發(fā)展出了電磁學。之后麥克斯韋站在兩位大師的肩膀上，利用數(shù)學工具，歷經(jīng)千辛萬苦創(chuàng)立了靜典的電磁場理論，為電磁學樹立了耀眼的豐碑。電磁場理論有兩個基本觀點。第一點變化的磁場能在周圍空間產(chǎn)生電場。1.變化的磁場產(chǎn)生電場在變化的磁場中放一個閉合電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路里會產(chǎn)生感應電流。這是法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應現(xiàn)象。麥克斯韋進一步想到∶既然產(chǎn)生了感應電流，一定是有了電場，它促使導體中的自由電荷做定向運動；即使在變化的磁場中沒有閉合電路，同樣會在空間產(chǎn)生電場。因此，麥克斯韋認為∶這個現(xiàn)象的實質(zhì)是變化的磁場產(chǎn)生了電場。這個電場我們之前學習過，叫做感生電場。既然變化的磁場能產(chǎn)生電場，那變化的電場能否產(chǎn)生磁場嗎？可以這就是第二點。2.變化的電場產(chǎn)生磁場麥克斯韋確信自然規(guī)律的統(tǒng)一性與和諧性，相信電場與磁場的對稱之美。他大膽地假設(shè)∶變化的電場就像導線中的電流一樣，會在空間產(chǎn)生磁場，即變化的電場產(chǎn)生磁場。就在一個電容器里通上交變電流后，檢測到了磁場的存在。3.電磁場體會這兩個基本觀點，你就會發(fā)現(xiàn)變化是關(guān)鍵詞。必須得有變化，恒定的磁場不會產(chǎn)生電場，恒定的電場也不會產(chǎn)生磁場。也就是說，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一體。稱為電磁場。它非常特殊，既不是電場也不是磁場，更不是電場和磁場的疊加，而是電場和磁場相互依賴，形成不可分割的整體。（二）電磁波1.偉大的預言基于以上兩個觀點，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，那么它就在空間引起周期性變化的磁場；這個變化的磁場又引起新的變化的電場。于是，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播。一個偉大的預言誕生了——空間可能存在電磁波。2.電磁波的傳播動態(tài)圖展示：聲波和水波的傳播過程。我們熟悉聲波和水波，耳朵能夠聽到聲波是因為耳朵和聲源之間有空氣，水波的傳播則需要水。空氣、水是聲波和水波傳播的介質(zhì)。水波和聲波的傳播都離不開介質(zhì)。與這些波不同，電磁波可以在真空中傳播，這是因為電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互"激發(fā)"。即：電磁波可以在真空中傳播，不需要介質(zhì)。3.電磁波的傳播速度那么，電磁波以多大的速度傳播?（動態(tài)圖展示光速）麥克斯韋推算出一個出人意料的答案∶電磁波的速度等于光速!他還由此提出了光的電磁理論∶光是以波動形式傳播的一種電磁振動。遺憾的是，麥克斯韋英年早逝，沒有看到科學實驗對電磁場理論的證實。把天才的預言變成世人公認的真理的人，是德國科學家赫茲。4.赫茲證實了電磁波的預言1886年，赫茲通過實驗捕提到了電磁波，證實了麥克斯韋的電磁場理論，為無線電技術(shù)的發(fā)展開拓了道路。那他是怎么做到的呢？做一做：捕捉電磁波，播放視頻。（三）電磁波譜1.波的特性畫一個水波浪線，觀察在一列水波中，我們把凸起的最高處叫作波峰;凹下的最低處叫作波谷。鄰近的兩個波峰（或波谷）的距離叫作波長。在1s內(nèi)有多少次波峰（或波谷）通過，波的頻率就是多少。水波不停地向遠方傳播，用來描述波傳播快慢的物理量叫作波速。2.波速、波長、頻率的關(guān)系波速=波長×頻率可以把波長看成位移，頻率與時間周期的關(guān)系是倒數(shù)。這和我們以前學習過的的，是一致的。對于電磁波，有同樣的關(guān)系。如果用λ表示電磁波的波長，f表示它的頻率，那么，電磁波的波速c與λ、f的關(guān)系是c=λf我們知道光在真空中的傳播速度是，30萬米每秒。電磁波在真空中的速度也等于光速，即c=3×108m/s3.電磁波譜按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。①可見光只是電磁波中的一小部分②不同的電磁波由于具有不同的頻率，才具有不同的特性。利用這些特性，電磁波在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應用。（四）電磁波的能量麥克斯韋預言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，這說明電磁波是一種客觀存在的物質(zhì)。①生活中常用微波爐來加熱食物。②光是一種電磁波——傳播著的電磁場，光具有能量。③電臺發(fā)射的電磁波在收音機的天線里感應出了電流，有電流就有能量。（五）電磁波通信展示圖片：闡述現(xiàn)代通信。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和智能手機的出現(xiàn)，負責通話的電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相互滲透、相互兼容，逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)?！及鍟O(shè)計〗13.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用一、電磁場1.變化的磁場產(chǎn)生電場2.變化的電場產(chǎn)生磁場3.變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一場。稱為電磁場。二、電磁波1.麥克斯韋預言電磁波的存在，赫茲證明了電磁波的存在。2.電磁波可以在真空中以光速在傳播，不需要介質(zhì)。3.光也是一種電磁波。三、電磁波譜1.波速=波長×頻率c=λf2.按波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。3.可見光只是電磁波中的一小部分4.不同的電磁波由于具有不同的頻率，才具有不同的特性。四、電磁波的能量五、電磁波通信〖教學反思〗電磁波的知識是非常抽象的，但是生活中的電