1. 麦克斯韦电磁场理论（表格式教学设计）物理沪科版选择性必修第二册

第1节 麦克斯韦电磁场理论 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第1节 麦克斯韦电磁场理论 教学 目标 物理观念 知道电磁场的概念，理解电磁理论的内容,体会其中的能量转化过程。 科学思维 体会电磁场的物质性，认识物理规律的普遍性与特殊性，培养学生的逻辑推理和类比推理能力，让学生体会科学研究方法，培养学生的科学思维。 科学探究 通过结合生活中各种相应现象及常识,理解变化的磁场产生电场。培养学生实验探求知识的意识,增强求知欲望。 科学态度 与责任 通过结合生活中各种相应现象及常识，了解电磁波在人们生活中的地位。体会物理知识在生活中的重要作用,培养学生学习物理的兴趣。 教学 重难点 1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义(重点)。 2.理解麦克斯韦电磁场理论内容(难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：变化的磁场能产生电场，那变化的电场能否产生磁场呢? 学生思考问题。 新课讲授 一、电磁场理论建立的基础 教师：奥斯特：电流的磁效应，即“电生磁”；法拉第：电磁感应现象，即“磁生电”。在同一时期，许多科学家，如德国物理学家韦伯、英国物理学家开尔文等，都在电磁学领域取得突破，这些都为麦克斯韦的电磁学研究准备了良好的条件，为电磁场的数学理论提供了充分的实践和理论基础。例如无线充电的技术等，无不证实电磁场理论的伟大，如图所示： 提问：感应电流形成的微观原因是什么？ 学生：电流是电荷的定向移动产生的。导体中的自由电子应该是受到了电场力的作用。变化的磁场，使线圈中产生电场，且电场方向E和电流i方向一致，从而在回路中形成电流。 教师：基于统一和对称的假设，麦克斯韦提出了电磁场理论。 学生思考并回答问题。 新课讲授 二、麦克斯韦电磁场理论的主要观点 教师：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。 麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动。 麦克斯韦电磁场理论的主要观点： ①均匀变化的磁场产生稳定的电场，如图所示 提问：恒定的磁场产生电场吗？ 学生：恒定的磁场不产生电场。 教师：②周期性变化的磁场产生同频率的振荡电场，如图所示 提问：非均匀变化的磁场产生什么样的电场？ 学生：非均匀变化的磁场产生变化的电场。 教师：麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场。(如图乙) ①均匀变化的电场产生稳定的磁场，如图所示 提问：恒定的电场产生磁场吗？ 学生：恒定的电场不产生磁场。 教师：②周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场，如图所示 提问：非均匀变化的电场产生什么样的磁场呢？ 学生：非均匀变化的电场产生变化的磁场。 学生思考并回答问题。 新课讲授 三、电磁场理论的意义 教师：如果一个变化的电场会产生一个变化的磁场，那么下面还要发生什么现象呢？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。 提问：如何正确理解麦克斯韦电磁场理论呢？ 学生：对麦克斯韦电磁场理论的理解如下表 学生小组合作讨论，思考并回答问题。 新课讲授 四、电磁波的验证 教师：麦克斯韦预言光是电磁波，即光是按电磁波规律传播的一种电磁振荡——光是一种电磁波。 麦克斯韦的电磁场理论深邃而新颖，以至于在理论提出很长一段时间内没有被大家普遍接受。直至 1888 年，德国物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在，才使得这一伟大理论逐渐被世人认可、推崇。 微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉，赫兹向全世界宣告：电磁波发现了。 当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波。如图所示 播放捕捉电磁波视频。 学生观看捕捉电磁波视频，感受电磁波的存在。 课 堂 练 习 1.(多选)关于电磁场的理论，下列说法中正确的是(　　) A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的 C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 D.振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场 答案　BD 解析　变化的电场产生磁场有两层含义：①均匀变化的电场产生恒定的磁场。②非均匀变化的电场产生变化的磁场。振荡的电场产生同频率的振荡磁场。均匀变化的磁场产生恒定的电场，故B、D正确，A、C错误。 2.电磁场理论在现代生活中有着广泛应用，下面有关电磁场理论的说法正确的是(　　) A.法拉第首先提出电磁场理论 B.磁场周围一定有电场 C.变化的电场周围一定有磁场 D.变化的电场周围一定有变化的磁场 答案　C 解析　麦克斯韦首先提出电磁场理论，故A错误；变化的磁场周围才有电场，变化的电场周围才有磁场，故B错误，C正确；周期性变化的电场周围一定有变化的磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故D错误。 3.下列四图表示原磁场或电场以及可能产生的电场或磁场，根据麦克斯韦电磁场理论判断，下列说法正确的是(　　) A.图1可能产生图3 B.图2可能产生图3 C.图4可能产生图1 D.图3可能产生图2 答案　D 解析　麦克斯韦电磁场理论表明，均匀变化的电场产生恒定不变的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，题图3可能产生题图2，D正确。 4.英国物理学家麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。 应用麦克斯韦的电磁场理论判断，如图表示四种电场(磁场)随时间变化的图像中，能产生恒定的磁场(电场)的是(　　) 答案　B 解析　A图中电场不变，则不会产生磁场，A错误；B图中是均匀变化的电场，能产生稳定的磁场，B正确；C图中电场随时间发生非均匀变化，则会产生变化的磁场，C错误；D中磁场方向变化，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故D错误。 5.(多选)应用麦克斯韦电磁场理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)正确的是(　　) 答案　BC 解析　A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦电磁场理论可知，其周围空间不会产生电场，故A错误；B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，故B正确；C图中的上图是周期性变化的磁场，它能产生同频率周期性变化的电场，当磁感应强度的变化率最大时，感应电场最强，故C正确；D图的上图是周期性变化的电场，在其周围空间产生周期性变化的磁场，当电场强度的变化率最大时，感应磁场应最强，故D错误。 课 堂 小 结 板 书 设 计 第1节 麦克斯韦电磁场理论 一、电磁场理论建立的基础 1.奥斯特：电流的磁效应，即“电生磁”； 2.法拉第：电磁感应现象，即“磁生电”。 3.基于统一和对称的假设，麦克斯韦提出了电磁场理论。 二、麦克斯韦电磁场理论的主要观点 1.变化的磁场产生电场 (1)实验基础：在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。 (2)麦克斯韦的见解：电路里能产生感应电流，是因为变化的磁场产生了电场，电场促使导体中的自由电荷做定向运动。 (3)实质：变化的磁场产生了电场。 2.变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场。 3.变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分割的统一的电磁场。 三、电磁场理论的意义 1.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。 2.对麦克斯韦电磁场理论的理解 四、电磁波的验证 1.麦克斯韦预言光是电磁波，即光是按电磁波规律传播的一种电磁振荡——光是一种电磁波。 2.德国物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在。 作业 布置 1.完成教材课后作业：“问题与思考”。 2.配套分层作业。 教学反思 本节内容对学生来说比较抽象,学习起来有一定的难度。对麦克斯韦电磁场理论不要过多地展开，而应重点突出麦克斯韦的科学思维、赫兹实验、电磁波形成的条件以及对场的多样性、统一性和物质性的认识。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $