13.4《电磁波的发现及应用》 课程设计-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

《电磁波的发现及应用》教学设计
一、教材分析
从理论上说，电磁学的核心内容就是电磁场的概念和麦克斯韦的电磁场方程。教材将这部分内容放在必修三最后一节，是电磁感应现象的一个总结，但本节的内容是非常的抽象，学习起来有一定的难度，对于麦克斯韦的电磁场理论，只要知道两个基本观点即可。而电磁波的应用就非常的形象，在生活中有大量的应用实例。通过实例的介绍和简单讲解，可以培养学生，把物理融于生活的情怀，激发学习热情。
二、学情分析
经过了电磁感应现象的学习，学生对电和磁之间的紧密联系已经有一定程度的认识。但由于电和磁的内容本身就有些抽象，对学生来说理解起来有一定的难度。由于教材设置，学生对于“波”这一概念的还比较陌生，但生活中已经对机械波有一定的感性认识，教学中可以以机械波作为过渡，帮助学生理解电磁波的特性。
三、基于核心素养的教学目标设计
物理观念：了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念以及物质性。能有波长公式进行相应的计算。
科学思维：实物粒子是物质存在的一种形式，场是物质存在的另一种形式。明白电磁波的传递方式，构建相应的物理模型。
科学探究：能够辨别生活中的电磁波的使用情况，大致了赫兹捕捉电磁波的实验。
科学态度与责任：通过麦克斯韦电磁场理论的学习感悟自然界的对称、和谐美；认识到电磁波存在于生活的方方面面；感悟科技对生活的影响。
四、重、难点
重点：麦克斯韦电磁场理论
难点：电磁波的特性，波长、波速、频率的关系。
五、教学方法
讲授法、逻辑推理法
六、教学过程
（一）新课引入
展示图片：古代人"顺风耳、千里眼"的梦想变成了现实；还有宇航员太空授课
都是由于电磁波才得以实现
那么，电磁波是怎样发现的呢
（二）电磁波的发现
1.介绍麦克斯韦
2.电磁波的发现
2.1关于电磁感应现象的思考
变化的磁场产生电场（实验现象），变化的磁场产生变化的电场（逻辑推理）
在变化的磁场中放一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流。这是法拉第发现的电磁感应现象。麦克斯韦进一步想到∶既然产生了感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向运动；即使在变化的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产生电场。因此，麦克斯韦认为∶这个现象的实质是变化的磁场产生了电场。这个电场我们之前学习过，叫做感生电场。
既然变化的磁场能产生电场，那变化的电场能否产生磁场吗？
麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美。他大胆地假设∶变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。就在一个电容器里通上交变电流后，检测到了磁场的存在。
2.2电磁场
关键词：变化
恒定的磁场不会产生电场，恒定的电场也不会产生磁场。
根据以上两个基本论点，麦克斯韦进一步推断：不均匀变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播。
2.3电磁波
麦克斯韦预言了电磁波的存在和电磁波特性：
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麦克斯韦方程组深刻的指出电磁场的传播是一种波动过程，这就是电磁波。
③电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。
④电磁波的传播的速度等于光速；光是一种以波动形式传播的电磁波。
赫兹通过实验证明了电磁波的存在。
（三）电磁波谱
3.1机械波(补充内容)
波峰：凸起的最高处；
波谷：凹下的最低处；
波长：临近两个波峰（或波谷）的距离；
频率：1s内通过的波峰（或波谷）的次数；
波速：描述波的传播快慢程度；
3.2电磁波
（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。
（2）电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，C=3×108m/s。
（3）电磁波波速,波长，频率之间遵循 。
（4）电磁波的传播不需要介质。
（5）电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等现象。（光是电磁波）
（四）电磁波的能量
麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，说明电磁波是一种客观存在的物质。
①生活中常用微波炉来加热食物。
②光是一种电磁波——传播着的电磁场，光具有能量。
③电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流，有电流就有能量。
（五）电磁波通信
随着计算机网络的发展和智能手机的出现，负责通话的电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。
七、板书设计
13.4电磁波的发现及应用
一、电磁场
1.变化的磁场产生电场
2.变化的电场产生磁场
3.变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一场。称为电磁场。
二、电磁波
1.麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹证明了电磁波的存在。
2.电磁波可以在真空中以光速在传播，不需要介质。
3.光也是一种电磁波。
三、电磁波谱
1.波速=波长×频率 c=λf
2.按波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
3.可见光只是电磁波中的一小部分
4.不同的电磁波由于具有不同的频率，才具有不同的特性。
四、电磁波的能量
五、电磁波通信
八、教学反思
电磁波的知识是非常抽象的，但是生活中的电磁波又是无处不在的，这种感觉像是“最熟悉的陌生人”。所以在教学中主要是以讲授知识点为主，例举一些生活的实例进行解析。
2、本节课的主要内容有三个，要体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法，领会物理实验对物理发展的基础意义。通过观察生活中的通信情况来更加领会电磁学的魅力。