1高二物理选修高二物理选修 3-4 教案教案第十四章第十四章 电磁波电磁波14.114.1 电磁波的发现电磁波的发现教学目标教学目标 （一）知识与技能：了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性。（二）过程与方法：体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义。（三）情感态度与价值观：领会发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法。教学重点教学重点麦克斯韦电磁场理论。教学难点教学难点对电磁波与机械波的异同认识不清。教法选择和学法指导教法选择和学法指导启发诱导法、类比法教学过程教学过程一、引入新课通过前面机械波的学习，我们对机械波有了一定的了解，请同学们会议有关机械波的知 识。 问：机械波是如何形成的？ 答：波源产生振动，通过介质将波源的振动形式向外传播形成机械波。 问：机械波有哪些性质？ 答：机械波具有干涉、衍射、反射、折射等性质。上一章我们提到“光是一种电磁波” ，电磁波于我们的生活息息相关。问什么电磁波能得到这样广泛的应用？它与机械波有何不同？我们将在这节课里学习电磁波被发现历史，进而研究它的主要特征。二、课前预习让学生通过看书回答以下问题： 1、麦克斯韦关于电场和磁场的预言是什么？2答：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。 2、麦克斯韦的关于光的本质的预言是什么？ 答：从本质上来说，光是一种电磁波。 3、赫兹的实验在电磁学的发展过程中有什么作用？答：赫兹的实验验证了电磁波的存在，并精确的测定了电磁波在真空中的速度等于光速，证实了麦克斯韦的预言。也为后来无线电技术的发展开辟了道路。三、新课教学1、伟大的预言 变化的磁场产生电场 问：通过 3-2 电磁感应的学习我们知道，闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电 流，可是为什么会有感应电流呢？自由电荷是如何定向移动的呢？ 答：有感应电流存在说明在线圈的周围存在感应电场，自由电荷在感应电场的作用下做 定向移动。 问：如果回路不闭合，线圈中有感应电流吗？有感应电动势吗？有电场吗？ 答：没有感应电流，在感应电动势和感应电场依然存在。 问：如果空间没有线圈，还会有感应电场吗？ 答：有。 麦克斯韦在对法拉第、安培、奥斯特、库仑等科学家的研究成果进行了大量的分析、计 算的基础上，加以自己的推理、猜想，大胆的预言：即使变化的磁场周围没有闭合回路， 同样也会有磁场，也就是说，变化的磁场产生电场，但这个电场与我们前面所学的静电场 是有区别的，它是一种涡旋电场。 变化的电场产生磁场 我们知道自然规律存在着对称性与和谐性。麦克斯韦认为电与磁也是对称的、统一的。 既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场就一定能产生磁场， 。这个假说是基于麦克斯 韦对自然规律的洞察力提出的，是具有创造性的。 问：教科书中提出：“如果在空间某区域中有均匀变化的电场，那么这个变化的电 场就在空间激发变化的磁场空间可能存在电磁波。 ”为什么要“周期性变化”呢？ 师：这也是麦克斯韦在当时的大胆猜想。可以由前面所学的知识类比理解。由可知，均匀变化的磁场周围产生的是均匀变化的电场，这个电场不能再激发磁场，tE所以不会有电磁波。反之，如果磁场是周期性变化的，那么它所激发的电场必定也是周期 性变化的，这个周期性变化的电场再激发周期性变化的磁场，如此循环下去，就形成 了电磁波。 由此，麦克斯韦的电磁场理论可以概括为： A变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场； B均匀变化的磁场激发恒定的电场，均匀变化的电场激发恒定的磁场； C周期性变化的磁场激发周期性变化的电场，周期性变化的电场激发周期性变化的磁 场； D变化的电场和磁场交替激发，形成一个不可分割的统一体，由近及远向外传播，形 成电磁波。 2、电磁波 看课本 14.1-3 图，观察并回答问题 电场和磁场的方向有什么关系？它们与波的传播方向有什么关系？说明电磁波是横波 还是纵波？3答：电场方向、磁场方向与波的传播方向两两垂直，说明电磁波是横波。 电场强度最大的位置，磁感应强度的值是怎么样的？ 答：磁感应强度最大。 麦克斯韦经过分析和计算，发现电磁波在真空中的传播速度等于光速，所以推测光也是 一种电磁波，也遵循波的传播规律，即： 电磁波在真空中的传播速度等于光速，光是一种电磁波；电磁波的波速、波长和频率的关系为：。fv麦克斯韦的这个发现是物理学发展史上的一个里程碑，这个理论揭示了光、电、磁在本 质上是统一的，但是很遗憾，麦克斯韦在有生之年并没有观察到电磁波，这项工作由德国科 学家赫兹在麦克斯韦去世 20 年后才得以完成。 3、赫兹的电火花 赫兹的电火花实验的装置如教科书图 14.1-4 所示。实验器材分为两部分，一是产生电磁 波的装置与高压感应线圈相连的两个金属小球，二是探测、接收装置谐振环，用一 根粗铜丝弯成环状，环的两端各连一个间距可以调整的金属小球。赫兹通过电火花实验验证了电磁波的存在，同时，他还精确的测定了电磁波在真空中的传播速度等于光速，证实了麦克斯韦的理论。课堂练习课堂练习1、麦克斯韦根据什么现象认为“变化的磁场产生电场”？关于“变化的电场产生磁场” 的观点，他是在什么情况下提出的？为什么说他的两个假设是正确的？ 2、麦克斯韦关于电磁场理论的主要论点是什么？请用麦克斯韦的电磁场理论说明电磁 波是怎么产生的。你家的照明电路在工作时会产生电磁波吗？3、能否用实验说明电磁波的存在归纳小节归纳小节1、麦克斯韦电磁波理论的主要论点？ 2、光与电、磁在本质上的联系？