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2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十八章 電磁和電磁波 三、電磁場(第一課時) ●本節(jié)教材分析 從理論上說，電磁學(xué)的核心內(nèi)容就是電磁場的概念和麥克斯韋的電磁場方程，但這些內(nèi)容非常抽象，在中學(xué)階段還沒有很好的辦法讓學(xué)生接受，只能要求學(xué)生對電磁場的理論有一個初步的定性的了解.教材突出了電磁場理論中最核心的內(nèi)容：變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場. 電磁場理論建立的歷史過程是對我們有極大啟發(fā)的激動人心的過程，適當(dāng)介紹這一歷史過程對學(xué)生有教育作用，在思想方法上也會受益.我們可簡單介紹法拉第關(guān)于場的概念和法拉第的一些設(shè)想，介紹麥克斯韋的追求和電磁理論的提出、電磁波設(shè)想的提出，介紹赫茲對電磁波存在的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證. 電磁場理論的核心之一是：變化的磁場產(chǎn)生電場.教材從電磁感應(yīng)現(xiàn)象中隨時間變化的磁場在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢談起.為了使學(xué)生容易接受，可做一個演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.當(dāng)穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光.我們可提出問題：線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢說明了什么？指出麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場在線圈中產(chǎn)生電場，正是這種電場在線圈中引起了感應(yīng)電流.我們又提出問題：如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈中還會有電流、電場嗎？（有電場、無電流）再問：想象線圈不存在時線圈所在處的空間還有電場嗎？（有）這種逐步抽象化的方法可以幫助學(xué)生理解麥克斯韋的想法.要說明，麥克斯韋認(rèn)為線圈只不過用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場同樣在周圍空間產(chǎn)生電場.要強(qiáng)調(diào)指出，麥克斯韋揭示了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)——變化的磁場產(chǎn)生電場.對于電磁場理論的另一個核心——變化的電場產(chǎn)生磁場，在中學(xué)我們還沒有一個簡單的實(shí)驗(yàn)?zāi)芙o予清楚的說明.可簡單介紹麥克斯韋繼承法拉第關(guān)于場是客觀存在、電場與磁場統(tǒng)一的思想，根據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場能產(chǎn)生電場的概念，經(jīng)過反復(fù)思考提出一個假設(shè)：變化的電場產(chǎn)生磁場.有了這一步，麥克斯韋就建立了完整的電磁場理論. ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識目標(biāo) 1.知道麥克斯韋電磁場理論的重要地位. 2.知道變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場. 3.知道變化的電場和磁場形成一個互相聯(lián)系的統(tǒng)一場，即電磁場. 二、能力目標(biāo) 1.認(rèn)識規(guī)律的普遍性與特殊性. 2.掌握類比方法的使用. 三、德育目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)的精神. ●教學(xué)重點(diǎn) 變化的磁場產(chǎn)生電場. ●教學(xué)難點(diǎn) 變化的電場產(chǎn)生磁場. ●教學(xué)方法 演示推理和類比推理. ●教學(xué)用具 學(xué)生電源一臺，電磁鐵一塊，多匝線圈、燈座、小燈泡各一個，導(dǎo)線若干. ●課時安排 1課時 ●教學(xué)過程 一、引入新課 振蕩電路中的能量有一部分要以電磁波的形式輻射到周圍空間中去，為什么電磁振蕩會產(chǎn)生電磁波呢？在19世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場理論，并且預(yù)言了電磁波的存在.這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)麥克斯韋的電磁場理論. 二、新課教學(xué) ［演示］變化的磁場產(chǎn)生電場.出示電路圖投影片，根據(jù)電路圖連接電路，接通電源，小燈泡發(fā)光. ［師］小燈泡為什么能發(fā)光？ ［生］由于交變電流產(chǎn)生的磁場在不斷變化，所以穿過線圈的磁通量不斷變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成感應(yīng)電流，小燈泡發(fā)光. ［師］電路（線圈）中的電荷為什么能夠定向移動呢？ ［生］受電場力. ［師］上述實(shí)驗(yàn)表明，變化的磁場在線圈里形成電場.若線圈斷開，線圈中有電流、電場嗎？ ［生］有電場、無電流. ［師］若線圈被拿走，它原來所處的空間有電場嗎？ （學(xué)生對此問題可能難以回答，但這時提出變化的磁場能在其空間產(chǎn)生電場已是水到渠成的時候了.） 結(jié)論：變化的磁場產(chǎn)生電場. ［師］在LC回路中，振蕩電流可以在導(dǎo)線周圍、螺線管周圍產(chǎn)生磁場，那么電容器兩極板間的電場能否產(chǎn)生磁場呢？ 引導(dǎo)學(xué)生分析：LC回路中的振蕩電流發(fā)生變化時，電容器兩極板間的電場也發(fā)生變化.麥克斯韋根據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場能產(chǎn)生電場的事實(shí)，提出大膽的假設(shè)：變化的電場也能產(chǎn)生磁場，并且通過嚴(yán)密的理論推導(dǎo)得以證明這一結(jié)論的正確性. 結(jié)論：變化的電場產(chǎn)生磁場. 總結(jié)以上兩個結(jié)論，得出變化的電場和磁場是互相聯(lián)系的，形成一個統(tǒng)一的場叫電磁場. 三、小結(jié) 本節(jié)主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容： 1.麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱. （1）變化的磁場產(chǎn)生電場 （2）變化的電場產(chǎn)生磁場 2.電磁場：變化的電場和磁場相互聯(lián)系，形成一個統(tǒng)一的場. 四、作業(yè) 查閱資料了解麥克斯韋電磁理論的建立. 五、板書設(shè)計 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計 1.關(guān)于磁場的產(chǎn)生，下列說法正確的是 A.電場可以產(chǎn)生磁場 B.電荷可以產(chǎn)生磁場 C.運(yùn)動的電荷可以產(chǎn)生磁場 D.周期性變化的電場可以產(chǎn)生磁場 2.關(guān)于電場的產(chǎn)生，下列說法正確的是 A.靜止的磁體在空間某點(diǎn)可以產(chǎn)生電場 B.相對于空間某點(diǎn)運(yùn)動的磁體可以在該點(diǎn)產(chǎn)生電場 C.電磁鐵一定能在空間某處產(chǎn)生電場 D.通有交變電流的電磁鐵可以在它周圍的空間產(chǎn)生電場 參考答案： 1.CD 2.BD