高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊(cè)2 電磁場(chǎng)與電磁波示范課課件ppt

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4.2電磁場(chǎng)與電磁波教學(xué)設(shè)計(jì)課題 電磁場(chǎng)與電磁波單元4學(xué)科物理年級(jí)高二學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解發(fā)現(xiàn)電磁波的歷史背景，了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的主要觀點(diǎn)。2．知道電磁波的概念，通過電磁波體會(huì)電磁場(chǎng)的物質(zhì)性。3．體驗(yàn)赫茲證明電磁波存在的實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)方法，領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)發(fā)展的意義。重點(diǎn)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本內(nèi)容。難點(diǎn)電磁波的特點(diǎn)以及赫茲實(shí)驗(yàn)。 教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課由上一節(jié)任何電磁振蕩電路中，總存在能量損耗，一是電路有電阻，產(chǎn)生的內(nèi)能，也就是焦耳熱。另外，還會(huì)有一部分能量以電磁波的形式輻射出去，那么，這些電磁波是怎樣產(chǎn)生的？ 回憶上一節(jié)電磁振蕩電路中的能量損耗      溫故而知新，引入本節(jié)課題    講授新課一、電磁場(chǎng)視頻：在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，電路里就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。麥克斯韋認(rèn)為：電路里能產(chǎn)生感應(yīng)電流，是因?yàn)樽兓拇艌?chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)，電場(chǎng)促使導(dǎo)體中的自由電荷做定向運(yùn)動(dòng)。他將這種用場(chǎng)描述電磁感應(yīng)現(xiàn)象的觀點(diǎn)，推廣到不存在閉合電路的情形。1.麥克斯韋假設(shè)的觀點(diǎn)（1）變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng) 這是一個(gè)普遍規(guī)律，跟閉合電路是否存在無關(guān)。①均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)。②非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。靜止的電荷→產(chǎn)生靜電場(chǎng)電荷從靜止到運(yùn)動(dòng)→產(chǎn)生變化的電場(chǎng)那么，變化的電場(chǎng)是否也能產(chǎn)生磁場(chǎng)？（2）變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)這個(gè)假設(shè)沒有直接的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ)，它出于對(duì)自然規(guī)律的洞察力，是很大膽的，但卻更具有創(chuàng)造性。注意：恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)。變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。在電容器充、放電的過程中在電容器兩極板間周期性變化的電場(chǎng)也產(chǎn)生同頻率的周期性變化磁場(chǎng)。2.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解（1）周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同周期性變化的磁場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)；（2）周期性變化磁場(chǎng)產(chǎn)生同周期性變化的電場(chǎng)；均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)；注意：恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)；恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)。3.電磁場(chǎng)根據(jù)麥克斯韋的上述兩個(gè)觀點(diǎn)可知，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一的電磁場(chǎng)。5.電磁波的形成變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，形成電磁波。視頻：電磁波的形成二、電磁波1.電磁波的特點(diǎn)（1）電磁波則不需要任何介質(zhì)，在真空中也能傳播。電磁波的傳播，靠的是電和磁的相互“感應(yīng)”，而不是靠介質(zhì)的機(jī)械傳遞。（2）電磁波的速度電磁波在真空中的傳播速度等于光速c，由此，麥克斯韋預(yù)言了光是電磁波。（3）電磁波是橫波根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，電磁場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。沿z軸傳播的電磁波2. 赫茲證實(shí)電磁波的存在實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)器材拋光的金屬小球、感應(yīng)圈、彎成環(huán)狀的導(dǎo)線赫茲自制的實(shí)驗(yàn)裝置（2）實(shí)驗(yàn)步驟①儀器中有一對(duì)拋光的金屬小球，兩球之間有很小的空氣間隙。將兩個(gè)球連接到產(chǎn)生高電壓的感應(yīng)圈的兩端時(shí)，觀察發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩球之間就出現(xiàn)了火花放電。②把導(dǎo)線彎成環(huán)狀，導(dǎo)線兩端安裝兩個(gè)金屬小球，小球之間有空隙的導(dǎo)線環(huán)放在距感應(yīng)圈不太遠(yuǎn)的位置時(shí)，觀察發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)小球間也跳過了火花。（3）視頻：赫茲實(shí)驗(yàn)電磁波從發(fā)射器到達(dá)了接收器。思考討論：當(dāng)感應(yīng)圈兩個(gè)金屬球間有火花跳過時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)小球間也跳過了火花，這個(gè)過程是怎樣發(fā)生的呢？參考答案：當(dāng)與感應(yīng)圈相連的兩個(gè)金屬球間產(chǎn)生電火花時(shí)，周圍空間出現(xiàn)了迅速變化的電磁場(chǎng)。這種變化的電磁場(chǎng)以電磁波的形式在空間傳播。當(dāng)電磁波到達(dá)導(dǎo)線環(huán)時(shí)，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得導(dǎo)線環(huán)的空隙中也產(chǎn)生了火花，說明這個(gè)導(dǎo)線環(huán)接收到了電磁波。3.赫茲的實(shí)驗(yàn)成就赫茲在以后的一系列實(shí)驗(yàn)中：（1）赫茲觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象。（2）測(cè)得電磁波在真空中的速度等于光速c，證明了電磁波與光的統(tǒng)一性，赫茲證實(shí)了麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論。