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1、
14.1 電磁波的發(fā)現(xiàn)
【教學(xué)設(shè)計(jì)思想】
本節(jié)課的內(nèi)容是該章第一單元的開篇 . 這一單元教材在安排上是按照物理學(xué)史的發(fā)展脈絡(luò)展開的 , 講述了麥克斯韋發(fā)現(xiàn)電磁波的背景和過程 , 這是一次生動(dòng)的科學(xué)思維和科學(xué)方法的教育 . 麥克斯韋憑借自己的數(shù)學(xué)天賦 , 從研究法拉第的電磁感應(yīng)定律到預(yù)言“電磁波的存在” , 最終建立了完整的電磁學(xué)理論 . 無處不體現(xiàn)著科學(xué)探索的精神和方法 , 更在無形中滲透著創(chuàng)新思維在科學(xué)發(fā)展中的推
動(dòng)作用。
這節(jié)內(nèi)容在本章教學(xué)中起到開門磚的作用 . 對(duì)學(xué)生來說本節(jié)內(nèi)容是比較抽象
的 , 陌生的 , 甚至是無
2、法感知的 . 對(duì)電磁波的產(chǎn)生機(jī)制及存在充滿好奇又覺得非
常神秘不易理解 . 所以我們必須去引導(dǎo)學(xué)生了解人們對(duì)電磁波認(rèn)知的發(fā)展歷程,
從麥克斯韋預(yù)言“電磁波的存在”到赫茲用“電火花實(shí)驗(yàn)”證實(shí)預(yù)言的成立 . 在學(xué)生整體感知的過程中引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)這些科學(xué)巨人們的思路、方法及他們一絲不茍的科學(xué)精神,并激發(fā)他們熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情。
本節(jié)內(nèi)容包括 “麥克斯韋電磁場(chǎng)理論” 的內(nèi)容、電磁波及電磁場(chǎng)的概念等內(nèi)
容。
【教學(xué)目標(biāo)】
〖知識(shí)與技能〗
1. 了解電磁波發(fā)現(xiàn)的歷史背景,知道麥克斯韋對(duì)電磁學(xué)的偉大貢獻(xiàn)。
2. 知道麥克斯
3、韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱: 變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng), 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。
3. 知道變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)形成一個(gè)互相聯(lián)系的統(tǒng)一場(chǎng),即電磁場(chǎng)。
〖過程與方法〗
1. 通過了解電磁場(chǎng)理論建立的歷史過程, 使學(xué)生感認(rèn)識(shí)規(guī)律的普遍性和特殊
性。
2.通過學(xué)習(xí)使學(xué)生體會(huì)科學(xué)家研究物理問題的思想方法, 例如聯(lián)想、推理、類比、對(duì)稱等。
用心 愛心 專心
〖情感態(tài)度與價(jià)值觀〗
1.通過學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)理論建立的簡史,培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)并愿為科學(xué)獻(xiàn)身的精神。
2. 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),從中滲透事物
4、之間是相互聯(lián)系的,可以轉(zhuǎn)化的。
【教學(xué)重點(diǎn)】
變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。
【教學(xué)難點(diǎn)】
變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
【教學(xué)方法】
體現(xiàn)新課程的理念, 讓學(xué)生在參與中自主與合作學(xué)習(xí), 并體驗(yàn)簡單的科學(xué)探究過程和方法。
【教學(xué)儀器】、
矩形線圈、通電螺線管、滑動(dòng)變阻器、電鍵、小燈泡及 220V交流電源。
【教學(xué)設(shè)計(jì)流程圖】
學(xué)生(主體) 教師(主導(dǎo))
創(chuàng)設(shè)情境
播放有關(guān)
演示實(shí)驗(yàn) Ⅰ
引入新課
“衛(wèi)星”視頻
了解簡史
補(bǔ)充說明
5、
介紹麥克斯韋生平
開始探索
提出問題
麥克斯韋
演示實(shí)驗(yàn)
交流合作, 類比分析
電磁場(chǎng)論
引導(dǎo)啟發(fā)
電磁場(chǎng)
師生互動(dòng)
明確概念, 理解要點(diǎn)
電磁波
概括總結(jié)
用心 愛心 專心
增設(shè)疑問,鋪陳后文
【教學(xué)過程】
● 小實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景 , 導(dǎo)入新課
( 在 臺(tái)上放置一臺(tái) 于無波段的收音機(jī) , 一名 手機(jī)的同學(xué)上前來 號(hào) )
( 師): 同學(xué) 聽到了什么 ?如何解 著 象出 的原因
6、呢 ?
