【高中物理】第一节-电磁波的发现.doc

第一节 电磁波的发现教学目标：（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（导入画面）教师：大家看到的画面是“神舟六号”发射场面神舟六号”上天后，人们是怎样知道它到达预定的地点呢？学生：通过无线电波教师：无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，可以说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”就是现代文明的神经中枢，或者叫现代化的代名词那么，电磁波是什么？它是怎样产生的？它有什么性质？怎样利用它传递信号？这一章就要讨论这些问题今天我们就从电磁波的发现开始学习二）新课教学1、伟大的预言（教师首先向学生介绍麦克斯韦的生平简介，激发学生的好奇心和求知欲。

麦克斯韦（James Clark Mexwell，1831~1879）是英国的理论物理学家、数学家1831年6月13日生于英国爱丁堡他的父亲是一个科学家，他从小就受到科学的熏陶，15岁时向英国皇家学会递交数学论文，发表在《爱丁堡皇家学会学报》上，第一次显露出他出众的才华1847年，考入爱丁堡大学学习数学和物理学1850年转入剑桥大学，1854年毕业后留校工作，1856~1865年，他先后在阿丁见大学和伦敦皇家学院任教1871年，麦克斯韦任剑桥物理实验室主任，1874年，他主持建立的卡文迪许实验室竣工，任该实验室首任主任1879年11月5日，麦克斯韦在剑桥逝世麦克斯韦在电磁场理论方面的工作深受法拉第的影响他信服法拉第的思想，决心为法拉第的场的概念提供数学方法的基础尤其是他在伦敦皇家学院任教期间，有机会拜访了法拉第以后，更加强了他的这种信念年轻的麦克斯韦以他卓越的数学才能和严密的逻辑推理，对法拉第的直观形象的电磁场理论加以高度概括，并总结了当时电磁学的研究成果，建立了电磁场方程，确立了电磁场理论1）变化的磁场产生电场演示实验装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。

提出问题：小灯泡为什么能发光？学生回答：由于交变电流产生的磁场在不断变化，所以穿过线圈的磁通量不断变化，圈中产生感应电动势，形成感应电流，小灯泡发光继续提问：电路（线圈）中的电荷为什么能够定向移动呢？学生回答：受电场力教师总结：上述实验表明，变化的磁场圈里形成电场教师提问：若线圈断开，线圈中有电流、电场吗？学生回答：有电场，无电流继续提问：若线圈被拿走，它原来所处的空间有电场吗？（学生对此问题可能难以回答，但这时提出变化的磁场能在其空间产生电场已是水到渠成的时候教师：由上面的电磁感应现象，我们可以很自然的提出一个假设：变化的磁场产生电场麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关（如图甲、乙所示）2）变化的电场产生磁场教师：麦克斯韦根据电现象与磁现象的相似性和变化的磁场能产生电场的现象，提出了另一个大胆的假设：变化的电场也能产生磁场教师：总结上述两个结论，麦克斯韦认为，变化的电场和磁场是互相联系的，形成一个统一的电磁场麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。

电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播于是一个伟大的预言诞生了――空间可能存在电磁波［课件演示：电磁场由发生区域向远处的传播――电磁波］2、电磁波教师：机械波有横波和纵波之分，且能够传递能量；能发生反射、折射、干涉和衍射；靠介质传播，波速v=λf类比机械波的特点，我们可以得出电磁波的特点：（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，并且都与波的传播方向垂直，即电磁波是横波光是一种电磁波在前面学习的光的偏振现象已经证明了这一点如上图所示［课件演示：电磁场方向间的关系］（2）电磁波可以在真空中传播，向周围空间传播电磁能，在传播过程中，电磁波能发生反射、折射、干涉和衍射3）三个特征量的关系：v=λf在真空中v=3.0108 m/s教师：麦克斯韦电磁场理论的建立具有伟大的历史意义，足以根牛顿力学体系相媲美，它是物理学发展史中的一个划时代的里程碑3、赫兹的电火花教师：麦克斯韦的电磁场理论还只是一个预言还有待于科学实验的证明是赫兹把这个天才的预言变成了世人公认的真理引导学生阅读教材，了解赫兹证实电磁波存在的探索历程）教师可以向学生介绍赫兹的生平简介（见附录），激发学生求知上进的热情，对学生进行物理情感教育。

三）课堂小结本节主要学习了麦克斯韦电磁场理论的主要内容知道了麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场还知道了变化的电场和磁场相互联系，形成一个统一的场，即电磁场电磁场由发生区域向远处的传播形成电磁波电磁波中的电场与磁场相互垂直，且二者均与波的传播方向垂直，即电磁波是横波四）布置作业完成“问题与练习”中的题目附：备课资料赫兹生平（Heinrich Rudolf Hertz 1857~1894）赫兹是德国物理学家，1857年2月22日出生于汉堡在求学时代，他就被光学和力学实验所吸引1878年转入柏林大学，1879年在物理竞赛中成绩出众，获金质奖章，第二年获博士学位，当了亥姆霍兹的助手1885年任卡尔斯鲁高等工业学院物理学教授，1889年接替克劳修斯任波恩大学理论物理学教授，同年当选为柏林科学院通讯院士赫兹在物理学上最主要的贡献是用实验成功地证明了电磁波的存在，并且完善了麦克斯韦的电磁场理论1888年10月，赫兹在卡尔斯鲁高等工业学院物理实验室用放电线圈做火花放电实验，偶然发现和放电线圈靠得很近的另一个开口的绝缘线圈中有电火花跳过这引起了他的注意，立即想起以前亥姆霍兹曾提出让他研究验证麦克斯韦电磁场理论的问题。

