第二章第四节 电磁场与电磁波.doc

5第四节麦克斯韦电磁场理论一：教学目标（一）：知识与技能初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想；变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场。相互联系着的变化的电场和磁场统称为电磁场。了解电磁波的产生和电磁波的特点。了解电磁场的物质性了解麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的意义。（二）：过程与方法通过对麦克斯韦电磁场理论基本思想形成过程的学习体会在科学探究中如何充分利用已有的实验基础和理论展开大胆的猜想与假设进行强有力的逻辑理论思维建立新理论语言新现象。通过麦克斯韦电磁场理论的成功感受运用数学工具进行推理论证对物理学发展的意义。通过“磁现象与电现象有哪些相似之处”的讨论与交流进一步掌握类比法初步形成“对称”的思想方法。通过电磁波具有能量以及具有与其他物质相互作用的属性体会电磁场的物质性。（三）：情感与态度价值观通过对麦克斯韦电磁场理论基本思想形成过程的学习感受物理学的和谐之美对称之美有序之美。通过对电磁场理论建立过程的学习体会物理学发展经历了“实践――理论――实践”的艰辛过程。（四）：教学重点：电磁波的特点麦克斯韦电磁场理论的基本思想（五）：教学难点：电磁波的特点（六）：课时安排：两课时二：教学过程引入：介绍伟大的英国物理学家麦克斯韦（1831－1879）。（一）：麦克斯韦电磁场理论的基本思想根据：前人的实验事实在变化的磁场中放置一个闭合电路电路中将会产生感应电流这是我们熟悉的电磁感应现象。2．麦克斯韦认为：电路里产生感应电流是由于导体中的自由电荷受到电场力的驱使而做定向移动说明电路所在的空间存在电场这个电场是由变化的磁场引起的。―――――变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象。3．学生讨论与交流：变化的磁场产生的电场与我们熟悉的静电场有何不同？学生：静电场的电场线是由正电荷出发终止于负电荷是不闭合的。而变化的磁场产生的电场没有起点也没有终点是闭合的“旋涡电场”4．提出：变化的电场能否也产生磁场？三个实验去验证：静止电荷周围的小磁针不偏转运动电荷周围的小磁针偏转电容器充电时周围的小磁针发生摆动麦克斯韦认为：静止电荷周围是稳定的电场不产生磁场；而电荷运动时周围的小磁针摆动说明小磁针所在处产生了另一个磁场使小磁针摆动这个磁场是由电荷运动在周围空间产生变化的电场而引起的。―――――变化的电场周围产生磁场是一种普遍存在的现象。5．学生讨论与交流：磁现象与电现象有哪些相似之处？学生：自然界中有正负两种电荷同种电荷互相排斥异种电荷互相吸引。自然界中也只有南北两种磁极同名磁极互相排斥异名磁极互相吸引。奥斯特发现电能生磁法拉第发现磁能生电麦克斯韦正是相信电场与磁场有对称之美才从“变化的磁场周围产生电场”联想到“变化的电场周围产生磁场”并提出了大胆的假设！6．麦克斯韦电磁场理论的基本思想：（1）均匀变化的磁场（或电场）产生稳定的电场（或磁场）。（2）非均匀变化的磁场（或电场）产生变化的电场（或磁场）。（3）按三角函数规律变化的振荡磁场（或电场）产生同频率的三角函数规律变化的振荡电场（或磁场）（4）变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场变化的电场和磁场总是相互联系形成一个不可分离的统一场这就是电磁场（二）：电磁波的产生及其特点电磁波的产生：如果在空间某区域有周期性变化的电场这个变化的电场就会在周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又会在较远的空间引起周期性的电场……这样变化的电场和磁场就不局限于空间某区域。而是由近及远地向周围空间传播出去电磁波这样由近及远地传播就形成电磁波电磁波的特点电磁波中电场和磁场相互垂直电磁波在与两者均垂直的方向传播。因此电磁波是横波两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于电磁波的波长。电磁波在空间以一定的速度传播经过一个周期的时间传播一个波长的距离。即其波长λ频率ƒ（周期Τ）波速υ之间遵循的关系：υ＝λ/Τ=λƒ电磁波的频率即为电磁振荡的频率它由波源决定与介质无关。电磁波在真空中的传播速度等于光在真空传播速度c＝3.0×108m/s电磁波与机械波一样也能产生反射折射干涉衍射等现象也是传播能量的一种形式。电磁波传播不需要借助于任何介质在真空中也能传播因为电磁波的传播是依靠电场和磁场的相互激发而不是依靠物质的机械传递。3．学生讨论与交流：从电磁波的特点出发你认为电磁场是客观存在的吗？学生：根据电磁波的特点中的第（5）点可知电磁场本身就是一种特殊形态的物质无需借助其他物质来传播（三）：电磁场的物质性几种特殊电磁波的例子：微波炉是利用电磁波进行加热食物。说明电磁场具有能量。俄国物理学家列别捷夫测量除光对被照射的物体有压力。结论：电磁波具有运动能量以及与其他物质相互作用的属性都是物质的性质。电磁波具有物质一般性质的同时也具有特殊的性质。（四）：麦克斯韦电磁场理论的意义电磁场理论的建立经历了“实践――理论――实践