（3）赫茲的實(shí)驗(yàn)為無線電技術(shù)的發(fā)展開拓了道路。4. 電磁場(chǎng)的物質(zhì)性電磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換就是電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量的轉(zhuǎn)換，因而電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程，傳播過程就是能量傳播的過程。5.物質(zhì)存在的兩種形式當(dāng)麥克斯韋提出電磁場(chǎng)理論并被赫茲的實(shí)驗(yàn)證實(shí)以后，電磁場(chǎng)就像光一樣真實(shí)了。①一種是由原子和分子構(gòu)成的實(shí)物，②另一種則是以電磁場(chǎng)為代表的場(chǎng)。科學(xué)漫步   麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的建立麥克斯韋首先從類比研究入手，借用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具表述法拉第的“力線”；后來，為了進(jìn)一步說明“力線”的分布和性質(zhì)，他轉(zhuǎn)而建立新的模型并提出位移電流與電磁波的概念；最后，他把電磁場(chǎng)作為客體放在核心位置，總結(jié)出麥克斯韋方程組，建立了完整的電磁場(chǎng)理論。課堂練習(xí)1.下列關(guān)于電磁波的正確認(rèn)識(shí)有（　?。?/span>A．在真空中電磁波的傳播速度跟光速相等B．赫茲預(yù)言了電磁波的存在，20多年后麥克斯韋用實(shí)驗(yàn)證實(shí)C．電磁波不會(huì)產(chǎn)生污染D．只要空間某個(gè)區(qū)域存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波【答案】A2.建立完整的電磁場(chǎng)理論，揭示電、磁、光現(xiàn)象本質(zhì)上統(tǒng)一的科學(xué)家是（　?。?/span>A．安培 B．麥克斯韋 C．奧斯特 D．赫茲【答案】B3. 2021年6月28日，海南省地質(zhì)地理學(xué)會(huì)承辦“天然電磁波在地質(zhì)勘探領(lǐng)域的應(yīng)用”學(xué)術(shù)交流會(huì)。關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是（　?。?/span>A．電磁波在任何介質(zhì)中的傳撟速度都相同B．電磁波由真空進(jìn)入某種介質(zhì)傳播時(shí)，頻率將變大C．只要空間某處的電場(chǎng)或磁場(chǎng)發(fā)生變化，就會(huì)在其周圍產(chǎn)生電磁波D．實(shí)驗(yàn)中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)周圍必有磁場(chǎng)和電場(chǎng)【答案】D4.關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說法正確的是（　　）A．在電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)B．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在并且實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在C．和聲波一樣，電磁波也需要通過介質(zhì)來傳播D．電磁波是由變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地傳播出去【答案】D5.以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法中，錯(cuò)誤的是（　?。?/span>A．機(jī)械波與電磁波本質(zhì)上是一致的B．機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速，不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān)C．機(jī)械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波D．它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象【答案】A 觀看視頻                學(xué)生看圖理解變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的不同情況                   學(xué)生理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論     閱讀課文掌握電磁場(chǎng)和電磁波的形成        閱讀課文總結(jié)電磁波的特點(diǎn)                  了解赫茲實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)步驟，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象              學(xué)生思考討論       閱讀課文了解赫茲的實(shí)驗(yàn)成就                              學(xué)生練習(xí)                    了解在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，電路里就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此推廣引出麥克斯韋假設(shè)的觀點(diǎn)          了解均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)；非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)                  幫助學(xué)生進(jìn)一步理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論     鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力         鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和歸納總結(jié)能力                 鍛煉學(xué)生的觀察能力和語(yǔ)言表達(dá)能力，理解赫茲證實(shí)電磁波的存在的實(shí)驗(yàn)            幫助學(xué)生理解這一過程是如何發(fā)生，進(jìn)一步理解赫茲實(shí)驗(yàn)     鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力                               鞏固本節(jié)的知識(shí)                   課堂小結(jié) 梳理自己本節(jié)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行交流   根據(jù)學(xué)生表述，查漏補(bǔ)缺，并有針對(duì)性地進(jìn)行講解補(bǔ)充。  板書一、電磁場(chǎng)1.麥克斯韋假設(shè)的觀點(diǎn)（1）變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)（2）變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)2.電磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一的電磁場(chǎng)3.變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，形成電磁波。二、電磁波電磁波的特點(diǎn)（1）電磁波則不需要任何介質(zhì)。（2）電磁波在真空中的傳播速度等于光速c。（3）電磁波是橫波。（4）電磁波能產(chǎn)生反射、 折射、衍射、干涉、偏振等現(xiàn)象。