( 生): 收音機(jī) 出的“喀喀喀”聲是因 接收到了 出的信號(hào)。
( 師): 出的信號(hào)是什么???
( 生): 是 磁波!
( 師): 很好!那么 種 景你在哪里 呢?
( 生): 看 ,上網(wǎng) ??
( 師): 看來我 生活的世界中隨 可 磁波的身影??!
( 播放有關(guān)人造 星的 )
( 師): 同學(xué) 在 中看到了什么?它有什么作用呢?
( 生): 人造 星。它就像我 人 在于宇宙中的第三只眼睛,可以幫助我 捕捉和 取我 看不 的各種宇宙信息。
( 師): 同學(xué) 的比 真的太恰當(dāng)了,那么居于大氣 外的人造
7、 星是通 什么將 息 人 的呢 ?
( 生): 磁波。
( 師): 很好!看來 磁波 于我 來 是十分重要的。那么如此重要的 磁波在 史上又是如何被 和使用的呢? 我 就將追 史的足跡,共同揭秘“ 磁波的 ”之 。
( 板 : 14.1 磁波的 )
● 探索 程, 行新
( 一名同學(xué)介 麥克斯 的生平和 磁波的 史 程,激 學(xué)生探索新 事物的 情和學(xué) 的 趣。教 鼓勵(lì) 價(jià)并 充 明 )
( 一) 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 1. 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)
( 演示法拉第 磁感 , 察到:與矩形 圈相 的小燈泡 光了。
8、 )
( 師): 燈泡 什么會(huì) 光呢?
( 生): 因 矩形 圈切割磁感 生的感 流流 了燈泡。
( 師):Good !我 知道 流的形成因 荷的定向移 ,那么 荷 什么會(huì) 生定向移 呢?
用心 愛心 專心
( 生): 由于受到了電場(chǎng)力的作用。
( 師): 那么這個(gè)電場(chǎng)是誰激發(fā)的呢?它是如何形成的呢?
( 學(xué)生小組討論,相互交流補(bǔ)充 )
( 生): 是由變化的磁場(chǎng)生產(chǎn)的。
( 師): 很好!大家都猜想是變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng),那么大家試想一下:如果矩形線圈由不導(dǎo)電的塑料繞制而成的,那么會(huì)有電流嗎?會(huì)有電場(chǎng)
9、嗎?
( 生): 無電流但有電場(chǎng)。
( 師): 那么請(qǐng)大家再想:如果沒有這個(gè)矩形線圈,電場(chǎng)還存在嗎?
( 生): 存在!
( 師):Very Good !看來這個(gè)線圈只是用來顯示電場(chǎng)的存在,即便它不存在,變化的磁場(chǎng)同樣會(huì)在其周圍空間及發(fā)電場(chǎng)。我們的想法和當(dāng)年的麥克斯韋的想法便不謀而合了!因此他提出了“變化的磁場(chǎng)激發(fā)電場(chǎng)” .
( 板書:變化的磁場(chǎng)激發(fā)電場(chǎng) )
( 師): 這一觀點(diǎn)也揭示了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。
2. 變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)
( 師 ): 那么麥克斯韋的第二個(gè)預(yù)言“變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)”又是如何讓提出的呢?其實(shí)這是他假設(shè)的。此時(shí)一定
10、有同學(xué)心生疑問:假設(shè)不就相當(dāng)于它信口開河的想當(dāng)然嘛?事實(shí)并不如此,他的假設(shè)是有一定依據(jù)的。他堅(jiān)信物理世界是一個(gè)充溢著和諧美與對(duì)稱美的世界,尤其相信電與磁之間是完美對(duì)稱的?,F(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合你們所掌握的知識(shí)想一想電與磁之間有哪些對(duì)稱之處呢?