他设计了一个装置来进行实验.他在感应圈C的两个电极上各接一根30 cm长的铜棒A、B，每根铜棒一头各接一个黄铜小球，另一头接边长为40 cm的正方形黄铜板，让两个黄铜小球相对着，组成发生器当通电时，发生器的铜球间产生高频振荡火花另外，他用一段导线弯成环状，两端各接一个铜球作为检波器（如上图），检波器距离电磁波发生器10 m. 发生器的两个铜球间产生电火花时，他在检波器的两个铜球间隙也看到了电火花赫兹用这样简单的仪器成功地证明了电磁波的存在赫兹的实验报告轰动了科学界之后，赫兹又设计实验，利用一块锌板反射电磁波，并利用入射波和反射波叠加后产生的驻波波长和发生器振荡频率计算出电磁波的波速最后的计算结果与麦克斯韦预料的完全相同——等于光速赫兹还通过实验确认电磁波是横波，具有光波的一切特征：能产生反射、折射、衍射、干涉和有偏振性，从而全面验证了光的电磁理论的正确性1890年以后，赫兹整理了麦克斯韦的理论，进一步完善了麦克斯韦方程组，使其更加优美、对称，成为麦克斯韦方程组的现代形式赫兹还首先发现了光电效应现象，这一发现后来成为爱因斯坦建立光量子理论的实验基础赫兹因骨癌于1894年元旦过早地逝世，年仅37岁.他的导师亥姆霍兹赞扬他“才华横溢、性格坚毅，用自己短暂的一生解决了一个世纪以来许多科学家所没有解决的一系列重要的问题”。

赫兹的实验为无线电技术的发展开辟了新的道路，他被誉为无线电通讯的先躯后人为了纪念他，用他的名字命名频率的单位高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧那么，高中物理考试答题技巧及注意事项有哪些呢？下面和小编一起来看看吧！高中物理考试答题技巧选择题的答题技巧解答选择题时，要注意以下几个问题：（1）注意题干要求，让你选择的是“不正确的”、“可能的”还是“一定的”2）相信第一判断：只有当你发现第一次判断肯定错了，另一个百分之百是正确答案时，才能做出改动，而当你拿不定主意时千万不要改特别是对中等程度及偏下的同学尤为重要切记：每年高考选择题错误率高的不是难题，而是开头三个简单题不要再最简单的地方，轻敌栽坑！实验题的做题技巧（1）实验题一般采用填空题或作图题的形式出现填空题：数值、单位、方向或正负号都应填全面；作图题：①对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点②对电学实物图，则电表量程、正负极性，电流表内、外接法，变阻器接法，滑动触头位置都应考虑周全③对光路图不能漏箭头，要正确使用虚、实线，各种仪器、仪表的读数一定要注意有效数字和单位；实物连接图一定要先画出电路图（仪器位置要对应）；各种作图及连线要先用铅笔（有利于修改），最后用黑色签字笔涂黑。

切记：游标卡尺、螺旋测微器、多用电表的读数历来都是考察的重点切记：选择题有8-10分是送你的，但你可能拿不到（单位、有效数字、小数点后保留几位、坐标原点等）2）常规实验题：主要考查课本实验，几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析，解答常规实验题时，这种题目考得比较细，要在细、实、全上下足功夫3）设计型实验重在考查实验的原理要求同学们能审清题意，明确实验目的，应用迁移能力，联想相关实验原理在设计电学实验时，要把安全性【所谓的安全不是对人来说，而是对仪器来说的】放在第一位，同时还要尽可能减小实验的误差【误差从偶然和系统两个方面考虑，系统免不了，偶然可减小】，避免出现大量程测量小数值的情况计算题的答题技巧（1）仔细审题，明确题意每一道计算题，首先要认真读题，弄清题意审题是对题目中的信息进行搜索、提取、加工的过程在审题中，要特别重视题中的关键词和数据，如静止、匀速、 最大速度、一定、可能、刚好等一个较为复杂的运动过程要分解成几个不同的阶段否则，一旦做题方向偏了，只能是白忙一场2）敢于做题，贴近规律解题就是建立起与未知数数量相等的方程个数，怎样建立方程呢？方程蕴含在物理过程中以及整个过程的各个阶段中，存在于状态或状态变化之中；隐藏在约束关系之中。

应由题目中的物理现象及过程所对应的或贴近的物理规律，建立主体关系式3）敢于解题，深于研究遇到设问多、信息多、过程复杂的题目，在审题过程中，若明确了某一阶段的情景，并列出了方程要敢于先把结果解出来，这对完全理顺题意起着至关重要的作用很多情况下第二阶段的情景要由第一阶段的结果来判定，所以第一阶段的结果成为打通障碍的重要武器4）答题要规范，得分有技巧①简洁文字说明与方程式相结合②尽量用常规方法，使用通用符号③分步列式，不要用综合或连等式④对复杂的数值计算题，最后结果要先解出符号表达，再代入数值进行计算高中物理考试注意事项。