体现在哪里？3、赫兹的电火花实验的作用？布置作业布置作业1、完成学海导航的相关内容板书设计板书设计一、伟大的预言 1、变化的磁场产生电场 2、变化的电场产生磁场 3、电磁波 二、电磁波 电、磁、光在本质上的统一性 三、赫兹的电火花证实了电磁波的存在，测出电磁波在真空中的速度等于光速，验证了麦克斯韦预言的正 确性。414.2 电磁振荡电磁振荡教学目标：教学目标： 了解电磁振荡产生的过程。 教学过程： 一、学习电磁振荡和电磁波的重要性。 无线电广播是利用电磁波传播的，电视广播也是利用电磁波传播的，导弹，人造地球卫星的 控制以及宇宙飞船跟地面的通信联系都是利用电磁波。那么，电磁波是什么呢？它是怎样产 生的，有些什么性质以及怎样利用它来传递各种信号呢？这一章就要研究这些问题。要了解 电磁波，首先就要了解什么是电磁振荡，我们就从电磁振荡开始学习。 二、新课内容：1、实验右图所示。将电键 K 扳到 1，给电容器充电，然后 将电键扳到 2，此时可以见到 G 表的指针来回摆动。 2、总结：能产生大小和方向都都作周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫 LC 回路。 3、振荡电流是一种交变电流，是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产 生，只能是由振荡电路产生。 4、那么振荡电路中的交变电流有一些什么样的性质：（1）介绍振荡电路中交变电流的一些重要性质：对应的电流图像i0 T t 对应电容器所带的电量 qq0 T t（2）电路分析： 甲图： 电场能达到最大，磁场能为零，电路感应电流 i=0 甲乙： 电场能，磁场能，电路中电流 i，电路中电场能向磁场能转化，叫放电过程。1 K 2 C LG甲 乙 丙 丁 戊5乙图： 磁场能达到最大，电场能为零，电路中电流 I 达到最大。 乙丙： 电场能，磁场能，电路中电流 i，电路中电场能向磁场能转化，叫充电过程。丙图： 电场能达到最大（与甲图的电场反向） ，磁场能为零，电路中电流为零。 丙丁： 电场能，磁场能，电路中电流 i，电路中电场能向磁场能转化，叫放电过程。丁图： 磁场能达到最大，电场能为零，回路中电流达到最大（方向与原方向相反） ， 丁戊：电场能，磁场能，电路中电流 i，电路中电场能向磁场能转化，叫充电过程。戊与甲是重合的，从而振荡电路完成了一个周期。 综述： 充电完毕（充电开始）：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流 i=0。 放电完毕（放电开始）：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。 从能量看：磁场能在向电场能转化。 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减 少。从能量看：电场能在向磁场能转化。归纳：在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流， 以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。 例题 1、在 LC 振荡电路中，某时刻若磁场 B 正在增加， 则电容器处于（放）电状态, 电场能正在（减小） 磁场能正在（增加） 能量转变状态为（电场能正在 向磁场能转化）电容器上板带（正）电。例题 2、在 LC 的回路中，电流 it 的关系如图所示， 若规定逆时针方向为电流的正方向，说明 t0时刻电路中能量变化情况，及电场能、磁场能、充放电等情况。 下列分析情况正确的是：（D） A、t1时刻电路的磁场能正在减小。 B、t1t2时间电路中的电量正在不断减少。 C、t2t3时间电容器正在充电。 D、t4时刻电容中的电场能最大。 5、阻尼振荡与无阻尼振荡。（1）阻尼振荡：在振荡电路中由于能量被逐渐消耗，振荡电路中的电流要逐渐减小，直 到最后停下来。（2）无阻尼振荡：在电磁振荡的电路中，如果没有能量损失，振荡应该永远地持续下去，电路中振荡电流的振幅应该永远保持不变，这种振荡叫无阻尼 振荡 布置作业布置作业 完成学海导航的相关内容教学反思教学反思B a bCit0 t1 t0 t2 t3 t46143 电磁波的发射和接收电磁波的发射和接收教学目标教学目标（1）了解无线电波的波长范围。（2）了解无线电波的发射过程和调制的简单概念。（3）了解调谐、检波及无线电波接收的基本原理。教学重点：教学重点： （1）理解电磁波的发射和接收过程；调制、调幅和调频；调谐和解调； （2）知道什么是电 谐振和调谐电路 教学难点：教学难点： 知道什么是电谐振和调谐电路 课型课型： 新授课 课时课时： 1 课时 教学方法教学方法： 讨论法；探究法；讲解法 教具教具： 两台对讲机、一部手机、一台收音机 教学过程教学过程 1、新课导入：大家来看一下我手中的东西，分别是：收音机、手机、对讲机。其中，通过对讲机和 手机，我们可以把自己话音传到我们想要它们去的地方，也可以听到对方的话音。这两个设 备是以什么样的形式来传递和接收声音呢？电磁波对，就是电磁波，今天，我们就一块来学习电磁波的发射和接收。首先我们来一块看一 下这节课的学习目标：（1）了解无线电波的波长范围。（2）了解无线电波的发射过程和调制的简单概念。（3）了解调谐、检波及无线电波接收的基本原理。7大家都预习过了，我们今天将从电磁波的发射和接收这两个过程来学习这节课的内容， 首先请第一组同学给我们展示第一部分内容。第一组同学主要讲的内容1.无线电波的发射问题问题 1 1：如何有效地发射电磁波？发射电磁波的振荡电路，需满足：（1）要有足够高的 频频率率 .（2）要用开放电路，使振荡电路的 电场电场和磁和磁场场（能量）（能量） 分散到尽可能大的空间.问题问题 2