( 生 1): 電荷有正負(fù)兩種,磁極有南北兩極。
( 生 2): 電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線、電場(chǎng)強(qiáng)度來描述,而磁場(chǎng)可以用磁感線和磁場(chǎng)強(qiáng)度描述。
( 生 3): 電場(chǎng)對(duì)帶電體有力的作用,磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體也有力的作用,即二者都有力的屬性。
( 師): 很好!看來大家都是生活中的有心人啊!其實(shí)奧斯特發(fā)現(xiàn)電生磁后,法拉第經(jīng)過十年努力提出了磁生電的觀點(diǎn)也
11、是從對(duì)稱的角度入手研究的?,F(xiàn)在請(qǐng)大家思考:我們前面學(xué)過靜止的電荷能在空間激發(fā)靜電場(chǎng),就是穩(wěn)定分布的電場(chǎng)。那么假想電荷是運(yùn)動(dòng)的呢?
( 生): 產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。
( 師): 既然電荷運(yùn)動(dòng)了,它就可能形成電流,根據(jù)奧斯特的觀點(diǎn):電流周圍會(huì)有
磁場(chǎng),那么又沒有可能電流周圍的磁場(chǎng)是由于變化的電場(chǎng)形成的呢 ?于是麥克斯韋大膽的假設(shè):變化的電場(chǎng)就是電流。因此他提出了:變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
( 板書:變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng) )
用心 愛心 專心
( 師): 假 他的猜想是正確的, 化的 生磁 。 大家想象:假 在局部空 中存在著 化的 ,那么會(huì)
12、生什么呢?
( 利用 PPT演示: 化的 和磁 的交替 化 )
( 師): 合我 的分析,同學(xué) 能得出那些 呢?
( 小 ) :
① 均勻 化的磁 ( )激 恒的 (磁 ) ;
② 周期性 化的磁 ( )激 同 率周期性 化的 (磁 ) 。
( 二) 電磁場(chǎng)
( 師): 的看來,我 不 : 化的 和磁 的交替激 , 密相 形成了一個(gè)不可分割的整體, 就是麥克斯 定 的 磁 。
( 教 言 后,板 : 磁 —— 化的 和磁 交替激 ,所形成的一個(gè)不可分割的 一體。 )
( 三) 電磁波
13、
( 師): 大家想象一下:如果在 個(gè)區(qū)域中存在著周期性 化的 ,那么接下來會(huì) 生什么呢?
( 生): 它會(huì)激 出同 率 化的周期性磁 ,磁 再激 同周期 化的 ??
( 師): 很好!那么大家感 種 化形式像什么呢?
( 生): 像水波 !
( 師): 所以呀,我 便把 磁 種由近及 的 播叫做 磁波。
( 板 : 磁波: 磁 從 生區(qū)域向 的 播。 )
【課堂小結(jié)】
至此,我 探索“ 磁波的 ”之旅也畫上了 的句號(hào)。相信同學(xué) 一
路上一定收 多吧! 我 到了麥克斯 建立的 磁 理 具有
大的
14、史意 ,是物理學(xué) 展史中的一座劃 代的里程碑。它揭示了 、光、
磁本 上的 一???的是麥克斯 有生之年沒能 察到 磁波的存在,更無
體 磁波的廣泛 用。而是 20 年后的德國物理學(xué)家赫 了 一 大的
言,把天才的猜想 成了世人公 的真理。那么他是如何做到的呢?就 我
期待下 的學(xué) 。
用心 愛心 專心
【板書設(shè)計(jì)】
14.1 電磁波的發(fā)現(xiàn)
(一) 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論① 變化的磁場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng),變化的電場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng);
15、
電
② 均勻變化的磁場(chǎng)(電場(chǎng))激發(fā)穩(wěn)恒的電場(chǎng)(磁場(chǎng)) ;
磁
場(chǎng)
③ 周期性變化的磁場(chǎng)(電場(chǎng))激發(fā)同頻率周期性變化的電
理
論
場(chǎng)(磁場(chǎng))。
的
建
立
(二) 電磁場(chǎng):變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替激發(fā), 所形成的一個(gè)
不可分割的統(tǒng)一體。
(三) 電磁波:電磁場(chǎng)從發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播。
用心 愛心 專心
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