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2019-2020年高中物理 4.1《電磁波的發(fā)現(xiàn)》學(xué)案 新人教版選修1-1.doc

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2019-2020年高中物理 4.1《電磁波的發(fā)現(xiàn)》學(xué)案 新人教版選修1-1.doc

2019-2020年高中物理 4.1電磁波的發(fā)現(xiàn)學(xué)案 新人教版選修1-1學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解麥克斯韋個人成長歷程,法拉第對麥克斯韋成長的影響,激勵青少年熱愛科學(xué),奮發(fā)向上,為科學(xué)獻(xiàn)身.2、理解麥克斯韋電磁場理論的兩個支柱:變化的磁場產(chǎn)生電場、變化的電場產(chǎn)生磁場。了解變化的電場和磁場相互聯(lián)系形成統(tǒng)一的電磁場及相關(guān)推理思維過程。3、了解電磁場在空間傳播形成電磁波。知道機(jī)械波與電磁波的異同,認(rèn)識光是以波動形式傳播的一種電磁振動.4、了解赫茲捕捉電磁波的過程,及電磁波的產(chǎn)生在物理學(xué)發(fā)展史上的偉大意義.自主學(xué)習(xí)【問題1】請根據(jù)書本提供的相關(guān)素材和自己課外了解的相關(guān)知識,向同學(xué)介紹電磁波理論的發(fā)現(xiàn)背景(包含麥克斯韋的生平、麥克斯韋和法拉第的關(guān)系及其它相關(guān)人員在電磁波方面所做的貢獻(xiàn)?!締栴}2】麥克斯韋通過偉大的預(yù)言和系統(tǒng)知識的總結(jié)得到電場和磁場的密切聯(lián)系,電場和磁場相關(guān)系的基本論點是: ; 。根據(jù)書本的提示,麥克斯韋是通過什么思維方式得到該關(guān)系的?麥克思維在兩個基本論點的基礎(chǔ)上得到的預(yù)言是: ?!締栴}3】比較電磁波和機(jī)械波的相同點和不同點。【問題4】赫茲通過實驗證明了電磁波理論,總結(jié)了電磁波的那些特點,請將你總結(jié)的寫在下面空白處。【問題5】自己動手實驗:實驗器材:一節(jié)電池、一根導(dǎo)線、一把銼刀和一個收音機(jī)實驗操作:把銼刀裸露刀柄接觸電池的負(fù)極,導(dǎo)線的一端接在正極上,把導(dǎo)線的另一端在銼刀銼面上滑動,打開收音機(jī),聽有沒有“嗑嗑”的聲音。試討論你所觀察到的現(xiàn)象的成因。合作探究圖4.11【問題1】裝置如圖4.11所示,當(dāng)穿過螺線管的磁場隨時間變化時,上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光,思考小燈泡為什么能發(fā)光?并闡述麥克斯韋根據(jù)法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象推理變化的磁場產(chǎn)生電場的思維過程?【問題2】麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波存在,在其兩個基本論點的基礎(chǔ)上他做了什么推斷?【問題3】關(guān)于電磁場和電磁波的理解,有一些同學(xué)展開了爭論,你支持誰的看法,說出你的理由。同學(xué)甲:電磁波的傳播不需要介質(zhì),聲波的傳播需要介質(zhì)。說明兩種波是完全不同的,聲波傳播中的現(xiàn)象,電磁波一定沒有。同學(xué)乙:電磁波是一種物質(zhì)。同學(xué)丙:麥克斯韋的預(yù)言電磁波的存在是自己異想天開得到的,沒有任何科學(xué)依據(jù)。同學(xué)?。汗馐且圆▌拥男问絺鞑サ囊环N電磁振動?!締栴}4】赫茲通過實驗驗證麥克斯韋電磁場理論時,所用實驗裝置如圖4.12所示,在這個實驗中,導(dǎo)線兩個小球之間能夠產(chǎn)生電火花的理論基礎(chǔ)是什么?可能與你所學(xué)知識中相似? ABC圖4.12【問題5】赫茲設(shè)計實驗檢測到電磁波的存在,在科技日益發(fā)達(dá)的今天,你可以借助于生活中的什么裝置驗證電磁波的存在?課堂檢測A1建立完整的電磁場理論并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是 ( )A法拉第 B奧斯特 C赫茲 D麥克斯韋 21888年,用實驗證實電磁波的存在,使人們認(rèn)識到物質(zhì)存在的另一種形式,這位物理學(xué)家是( )A赫茲 B奧斯特 C麥克斯韋 D法拉第3關(guān)于電磁場和電磁波的說法中正確的是 ( )A電場和磁場總是相互聯(lián)系的,它們被統(tǒng)稱為電磁場 B電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波 C電磁波的傳播速度是3108m/sD電磁波是一種物質(zhì),可以在真空中傳播 4某電場中電場強(qiáng)度隨時間變化的圖像如圖4.13所示,能產(chǎn)生磁場的電場是( )t0At0Bt0Ct0DEEEE圖4.13B5 