《電磁波的發現》高中物理教案

　　教學目標：

　　1、理解麥克斯韋電磁場理論的兩個支柱：變化的磁場產生電場、變化的電場產生磁場。瞭解變化的電場和磁場相互聯絡形成同一的電磁場。

　　2、瞭解電磁場在空間傳播形成電磁波。

　　3、瞭解麥克斯韋電磁場理論以及赫茲實驗在物理學發展中的貢獻。體會兩位科學家研究物理問題的思想方法。

　　教學過程：

　　一、偉大的預言

　　說明：法拉第發現電磁感應現象那年，麥克斯韋在蘇格蘭愛丁堡附近誕生，從小就表現出了驚人的數學和物理天賦，他從小熱愛科學，喜歡思考，1854年從劍橋大學畢業後，精心研讀了法拉第的著作，法拉第關於“場”和“力線”的思想深深吸引了麥克斯韋，但麥克斯韋也發現了法拉第定性描述的弱點，那就是不能定量的`描述電場和磁場的關係。因此，這位初出茅廬的科學家決定用他的數學才能來彌補。1860年初秋，麥克斯韋特意去拜訪法拉第，兩人雖然在年齡上相差四十歲，在性情、愛好、特長方面也迥然各異，可是對物質世界的看法卻產生了共鳴。法拉第鼓勵麥克斯韋：“你不應停留在數學解釋我的觀點”，而應該突破它。

　　說明：麥克斯韋學習了庫侖、安培、奧斯特、法拉第、亨利的研究成果，結合了自己的創造性工作，最終建立了經典電磁場理論。

　　說明：法拉第電磁感應定律告訴我們：閉合線圈中的磁通量發生變化就能產生感應電流，我們知道電荷的定向移動形成電流，為什麼會產生感應電流呢？一定是有了感應電場，因此，麥克斯韋認為，這個法拉第電磁感應的實質是變化的磁場產生電場，電路中的電荷就在這個電場的作用下做定向移動，產生了感應電流。即使變化的磁場周圍沒有閉合電路，同樣要產生電場。變化的磁場產生電場，這是一個普遍規律

　　說明：自然規律存在著對稱性與和諧性，例如有作用力就有反作用力。既然變化的磁場能夠產生電場，那麼變化的電場能否產生磁場呢？麥克斯韋大膽地假設，變化的電場能夠產生磁場。

　　問：什麼現象能夠說明變化的電場能夠產生磁場？（例如通電螺線管中的電流發生變化，那麼螺線管內部的磁場要發生變化）

　　說明：根據這兩個基本論點，麥克斯韋推斷：如果在空間在空間某區域中有不均勻變化的電場，那麼這個變化的電場能夠引起變化的磁場，這個變化的磁場又引起新的變化的電場.........這樣變化的電場引起變化的磁場，變化的磁場又引起變化的電場，變化的電場和磁場交替產生，由近及遠傳播就形成了電磁波。

　　二、電磁波

　　問：在機械波的橫波中，質點的振動方向和波的傳播方向之間有何關係？（兩者垂直）

　　說明：根據麥克斯韋的理論，電磁波中的電場強度和磁感應強度互相垂直，而且兩者均與電磁波的傳播方向垂直，電磁波是橫波。

　　問：電磁波以多大的速度傳播呢？（以光速C傳播）

　　問：在機械波中是位移隨時間做週期性變化，在電磁波中是什麼隨時間做週期性變化呢？（電場強度E和磁感應強度B）

　　三、赫茲的電火花

　　說明：德國科學家赫茲證明了麥克斯韋關於電磁場的理論

　　板書設計

　　一、偉大的預言