人教版高中物理选修1-1《一、电磁波的发现》教学设计2

电磁波的发现

(一)知识与技能

1.知道麦克斯韦电磁场理论的重要地位。

2.知道麦克斯韦电磁场理论的主要内容。

3.知道电磁波的特点。

4.知道赫兹实验及其重要意义。

(二)过程与方法

通过对电磁波发现过程的了解，认识规律的普遍性与特殊性，培养学生的逻辑推理和类比推理能力。

(三)情感、态度与价值观

培养学生崇尚科学、献身科学的精神。

教学重点:变化的磁场产生电场。

教学难点:变化的电场产生磁场。

教学方法:演示推理和类比推理

教学用具:学生电源一台，电磁铁一块，多匝线圈、灯座、小灯泡各一个，导线若干，多媒体课件

教学过程

(一)引入新课

【教师站在讲桌后面】

师：2013年6月13日，“神舟十号”飞船再会“天宫一号”，请大家思考一下：航天飞机控制中心是通过什么技术对“神州十号”下达指令的呢？我们坐在家中能听广播、看电视，请问声音和图像是怎样产生的呢？它们是以何种形式完成从电台向我们的接收器收音机和电视机转移的呢？

【教师站在讲桌后面】

师：带着这些问题，我们来学习第四章的第一节《电磁波的发现》【说完后板书：电磁波的发现】

【教师站在讲桌后面】

师：首先我们来场时空旅行，穿越时空隧道来认识一下法拉第先生。【教师退到白板旁边面向全体学生，法拉第的扮演者走到讲台旁边（远离白板的一边），先自我介绍再介绍器材】

法：大家好，我是法拉第，既然电流可以产生磁场，那么我坚信磁场一定也可以产生电流，虽然我失败了许多次，但我相信今天一定可以成功。这里有两个线圈共同绕在一个铁芯上，我先连接好测量电路，我用线圈的最外面的两个接线柱与灵敏电流计连成一个回路，我再把另一个线圈最外面的两个接线柱与干电池连成一个回路，电流计的指针发生偏转了吗？【停顿2秒，等待学生回答：发生偏转了】

法：1831年8月29日真是一个伟大的日子，我的抓紧记在我的日记上。【拆完电路，把仪器放在门口处，再坐到讲桌后假装记在日记上】

旁白：1831年6月13日，著名的物理科学家麦克斯韦诞生在英国的爱丁堡。光阴荏苒，日月如梭，转眼间29年过去了，1860年初秋，已经小有名气的麦克斯韦专门拜访了法拉第先生。【麦克斯韦的扮演者登场，在学生课桌旁边“拍手”当做敲门】

法：请进。

麦：你好，法拉第先生，我是您忠实的崇拜者麦克斯韦，您所提出的“场”和“力线”这两个概念深深地吸引了我。

法：年青人，你不应停留在用数学解释我的观点，而应该突破它，未来是你的，这个位子也是你的。

麦：谢谢你的鼓励，我一定会继续努力的。【法拉第起身回到自己的座位上，麦克斯韦坐到讲桌后面的位置上，假装写东西】

旁白：麦克斯韦系统总结了人类在19世纪中叶对电磁规律的研究成果，创造性地完成了麦克斯韦电磁方程组，从此宣告建立了完整的电磁场理论。

麦：我的这组方程深刻地指出：变化的磁场产生电场。【说完后板书：一、麦克斯韦电磁理论】【另起一行板书并翻页：1、变化的磁场产生电场】【另起一行画图并翻页：】

麦：在变化的磁场中放置一个闭合回路，当回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电流，所以在回路所在的空间内一定存在着能使电荷发生定向的电场，因此变化的磁场可以产生电场。关于变化我要强调两点：①均匀变化的磁场产生恒定的电场，②周期变化的磁场产生周期变化的电场。【板书并翻页：①均匀变化的磁场产生恒定的电场】【另起一行板书并翻页：②周期变化的磁场产生周期变化的电场】

麦：既然自然界中规律是统一与和谐的，我相信电场与磁场具有对称之美，因此我大胆推测：变化的电场产生磁场。【板书并翻页：2、变化的电场产生磁场】

麦：基于这两个观点：如果空间某区域有周期性变化的磁场，【用手指着黑板上的图：】，那么周期性变化磁场会产生同周期变化的电场，【在图上添上一笔，变成，】；周期性变化的电场又会产生同周期性变化的磁场，于是电场和磁场交替产生，由近及远地传播，【把：变成】，这就形成了电磁波。并且通过我的计算知道：电磁波的传播速度是30万公里每秒，而这个速度恰好是光的传播速度，因此我推测光也是一种电磁波。虽然我在理论上预言了电磁波，但是却是赫兹先生证实了它的存在。【说完后回到自己的座位上去】

师：我们现在可以简单地总结一下麦克斯韦的贡献。【手指黑板】第一建立了完整的电磁理论，即变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，第二完成了电磁光的统一。【板书：3、电、磁、光现象统一】

师：除了语言可以描述麦克斯韦的理论，我们还可以用图像来表述这个问题，我们来看这道练习题。【翻页显示习题】

师：虽然麦克斯韦预言了电磁波的存在，但是他却没有捕捉到电磁波，而捕捉到电磁波的科学家是赫兹先生，下面我们有请赫兹先生。【板书：二、赫兹的实验】

【赫兹扮演者站在讲桌旁边（远离白板的一边）介绍仪器】

赫：这套仪器包括两部分，第一步是电磁波的发射装置，这两根就是发射天线。现在我打开电源先预热几分钟。现在这个电磁波发射器正在向我们所在的空间内发射电磁波，大家感觉到了吗？【停顿2秒，等到学生回答：没有】，要想捕捉到电磁波，我们还得需要接收天线，现在我们让接收天线与灵敏电流计构成回路，看一看我们会看到什么现象？【学生会说：指针发生偏转了】【板书：】

赫：刚才我们通过灵敏电流计来探测了空间内的电磁波，接下来我们用声音来感受一下电磁波。【调节到“监听”档位，调制选择调到依次选择：音乐、1KHZ、断续】

赫：下面到了见证奇迹的时刻。我现在关掉：监听，再把档位依次由“音乐”调到“断续”。【此时接收器会依次发出不同的声音】

赫：我不但捕捉到了电磁波，而且悉心研究了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象。谢谢。【说完谢谢后回到自己座位上】

师：总而言之，麦克斯韦预言了电磁波，而赫兹证实了这一切。