下列關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法正確的是( ) A聲波是機(jī)械波,耳朵能夠聽到聲波,是因為耳朵和聲源之間有空氣. B水波的傳播需要水,沒有水就沒有水波. C電磁波傳播需要空氣,沒有空氣,即使產(chǎn)生了電磁波也傳不出來.abcdGBQQ圖4.14 D電磁波的傳播速度等于光速,不受其它因素影響6 在下述各種情況中,可以產(chǎn)生電磁波的是( ). A 空間有電場和磁場,它們重疊在一起就是電磁波 B只要磁場發(fā)生變化在其周圍空間就一定有電磁波 C 一匝線圈,里面通有變化的電流,在這個線圈周圍一定會產(chǎn)生電磁波 D 如圖4.1-4,a、b、c、d為4根相同的銅管,G為感應(yīng)圈,c、d間接有一氖燈,當(dāng)G工作時,氖燈發(fā)光,這表示感應(yīng)圈G產(chǎn)生了電磁波.我的收獲自主學(xué)習(xí)【問題1】略【問題2】變化的電場產(chǎn)生磁場,變化的磁場產(chǎn)生電場。變化的電場和磁場交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)傳播就形成了電磁波【問題3】. 機(jī)械波與電磁波的異同:. 它們都是波,均具有波的一切特性.,能夠產(chǎn)生反射、折射、衍射和干涉現(xiàn)象,. 機(jī)械波傳播需要介質(zhì),沒有介質(zhì)就沒有機(jī)械波,機(jī)械波只是傳播機(jī)械振動形式,質(zhì)點并不隨波遷移;電磁波可以在真空中傳播,這是因為電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”,而電場和磁場本身就是一種形式的物質(zhì). 機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定,電磁波的傳播速度等于光速.2. 光是以波動形式傳播的一種電磁振動.【問題4】電磁波具有反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象,證明了電磁波與光具有相同的性質(zhì).【問題5】解析:會聽到收音機(jī)里發(fā)出“喀喀”的聲音. 這是因為導(dǎo)線與鋼銼摩擦,會產(chǎn)生變化的電流,其在周圍產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場又產(chǎn)生變化的電場,如此反復(fù),則會產(chǎn)生電磁波,故收音機(jī)會發(fā)出“喀喀”的聲.合作探究【問題1】解析:由于交變電流產(chǎn)生的磁場在不斷變化,所以穿過線圈的磁通量不斷變化,在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,形成感應(yīng)電流,小燈泡發(fā)光。麥克斯韋從場的觀點進(jìn)一步想到,產(chǎn)生感應(yīng)電流時,一定是有了促使導(dǎo)體中自由電荷做定向運(yùn)動的電場. 因此,麥克斯韋認(rèn)為:這個現(xiàn)象的實質(zhì)是變化的磁場在空間產(chǎn)生了電場. 如果在這個空間有一個閉合電路,那么電路中的自由電荷就在這個電場作用下做定向運(yùn)動,形成電流;即使在變化的磁場中沒有閉合電路,也同樣要在空間產(chǎn)生電場,故磁場變化時一定產(chǎn)生電場.【問題2】解析:變化的磁場產(chǎn)生電場,那么變化的電場是否會產(chǎn)生磁場呢?麥克斯韋根據(jù)自然界規(guī)律的統(tǒng)一與和諧,相信電場與磁場具有對稱之美. 認(rèn)為變化的電場在空間也會產(chǎn)生磁場.根據(jù)這兩個基本論點,麥克斯韋進(jìn)一步推斷:如果在空間某區(qū)域有不均勻變化的電場,那么這個變化的電場就在空間引起變化的磁場;如果變化的電場屬于均勻變化,則激發(fā)穩(wěn)定的磁場后不再激發(fā),若這個變化的磁場為非均勻變化的,則又會引起新的變化電場和磁場于是,變化的電場和磁場交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)地傳播. 麥克斯韋指出,這種電場和磁場的傳播是一種波動過程. 由此得出空間存在電磁波.【問題3】通過比較電磁波和機(jī)械波的異同,可得知乙和丁的看法是對的?!締栴}4】當(dāng)電火花在感應(yīng)圈兩個金屬球間跳動時,必定建立了一個迅速變化的電磁場,按麥克斯韋的理論,這種變化的電磁場以電磁波的形式在空間傳播。當(dāng)電磁波經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時,迅速變化的電磁場在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢,使得導(dǎo)線環(huán)的空隙間也產(chǎn)生了火花?!締栴}5】收音機(jī)、手機(jī)等等課堂檢測 1、D 2、A 3、BCD 4、ABC 5、ABD 6、D

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