选修3-4《1电磁波的发现》优质课教案下载

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（一）知识建构

过渡语：19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在法拉第等人研究成果的基础上，进行开创性工作，建立了具有划时代意义的电磁理论，并且预言了电磁波的存在。下面我们先学习第一标题：伟大的预言（板书）

1、变化的磁场产生电场

实验基础：在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路中产生了感应电流，这是我们熟悉的电磁感应现象。（播放视频）

问：为什么会产生感应电流呢？自由电荷是如何定向移动呢？

麦克斯韦认为，一定是有了电场，电路中的自由电荷在这个电场的作用下做定向移动，产生了感应电流，电磁感应的实质是变化磁场在空间产生了电场。

问：如果电路不闭合，线圈中有感应电流吗？有感应电动势吗？有电场吗？

答：无感应电流，但是感应电动势和电场仍然存在。

问：若空间中没有线圈，还有电场存在吗？

答：有

师：麦克斯韦在对前人的研究成果进行大量的分析、计算的基础上，加以自己的推理、猜想，大胆地预言：即使变化的磁场周围没有闭合电路，同样也产生电场。因此，变化的磁场产生电场，这是一个普遍规律。

涡旋电场线

涡旋电场线

静电场线

静电场线

思考与讨论：变化的磁场产生的电场与我们熟悉的静电场有何不同？

2、变化的电场产生磁场

思考：麦克斯韦由电现象和磁现象的诸多相似性，作出进一步猜想：既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场是否也能产生磁场呢？

实验事实：（1）如图所示，静止电荷周围的小磁针不偏转，电荷一旦运动起来，其周围小磁针就发生偏转。

（2）如图所示，变化的电场（如用手摇起电机给电容器充电时或电容器放电时电容器两极板间产生了变化电场）周围的小磁针发生摆动。（动画演示）

现象分析：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，使小磁针发生摆动，这个磁场是由电荷运动在周围空间产生的变化电场引起的。小磁针只起到检验作用，即使不放小磁针，运动电荷周围空间仍然产生磁场。也就是说，变化的电场产生磁场，这是一个普遍规律。

师：由E=可知，如果磁通量Ф均匀变化（即均匀变化的磁场），则产生的电动势E是恒定的，在周围空间中形成的电场是恒定不变的，而一个恒定不变的电场不会继续激发磁场；反之，如果磁通量Ф是周期性变化的，则产生的电动势E也是周期性变化的，即在周围空间中形成的是周期性变化的电场，这种周期性变化的电场将在空间中又形成周期性变化的磁场……因此，麦克斯韦认为：周期性变化的电场和磁场交替激发，形成了一个紧密联系不可分割的整体——电磁场，这个整体由近及远地向周围传播。一个伟大的预言诞生了——空间存在电磁波。下面我们来学习第二标题：电磁波（板书）

麦克斯韦进一步预言了电磁波具有以下特点：

①根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波在真空中传播时,它的电场强度和磁感应强度是相互垂直的,且二者均与波的传播方向垂直。因此电磁波是横波。

②麦克斯韦指出电磁波的传播速度等于光速,反映了光的电磁本性。