高中二年级上学期物理《电磁波的发现及应用》教学设计

电磁波的发现和应用教学设计一、教学目标1.学生了解人类发现电磁波的历史知道麦克斯韦、赫兹等物理学家对电磁波发现做出的巨大贡献，体会在电磁波的发现过程中所蕴含的科学方法和科学精神。2.学生体验赫兹证明麦克斯韦预言的电磁波存在的实验过程及方法，领会物理理论和实验的相互配合对科学发展的巨大作用。3.学生了解电磁波本身是一种特殊物质，电磁波能传递能量和信息。4.学生了解电磁波谱中各波段的主要特性及其在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用。知道可见光是电磁波谱家族中的一个频段。二、教学重难点教学重点：电磁波的发现历史概括、电磁波的特性和应用教学难点：麦克斯韦电磁场的基本概念和理论三、教学过程1.从法拉第到麦克斯韦早在1842-1854年，威廉·汤姆孙（即后来的开尔文勋爵）通过热传导、流体的运动和电磁力线的对比研究，建立了它们共同的数学关系。汤姆孙的类比方法鼓舞了麦克斯韦致力于将法拉第的力线思想写成便于数学处理的形式。1856年，他仅仅是通过力学现象与电磁现象的类比试图建立电磁学的理论体系；1862年，他觉得需要建立一种媒质理论来体现法拉第的力线思想，他认为变化的磁场在其周围的空间激发涡旋电场；此外他又引入“位移电流”的概念，变化电场引起媒质电位移的变化，电位移的变化与电流一样在周围的空间激发涡旋磁场。麦克斯韦明确地用数学公式把它们表示出来，从而得到了今天以他的姓氏命名的电磁场的普遍方程组。2.麦克斯韦方程组3.麦克斯韦的预言麦克斯韦进而根据他的方程组推论电磁作用以波的形式传播，电磁波在真空中的传播速度等于电量的电磁单位与静电单位的比值。根据1856年韦伯和柯耳劳施（RudolphKohlrausch）用纯电学方法测得的比值与光在真空中的传播速度相同，麦克斯韦大胆预言光是电磁波。4.赫兹实验麦克斯韦理论的推论和预言被德国物理学家赫兹（HeinrichHertz）的实验光辉地证实。1888年赫兹根据电容器放电的振荡性质设计制作了电磁波源和电磁波检测器，通过实验检测到电磁波，测定了电磁波的波速，并观察到电磁波与光波一样具有偏振性质，能够反射、折射和聚集。5.电磁波的应用麦克斯韦电磁理论通过赫兹电磁波实验的证实，开辟了一个全新的领域---电磁波的应用和研究。1895年，俄国的波波夫和意大利的马可尼（Guglie-ImoMarconi）分别实现了无线电讯号的传输。后来马可尼将赫兹的振子改进为竖直的天线；德国的布劳恩（FerdinardBraun）进一步将发射器分为两个振荡线路，为扩大讯号传送范围创造了先决条件。作为第二次工业革命最为主要特点，电力广泛应用，其理论准备就是电磁学的产生和发展，1831年，英国科学家法拉第发现电磁感应现象，他在实验中发现磁铁与金属线的相对运动是由磁产生电的必要条件，使人类获得了打开整个电能宝库的钥匙。1864年，英国科学家麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》，建立了系统的电磁学理论，进而推断出电磁波的存在。6.课堂小结电磁感应现象和电磁波理论的发现为开辟人类生活的新时代——电气时代创造了理论条件。此外，19世纪，化学、物理、生物学理论等各门自然科学的理论体系的建立，为资本主义的发展所要求的