麦克斯韦的电磁场理论教学设计

麦克斯韦的电磁场理论【教学目标】一知识与技能1、知道麦克斯韦电磁场理论的主要内容。2、麦克斯韦关于电磁波的预言了解麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的意义。二过程与方法1、通过对麦克斯韦电磁场理论基本思想形成过程的学习，体会在科学探究中如何充分利用已有的实验基础和理论，展开大胆的猜想与假设，进行强有力的逻辑理论思维，建立新理论，预言新现象。2、通通过“磁生电与电生磁的相似之处”的讨论与交流进一步掌握类比法初步形成“对称”的思想方法。三情感、态度与价值观1、感悟科学家的创造性思维，体验科学家献身科学的精神，体验物理学的研究方法以及数学在物理学中的特殊地位。2、通过对麦克斯韦电磁场理论基本思想形成过程的学习，感受物理学的和谐之美、对称之美、有序之美。3、通过对电磁场理论建立过程的学习，体会物理学发展经历了“实践――理论――实践”的艰辛过程。【学情分析】学生前面已经学习了奥斯特发现电流的磁效应和法拉第电磁感应定律，这是麦克斯韦电磁场理论的基础。电磁场看不见也摸不着，对学生的空间思维能力要求较高，学生对电流的磁效应以及电磁感应现象能否很好的理解，是能不能理解麦克斯韦电磁场理论很好理解麦克斯韦电磁场理论的关键。可以说学生有一定的基础，但是这部分知识介绍的麦克斯韦关于电磁场理论提出的思路，以及他独特的创造性思维，学生理解起来确有一定的难度，教学中应重视思维过程以及思维方法的介绍，不可急于求成。【教学思路】注意介绍科学家的思维起点以及独特的创造性思维方法同时要遵循学生的思维规律从学生已知的电磁现象推理、归纳出相关结论。【教学重点、难点】理解1、变化的磁场产生电场。2、变化的电场产生磁场。【教学方法、学习方法】1教法：理论分析、逻辑推理和类比推理。2学法：阅读、思考、讨论交流。【教学流程】电磁场理论变化的磁场产生电场电磁场理论变化的磁场产生电场课堂小结麦克斯韦的伟大预言电磁场理论的两大支柱电磁学的发展历程课堂小结麦克斯韦的伟大预言电磁场理论的两大支柱电磁学的发展历程变化的电场产生磁场｛｝｛｝变化的电场产生磁场【教学过程及知识要点】麦克斯韦电磁场理论的基础奥斯特电流的磁效应——观看视频法拉第电磁感应定律——观看视频1、法拉第创造性地引入“场”的概念并用“力线”用来描述抽象的“场”电场和磁场。这种方法对电磁现象的描述形象直观，是牛顿时代以来在物理学概念方面最重要的变革。爱因斯坦认为法拉第这一方面的贡献要比电磁感应的发现高出许多。场的概念使人们对物质概念提升到一个新的高度“实物”形态和“场”形态。二、电磁场理论的两大支柱两个假设1、变化的磁场产生电场根据法拉第电磁感应定律可以知道，闭合电路的磁通量发生改变，电路中就会产生感应电流。电流变化的磁场磁通量变化电流变化的磁场磁通量变化电场的性质：对放入其中的电荷有力的作用电场的性质：对放入其中的电荷有力的作用电场电场电荷的定向移动电荷的定向移动观看视频变化的磁场先产生电场，电荷在电场力的作用下定向移动进而产生电流。即使没有导体（自由电荷）存在，变化的磁场同样会产生电场，与是否放入导体（自由电荷）无关。2、变化的电场产生磁场变化的磁场会产生电场，那么变化的电场是否会产生磁场。奥斯特实验告诉我们：通电导体周围产生磁场。电流磁场电流磁场变化的电场变化的电场电荷周围存在电场电荷的定向移动电荷周围存在电场电荷的定向移动观看视频电流，本质上是变化的磁场，因此变化的电场产生磁场3、电磁场理论——伟大的丰碑麦克斯韦根据上述两个假设和电磁学实验事实，用一组方程描述电场和磁场，得到了系统而完整的电磁场理论。麦克斯韦电磁理论可以形象的表述为：变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场稳定的磁场，不产生电场稳定的电场，不产生磁场均匀变化的磁场，产生稳定的电场均匀变化的电场，产生稳定的磁场周期性变化的的磁场，产生周期性变化的电场周期性变化的电场，产生周期性变化的磁场非均匀变化的磁场，产生变化的电场非均匀变化的电场，产生变化的磁场三、麦克斯韦的伟大预言1、麦克斯韦进一步推断变化的磁场和变化的电场相互耦连形成一个不可分离的统一体——电磁场。变化的电场振荡的会在其周围产生变化的磁场这个变化的磁场又会在其周围产生电场。电场与磁场互相激发由近及远地向周围空间传播形成电磁波。他由此预言了电磁波的存在。2、麦克斯韦从他的方程组还得到电场和磁场的方向相互垂直并都垂直于传播方向——即电磁波是横波。电磁波在真空中的传播速度恰好等于光速并预言光是电磁波。3、麦克斯韦提出的电磁场理论是19世纪的科学史上的一件大事是物理学的有一座伟大丰碑。在当时麦克斯韦被公认为是“自牛顿之后世界上最伟大的数学、物理学家”。【典例分析】1.建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是:[]A.法拉第B.奥斯特C.赫兹D.麦克斯韦2.下面说法中正确的是:[]A.恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场B.恒定电场能够在周围空间产生稳定的磁场C.静止电荷能够在周围空间产生稳定的磁场D.变化的电场和磁场互相激发,形成由近及远传播的电磁波3.关于电磁场和电磁波,正确的说法是:[]A.电场和磁场总是相互联系的,它们统称为电磁场B.电磁场由发生的区域向远处的传播就是电磁波C.电磁波传播的速度总是3×108m/sD.电磁波是一种物质,可以在真空中传播【课堂小结】本节主要学习了麦克斯韦电磁场理论的主要内容。知道了麦克斯韦电磁场