2023年電磁波的發(fā)現(xiàn)課件

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1、理解麥克斯韋電磁場理論的兩個支柱：變化的磁場產(chǎn)生電場、變化的電場產(chǎn)生磁場。了解變化的電場和磁場相互聯(lián)系形成同一的電磁場。

2、了解電磁場在空間傳播形成電磁波。

3、了解麥克斯韋電磁場理論以及赫茲試驗在物理學(xué)進(jìn)展中的貢獻(xiàn)。體會兩位科學(xué)家討論物理問題的思想方法。

過程：

一、宏大的預(yù)言

說明：法拉第發(fā)覺電磁感應(yīng)現(xiàn)象那年，麥克斯韋在蘇格蘭愛丁堡四周誕生，從小就表現(xiàn)出了驚人的數(shù)學(xué)和物理天賦，他從小喜愛科學(xué)，喜愛思索，1854年從劍橋高校畢業(yè)后，細(xì)心研讀了法拉第的著作，法拉第關(guān)于“場”和“力線”的思想深深吸引了麥克斯韋，但麥克斯韋也發(fā)覺了法拉第定性描述的弱點，那就是不能定量的描述電場和磁場的關(guān)系。因此，這位初出茅廬的科學(xué)家打算用他的數(shù)學(xué)才能來彌補(bǔ)。1860年初秋，麥克斯韋特意去訪問法拉第，兩人雖然在年齡上相差四十歲，在性情、愛好、特長方面也迥然各異，可是對物質(zhì)世界的看法卻產(chǎn)生了共鳴。法拉第鼓舞麥克斯韋：“你不應(yīng)停留在數(shù)學(xué)解釋我的觀點”，而應(yīng)當(dāng)突破它。

說明：麥克斯韋學(xué)習(xí)了庫侖、安培、奧斯特、法拉第、亨利的討論成果，結(jié)合了自己的制造性工作，最終建立了經(jīng)典電磁場理論。

說明：法拉第電磁感應(yīng)定律告知我們：閉合線圈中的磁通量發(fā)生變化就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，我們知道電荷的定向移動形成電流，為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？肯定是有了感應(yīng)電場，因此，麥克斯韋認(rèn)為，這個法拉第電磁感應(yīng)的實質(zhì)是變化的'磁場產(chǎn)生電場，電路中的電荷就在這個電場的作用下做定向移動，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。即使變化的磁場四周沒有閉合電路，同樣要產(chǎn)生電場。變化的磁場產(chǎn)生電場，這是一個普遍規(guī)律

說明：自然規(guī)律存在著對稱性與和諧性，例如有作用力就有反作用力。既然變化的磁場能夠產(chǎn)生電場，那么變化的電場能否產(chǎn)生磁場呢？麥克斯韋大膽地假設(shè)，變化的電場能夠產(chǎn)生磁場。

問：什么現(xiàn)象能夠說明變化的電場能夠產(chǎn)生磁場？（例如通電螺線管中的電流發(fā)生變化，那么螺線管內(nèi)部的磁場要發(fā)生變化）

說明：依據(jù)這兩個基本論點，麥克斯韋推斷：假如在空間在空間某區(qū)域中有不勻稱變化的電場，那么這個變化的電場能夠引起變化的磁場，這個變化的磁場又引起新的變化的電場這樣變化的電場引起變化的磁場，變化的磁場又引起變化的電場，變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)傳播就形成了電磁波。

二、電磁波

問：在機(jī)械波的橫波中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向之間有何關(guān)系？（兩者垂直）

說明：依據(jù)麥克斯韋的理論，電磁波中的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度相互垂直，而且兩者均與電磁波的傳播方向垂直，電磁波是橫波。

問：電磁波以多大的速度傳播呢？（以光速C傳播）

問：在機(jī)械波中是位移隨時間做周期性變化，在電磁波中是什么隨時間做周期性變化呢？（電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B）

三、赫茲的電火花

說明：德國科學(xué)家赫茲證明白麥克斯韋關(guān)于電磁場的理論

第一節(jié)、電磁波的發(fā)覺

板書設(shè)計

一、宏大的預(yù)言

1、變化的磁場產(chǎn)生電場

變化的電場產(chǎn)生磁場

2、變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)傳播形成電磁波

二、電磁波

1、電磁波是橫波，E和B相互垂直，而且兩者均與電磁波的傳播方向垂直÷

2、電磁波以光速C傳播）

宇宙速度

人造衛(wèi)星宇宙速度

教材分析

本節(jié)重點敘述了人造衛(wèi)星的放射原理，推導(dǎo)了第一宇宙速度,并介紹了其次、第三宇宙速度。人造衛(wèi)星是萬有引力定律在天學(xué)上應(yīng)用的一個特別重要實例，是人類制服自然的見證，體現(xiàn)了學(xué)問的力氣，是同學(xué)學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科技學(xué)問的一個極好素材。教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論，更是在其中滲透了許多討論實際物理問題的物理方法。同學(xué)通過行星的運(yùn)動一節(jié)已經(jīng)知道了行星的運(yùn)動規(guī)律，因此在分析人造衛(wèi)星的運(yùn)動學(xué)特點，和動力學(xué)特點可實行類比的方法，近而進(jìn)一步理解應(yīng)用萬有引力定律分析天體運(yùn)動的方法。因此，本節(jié)是“萬有引力定律與航天”中的重點內(nèi)容，是同學(xué)進(jìn)一步學(xué)習(xí)、討論、探究天體物理問題的理論基礎(chǔ)。另外，同學(xué)通過對人類在宇宙航行領(lǐng)域中的宏大成就及我國在航天領(lǐng)域成就的了解，增加同學(xué)的民族自信念和驕傲感。

學(xué)情分析

同學(xué)已把握了運(yùn)動的合成與分解、牛頓運(yùn)動定律、圓周運(yùn)動等節(jié)的理論。并在本之前學(xué)習(xí)了天體的運(yùn)動，和萬有引力定律的學(xué)問，能運(yùn)用萬有引力定律揭示一些天體運(yùn)動的特點。同學(xué)可以類比行星運(yùn)動的特點原理自己分析人造衛(wèi)星的規(guī)律。另外同學(xué)也可以利用前面的學(xué)問和對宇宙神秘的奇怪心探究人造衛(wèi)星的放射及宇宙速度。同學(xué)可以通過聯(lián)想上一所學(xué)的對平拋物體的運(yùn)動的處理方法探究牛頓的思索，以地心為參考系平拋出去的物體從空間運(yùn)動效果上可分解為指向地心的自由落體運(yùn)動和繞地心的勻速圓周運(yùn)動。而這兩個分運(yùn)動都是變速度運(yùn)動，它們都需要一個指向地心的力維持它們各自的運(yùn)動狀態(tài)。因此萬有引力就有要轉(zhuǎn)變兩個運(yùn)動狀態(tài)的效果，即要既要產(chǎn)生自由落體加速度又要產(chǎn)生向加速度。當(dāng)萬有引力只能供應(yīng)向心力時，自由落體加速度就變成零，這樣平拋出去的物體就落不下了，