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電磁波的教學(xué)設(shè)計
電磁波的教學(xué)設(shè)計
師生互動活動設(shè)計:
教師先通過實驗引入,啟發(fā)學(xué)生思考、想象,總結(jié)麥克斯韋理論,再利用哲學(xué)中相互聯(lián)系的規(guī)律理解掌握電磁場理論.結(jié)合課本講解電磁波概念,類比機械波,理解電磁波傳播規(guī)律.
教學(xué)步驟:
一、引言:人類認識客觀世界,發(fā)現(xiàn)新的事物,常有兩種方式,一種是從生產(chǎn)實踐、科學(xué)實驗中觀察分析后發(fā)現(xiàn)新的事物,另一種是從科學(xué)理論出發(fā),預(yù)言新的事物存在.電磁波的發(fā)現(xiàn),屬于后一種.麥克斯韋從電磁場理論出發(fā),運用了較為深奧的數(shù)學(xué)工具,得到了描述電磁場特性的規(guī)律,并預(yù)言了電磁波的存在.XX年后,他的學(xué)生赫茲用實驗方法證實了麥克斯韋的偉大預(yù)言,發(fā)射并接收了電磁波,從而開創(chuàng)了無線電技術(shù)的新時代.我們現(xiàn)在粗略地介紹了一下麥克斯韋的這個理論.
二、教學(xué)過程
l、麥克斯韋的理論要點一:變化的磁場產(chǎn)生電場
演示實驗
裝置如圖所示,當(dāng)穿過螺線管的磁場隨時間變化時,上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光.
。1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢說明了什么?
麥克斯韋認為變化的磁場在線圈中產(chǎn)生電場,正是這種電場(渦旋電場)在線圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動,引起了感應(yīng)電流.
。2)如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈,線圈中還會有電流、電場嗎?
引導(dǎo)學(xué)生思考后回答,有電場、無電流.
。3)想象線圈不存在時線圈所在處的空間還有電場嗎?(有)
。4)總結(jié)說明,麥克斯韋認為線圈只不過用來顯示電場的存在,線圈不存在時,變化的磁場同樣在周圍空間產(chǎn)生電場,即這是一種普遍存在的現(xiàn)象,跟閉合電路是否存在無關(guān).
2、變化的電場產(chǎn)生磁場
我們知道,電流周圍存在著磁場,麥克斯韋研究了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似和聯(lián)系.經(jīng)過反復(fù)思考提出一個假設(shè),變化的電場產(chǎn)生磁場,這一點,我們從哲學(xué)上知道,事物之間是相互聯(lián)系的,可以相互轉(zhuǎn)化。
比如根據(jù)麥克斯韋的理論,在給電容器充電的時候,不僅導(dǎo)體中電流要產(chǎn)生磁場,而且在電容器兩極板問周期性變化著的電場周圍也要產(chǎn)生磁場。
3、電磁場、電磁波
。╨)概念
麥克斯韋根據(jù)自己的理論進一步預(yù)言,如果在空間某域中有周期性變化的電場,那么,這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場,這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場……可見,變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系的,形成一個不可分離的統(tǒng)一體,這就是電磁場,這種變化的電場和變化的磁場總是交替產(chǎn)生,并且由發(fā)生的區(qū)域向周圍空間傳播.見課本圖19—10,電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播就是電磁波.
。2)電磁波的特點
、偈菣M波:用課本p270圖19-10說明
、谑俏镔|(zhì)波,真空中也能傳播,能獨立存在(與機械波不同)
③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性
。1)波速公式( )
電磁波在真空中速度等于光速.
三、總結(jié)、擴展
麥克斯韋的電磁場理論
1、變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場,變化的電場能夠在周圍產(chǎn)生磁場。
2、均勻變化的磁場,產(chǎn)生穩(wěn)定的電場,均勻變化的電場,產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場.這里的“均勻變化”指在相等時間內(nèi)磁感應(yīng)強度(或電場強度)的變化量相等,或者說磁感應(yīng)強度(或電場強度)對時間變化率一定。
3、不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場,不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場。
4、振蕩的(即周期性變化的)磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場,振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場。
5、變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系著,形成一個不可分離的統(tǒng)一體,這就是電磁場,向周圍空間傳播就是電磁波。
四、板書設(shè)計
電磁場 電磁波
一、麥克斯韋電磁場理論
1、變化的磁場產(chǎn)生電場
2、變化的電場產(chǎn)生磁場
3、電磁場的概念
二、電磁波
1、電磁波的產(chǎn)生
2、電磁波的特點
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