13.4 电磁波的发现及应用（教学设计）- 【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019必修第三册）

第4节　电磁波的发现及应用 教学设计 备课人 学科 物理 课题 电磁波的发现及应用 教学内容分析 本节包括两部分内容，即电磁波发现的历史概况、电磁波谱及其在科技和社会信息化方面的应用。对麦克斯韦电磁场的基本概念和理论，由于学生存在较大的理解难度，教师在教学过程中应该设置好台阶，逐步深入地引导学生对其进行了解。另一方面，要重视发挥本节涉及的物理学史的教育功能，让学生体会电磁场理论的基本思想在物理学发展中的理论意义，体会科学家研究物理问题的思想方法，了解赫兹实验在物理学发展中的贡献以及用实验来验证理论的方法。对于电磁波产生和传播的过程，在教学方式上可以采取学生阅读、互动讨论为主的方式，多展示相关素材，介绍相关知识，不要求掌握工作原理。重在培养学生科学的物质观，能用这些观念解释和解决实际问题，关注科技进步和社会发展。 学情分析 通过前面的学习，学生对电场、磁场已经有了初步的认识，特别是对电场的力的性质、能量的性质均能进行简单的计算，解决简单的问题。在本节中，学生要接触的电磁场不同于前面的静电场和磁场，是动态的场。但学生在必修阶段还没有学习机械振动和机械波的知识，理解起来有一定的困难。因此教师要根据学生水平，重点介绍电磁波产生和传播的方式，不必对理论深度有过高要求。 教学目标 1、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，领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、体验赫兹证明麦克斯韦预言的电磁波存在的实验过程及实验方法，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、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、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。 教学 重难点 教学重点： 电磁波的发现历史概况，物理理论和实验的相互配合对科学发展的巨大作用；电磁波是一种特殊物质，能传播能量和信息；电磁波谱中各波段的主要特性以及在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用。 教学难点： 麦克斯韦电磁场的基本概念和理论。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 【讲述】古时用点燃烟火传递重要消息。白天施烟，夜间点火，台台相连——烽火台。 古时候人们信息交流很难，只有最紧急的事才会用到——八百里加急。 为方便传递信息，古代神话小说里出现了"顺风耳和千里眼"。 如今，电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。那么，电磁波是如何产生的呢？ 了解人类从古至今传递信息方式的变化。 从信息传递方式的变迁入手，引导学生对现代通讯中利用的电磁波产生探索的兴趣，从而引出本节课的主题。 环节一 电磁场 【讲述】法拉第发现电磁感应的那年，一位科学巨星在英国爱丁堡诞生了，他就是——麦克斯韦。麦克斯韦是继法拉第之后，依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。 【提问】什么是电磁感应现象？ 【讲述】麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。 【提问】如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？ 【提问】线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？ →总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 【提问】既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能在空间产生磁场？ →麦克斯韦提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。 【讲述】变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。它既不是电场也不是磁场，更不是电场和磁场的叠加，而是电场和磁场相互依赖，形成不可分割的整体。 了解麦克斯韦及其贡献。 复习并回答： 在变化的磁场中放入一个闭合的导体回路，闭合导体回路中就产生感应电流。 理解麦克斯韦的理论。 思考并回答： 有电场，无电流。 思考并回答： 有。 思考、领会麦克斯韦的假设。 思考。 思考、领会麦克斯韦的假设。 思考、领会电磁场的产生方式。 从物理学史入手，由对科学家的介绍转到对其主要贡献的学习。 回顾上一节学习的电磁感应现象，便于学生理解本节课的知识点。 在电磁感应知识的基础上，了解麦克斯韦对感应电流产生原理的解释。 根据电流产生的原因，进一步分析变化的磁场（磁通量）产