高中物理《電磁場和電磁波》教學設計

　　一、導引

　　人類認識客觀世界，發現新的事物，常有二種方式，一種是從生產實踐，科學實驗中觀察分析後發現新的事物，另一種是從科學理論出發，預言新的事物存在，電磁波的發現，屬於後一種。麥克斯韋從電磁場理論出發，運用了較為深奧的數學工具，得到了描述電磁場特性的規律，並預言了電磁波的存在。10年後，他的學生赫茲用實驗方法證實了麥克斯韋的偉大預言，發射並接收了電磁波，從而開創了無線電技術的新時代。

　　我們現在粗略地介紹了一下麥克斯韋的這個理論。

　　二、授課

　　1．麥克斯韋的理論要點一，變化的磁場產生電場

　　演示實驗

　　裝置如圖所示，當穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產生感應電動勢，引起感應電流使燈泡發光。

　　(1)線圈中產生感應電動勢說明了什麼？

　　麥克斯韋認為變化的磁場線上圈中產生電場，正是這種電場(渦旋電場)線上圈中驅使自由電子做定向的移動，引起了感應電流。

　　(2)如果用不導電的塑膠線繞制線圈，線圈中還會有電流、電場嗎？

　　引導學生思考後回答，有電場、無電流。

　　(3)想象線圈不存在時線圈所在處的空間還有電場嗎？(有)

　　(4)總結說明，麥克斯韋認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生電場，即這是一種普遍存在的現象，跟閉合電路是否存在無關。

　　2．變化的電場產生磁場

　　我們知道，電流周圍存在著磁場，麥克斯韋研究了電現象和磁現象的相似和聯絡。經過反覆思考提出一個假設，變化的`電場產生磁場。

　　這一點，我們從哲學上知道，事物之間是相互聯絡的，可以相互轉化。

　　比如根據麥克斯韋的理論，在給電容器充電的時候，不僅導體中電流要產生磁場，而且在電容器兩極板間週期性變化著的電場周圍也要產生磁場。

　　3．電磁場、電磁波

　　(1)概念

　　麥克斯韋根據自己的理論進一步預言，如果在空間某域中有周期性變化的電場，那麼，這個變化的電場就在它周圍空間產生週期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產生新的週期性變化的電場……。可見，變化的電場和變化的磁場是相互聯絡的，形成一個不可分離的統一體，這就是電磁場，這種變化的電場和變化的磁場總是交替產生，並且由發生的區域向周圍空間傳播。見課本6-7圖，電磁場由發生區域向遠處的傳播就是電磁波。

　　(2)電磁波的特點

　　①是橫波

　　②是物質波，真空中也能傳播，能獨立存在(與機械波不同)

　　③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性

　　（3）波速公式c＝λf

　　c為真空中速度，電磁波在真空中速度等於光速。

　　無線電技術中使用的電磁波叫無線電波，見課本表格介紹。

　　三、擴充套件

　　麥克斯韋的電磁場理論三點

　　1．變化的磁場能夠在周圍空間產生電場，變化的電場能夠在周圍空間產生磁場。

　　2．均勻變化的磁場，產生穩定的電場，均勻變化的電場，產生穩定的磁場。這裡的“均勻變化”指在相等時間內磁感應強度(或電場強度)的變化量相等，或者說磁感應強度(或電場強度)對時間變化率一定。

　　3．不均勻變化的磁場產生變化的電場，不均勻變化的電場產生變化的磁場