【精品】高二物理 （人教大纲版）第二册 第十八章 电磁和电磁波四、电磁波(第一课时)

专心 爱心 用心 1 第四节第四节 电磁波电磁波 本节教材分析 本节主要介绍了电磁波的产生和发射条件 以及电磁波的特点 电磁波的存在是麦克斯韦电磁场理论导出的必然结果 应该注意的是 在说明周期性变 化的电场在周围空间产生周期性变化的磁场 周期性变化的磁场在周围空间产生周期性变 化的电场 形成向外传播的电磁波时 一定要强调 周围空间 的含义 二是要强调产生 电场的 磁场 不仅包含变化的电流产生的磁场 在远离振荡电路的空间 它主要是指变 化的电场产生的磁场 电磁波是否存在的实验是检验麦克斯韦电磁场理论是否正确的试金石 因此 证明电磁 波存在的赫兹实验是在物理学史上起奠基作用的经典实验 这个实验对学生认识物理世界 来说 同样会起到奠基作用 教材中虽然没有编入赫兹实验 有条件的学校可以做一做 课 堂上不好做也可在课外做 不少学校有无线电组合教具 可用其中的电磁波的发射装置和接 收装置做实验 电磁波的公式 f c 像机械波的公式 f v 一样 要求学生很好地理解和灵活应用 还要要求学生记住真空中电磁波和光的传播速度c 3 00 108 m s 教学目标 一 知识目标 1 知道电磁场在空间传播形成电磁波 2 知道什么样的电磁振荡和电路有利于向外发射电磁波 3 知道电磁波的基本特点 电磁波是横波 4 知道电磁波在真空中的传播速度 知道公式v f也适用于电磁波 5 知道赫兹实验以及它的重大意义 二 能力目标 培养学生的逻辑推理和类比推理能力 三 德育目标 培养学生崇尚科学 献身科学的精神 教学重点 电磁波的发射 教学难点 电磁波的存在和特点 教学方法 演示推理法 分析类比法 教学准备 铁锉一把 电池一节 导线一根 收音机一台 课时安排 1 课时 教学过程 一 引入新课 在上节课 我们学习了电磁场理论 知道了变化的电场和磁场可以互相转化 形成一 个不可分割的统一的电磁场 那么这种电磁场怎样向较远的空间传播呢 下面我们通过一 个小实验来说明这个问题 专心 爱心 用心 2 二 新课教学 1 电磁波的产生 演示 照上图安装电路元件 先把收音机开关打开 然后将收音机调谐到无音状态 这时将锉刀上的导线头在锉刀上拖动 收音机会发出 喀 喀 的声音 请同学们分析这是 怎么回事 生 由导线 锉 电池组成的电路 可以看做是一个振荡电路 当导线头在锉的表 面滑动时 在电路中产生振荡电流 发射出电磁波 收音机接收后发出声音 师 介绍电磁波的产生 如果在空间某处发生了变化的电场 就会在空间引起变化的 磁场 这个变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场 这样变化的电 场和磁场并不局限于空间某个区域 而要由近及远向周围空间传播开去 这样就形成了电 磁波 2 发射电磁波的条件 师 怎样才能有效地向外界发射电磁波呢 请同学们阅读教材后回答 生 研究表明 要有效发射电磁波 振荡电路必须具有如下条件 1 电磁振荡的频率必须足够高 振荡频率越高 发射电磁波的本领越大 2 振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间 才能有效地向外传播电磁场 的能量 师 LC回路的振荡频率公式是什么 如何提高振荡频率 生 据f LC 2 1 可知 减小C和L的值 可以提高振荡频率f 师 如何减小电容器的电容C和电感的自感系数L 生 据C kd S 4 可知 要减小C 可以减小正对的面积S 增大极板间距d 减小介电 常数 减小自感系数L 可以去掉铁芯 并减小线圈的横截面 长度和匝数 师 介绍开放电路及特点 1 构造 2 特点 由于电路中的L和C都足够小 因此频率很大 由于电容器的极板间 距很大 因此电场足够分散 能分散到很大的空间中 3 电磁波的特点 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 f 类比得出电磁波的特点 专心 爱心 用心 3 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 如 右图所示 投影片 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 f 其中f由振荡电路决定 是两相邻的波峰 或波谷 之间的距离 即波长 它与介 质和频率有关 v是波速 它只与介质有关 在真空中v 3 0 108 m s 三 小结 本节课主要学习了以下内容 1 电磁波的产生和发射条件 2 开放电路的结构和特点 3 电磁波的特点 麦克斯韦电磁场理论从建立到赢得物理学界的普遍承认和接受 经历了近 20 年的时间 1888 年 德国物理学家第一次用实验证实了电磁波的存在 有力地促进了电磁场理论在无 线电技术中的应用 这时天才的物理学家麦克斯韦已于 9 年前过早地离开人世 但他的名 字永久地载入了人类科学发展的史册 四 作业 1 练习二写在作业本上 2 查阅资料了解电磁波的应用 五 板书设计 六 本节优化训练设计 1 从地球向月球发射电磁波 经过多长时间才能在地球上接到反射回来的电磁波 地球到月球的距离为 3 84 105 km 2 某卫星采用20 009 MHz 和19 995 MHz 的频率发射无线电信号 若光速为 2 997 108 m s 求这两种频率的电磁波的波长各是多少 结果精确到四位有效数字 3 一台收音机在中波波段接收的波长范围由 560 7