電磁波的發現課件

　　1、理解麥克斯韋電磁場理論的兩個支柱：變化的磁場產生電場、變化的電場產生磁場。瞭解變化的電場和磁場相互聯絡形成同一的電磁場。

　　2、瞭解電磁場在空間傳播形成電磁波。

　　3、瞭解麥克斯韋電磁場理論以及赫茲實驗在物理學發展中的貢獻。體會兩位科學家研究物理問題的思想方法。

　　過程：

　　一、偉大的預言

　　說明：法拉第發現電磁感應現象那年，麥克斯韋在蘇格蘭愛丁堡附近誕生，從小就表現出了驚人的數學和物理天賦，他從小熱愛科學，喜歡思考，1854年從劍橋大學畢業後，精心研讀了法拉第的著作，法拉第關於“場”和“力線”的思想深深吸引了麥克斯韋，但麥克斯韋也發現了法拉第定性描述的弱點，那就是不能定量的描述電場和磁場的關係。因此，這位初出茅廬的科學家決定用他的數學才能來彌補。1860年初秋，麥克斯韋特意去拜訪法拉第，兩人雖然在年齡上相差四十歲，在性情、愛好、特長方面也迥然各異，可是對物質世界的看法卻產生了共鳴。法拉第鼓勵麥克斯韋：“你不應停留在數學解釋我的觀點”，而應該突破它。

　　說明：麥克斯韋學習了庫侖、安培、奧斯特、法拉第、亨利的研究成果，結合了自己的創造性工作，最終建立了經典電磁場理論。

　　說明：法拉第電磁感應定律告訴我們：閉合線圈中的磁通量發生變化就能產生感應電流，我們知道電荷的'定向移動形成電流，為什麼會產生感應電流呢？一定是有了感應電場，因此，麥克斯韋認為，這個法拉第電磁感應的實質是變化的磁場產生電場，電路中的電荷就在這個電場的作用下做定向移動，產生了感應電流。即使變化的磁場周圍沒有閉合電路，同樣要產生電場。變化的磁場產生電場，這是一個普遍規律

　　說明：自然規律存在著對稱性與和諧性，例如有作用力就有反作用力。既然變化的磁場能夠產生電場，那麼變化的電場能否產生磁場呢？麥克斯韋大膽地假設，變化的電場能夠產生磁場。

　　問：什麼現象能夠說明變化的電場能夠產生磁場？（例如通電螺線管中的電流發生變化，那麼螺線管內部的磁場要發生變化）

　　說明：根據這兩個基本論點，麥克斯韋推斷：如果在空間在空間某區域中有不均勻變化的電場，那麼這個變化的電場能夠引起變化的磁場，這個變化的磁場又引起新的變化的電場.........這樣變化的電場引起變化的磁場，變化的磁場又引起變化的電場，變化的電場和磁場交替產生，由近及遠傳播就形成了電磁波。

　　二、電磁波

　　問：在機械波的橫波中，質點的振動方向和波的傳播方向之間有何關係？（兩者垂直）

　　說明：根據麥克斯韋的理論，電磁波中的電場強度和磁感應強度互相垂直，而且兩者均與電磁波的傳播方向垂直，電磁波是橫波。

　　問：電磁波以多大的速度傳播呢？（以光速C傳播）

　　問：在機械波中是位移隨時間做週期性變化，在電磁波中是什麼隨時間做週期性變化呢？（電場強度E和磁感應強度B）

　　三、赫茲的電火花

　　說明：德國科學家赫茲證明了麥克斯韋關於電磁場的理論

　　第一節、電磁波的發現

　　板書設計

　　一、偉大的預言

　　1、變化的磁場產生電場

　　變化的電場產生磁場

　　2、變化的電場和磁場交替產生，由近及遠傳播形成電磁波

　　二、電磁波

　　1、電磁波是橫波，E和B互相垂直，而且兩者均與電磁波的傳播方向垂直÷

　　2、電磁波以光速C傳播）

　　宇宙速度

　　人造衛星宇宙速度

　　教材分析

　　本節重點講述了人造衛星的發射原理，推導了第一宇宙速度,並介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛星是萬有引力定律在天學上應用的一個非常重要例項，是人類征服自然的見證，體現了知識的力量，是學生學習瞭解現代科技知識的一個極好素材。教材不但介紹了人造衛星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法。學生透過行星的運動一節已經知道了行星的運動規律，因此在分析人造衛星的運動學特點，和動力學特點可採取類比的方法，近而進一步理解應用萬有引力定律分析天體運動的方法。因此，本節是“萬有引力定律與航天”中的重點內容，是學生進一步學習、研究、探索天體物理問題的理論基礎。另外，學生透過對人類在宇宙航行領域中的偉大成就及我國在航天領域成就的瞭解，增強學生的民族自信心和自豪感。

　　學情分析

　　學生已掌握了運動的合成與分解、牛頓運動定律、圓周運動等節的理論。並在本之前學習了天體的運動，和萬有引力定律的知識，能運用萬有引力定律揭示一些天體運動的特點。學生可以類比行星運動的特點原理自己分析人造衛星的規律。另外學生也可以利用前面的知識和對宇宙奧秘的好奇心探索人造衛星的發射及宇宙速度。學生可以透過聯想上一所學的對平拋物體的運動的處理方法探究牛頓的思考，以地心為參考系平丟擲去的物體從空間運動效果上可分解為指向地心的自由落體運動和繞地心的勻速圓周運動。而這兩個分運動都是變速度運動，它們都需要一個指向地心的力維持它們各自的運動狀態。因此萬有引力就有要改變兩個運動狀態的效果，即要既要產生自由落體加速度又要產生向加速度。當萬有引力只能提供向心力時，自由落體加速度就變成零，這樣平丟擲去的物體就落不下了，從而得到第一宇宙速度。再根據圓周運動和機械運動的知識可知道速度再大一些會做橢圓運動或擺脫地球對它的約束。這樣，人們就可以到更遠的地方去探索宇宙的奧秘了……