11.4《电磁场与电磁波》课时教案-2025--2026年沪科版高中物理必修第三册（表格式）

11.4《电磁场与电磁波》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 沪科版高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于沪科版高中物理必修第三册第11章第4节，是电磁学知识的总结与升华。教材通过麦克斯韦电磁理论的发展脉络，系统阐述了变化的电场产生磁场、变化的磁场产生电场的核心思想，并由此引出电磁波的存在及其传播特性。内容承前启后，既是对前面静电场、恒定电流、磁场和电磁感应等知识的整合，又为后续学习现代通信技术、光的本质等内容奠定基础。
学情分析
高二学生已掌握静电场、恒定电流、磁场及法拉第电磁感应定律等基础知识，具备一定的抽象思维能力。但对“场”这一非直观概念的理解仍存在困难，尤其是“变化的电场能激发电磁波”这类高度抽象的思想容易产生认知障碍。学生在生活中虽广泛接触手机、Wi-Fi等电磁波应用，却缺乏对其物理本质的认识。因此教学中需借助情境创设、类比推理和可视化手段，帮助学生突破思维瓶颈，实现从现象感知到本质理解的跨越。
课时教学目标
物理观念
1. 理解麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场；认识电磁场是一种客观存在的物质形态。
2. 掌握电磁波的产生机制、传播特点及其在真空中的速度，建立电磁波谱的基本框架。
科学思维
1. 能运用类比法（如水波、声波）理解电磁波的传播方式，提升模型建构能力。
2. 通过分析赫兹实验的设计思路，发展逻辑推理与批判性思维，体会科学假说与实验证据之间的关系。
科学探究
1. 能设计简单方案模拟电磁波的产生过程，体验从理论预测到实验验证的科学探究路径。
2. 在小组合作中完成电磁波传播特性的分析任务，提升信息提取与协作交流能力。
科学态度与责任
1. 感受麦克斯韦理论预言的伟大与赫兹实验验证的严谨，形成尊重科学、崇尚理性的态度。
2. 认识电磁波在现代社会中的广泛应用及其潜在影响，增强科技服务于人类的责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 麦克斯韦电磁场理论的两个核心观点及其物理意义。
2. 电磁波的产生条件与传播特性。
难点
1. 理解“变化的电场产生磁场”这一抽象概念，突破“场”非实体的认知局限。
2. 建立电磁波自我维持、无需介质传播的空间图像。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、讲授法、合作探究法、类比推理法
教具准备
多媒体课件、赫兹实验动画视频、电磁波谱挂图、无线充电演示器、示波器、信号发生器
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、生活现象引发思考 （一）、播放一段快节奏城市生活短视频：
画面依次呈现：清晨闹钟响起、地铁刷卡进站、学生用平板接收作业通知、教室无线投影上课、放学路上耳机听音乐、家中智能音箱播报天气、夜晚城市灯光与通信基站交相辉映……
引导语：“同学们，请观察这段视频——我们的一天，似乎被一种看不见的力量悄然编织。它穿越墙壁、跨越山海，让千里之外的声音瞬间抵达耳畔，让海量信息在指尖流转。这种神秘的力量是什么？它从何而来？又如何传播？”
停顿三秒，环视全班，继续说道：“爱因斯坦曾说：‘宇宙最不可理解之处，在于它是可以理解的。’今天，我们就来揭开这层神秘面纱，走进一个由电与磁共同谱写的壮丽篇章——电磁场与电磁波。”
（二）、提出驱动性问题链：
1. 我们知道静止电荷周围存在静电场，通电导线周围存在磁场。那么，如果电场或磁场发生变化，会发生什么？
2. 光究竟是什么？它是否与电和磁有关？
3. 手机没有插线，为何能通话？Wi-Fi信号又是怎样“飞”进我们的设备里的？
这些看似平常的问题，背后隐藏着19世纪物理学最伟大的统一之一——麦克斯韦电磁理论。让我们带着这些问题，开启今天的探索之旅。 1. 观看视频，感受电磁技术在生活中的普遍应用。
2. 思考教师提出的三个问题，初步形成认知冲突。
3. 在笔记本上写下自己对“电磁波”的已有印象或猜想。
4. 准备进入新课学习状态。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图 以贴近生活的动态场景切入，唤醒学生的经验记忆，制造认知悬念，激发探究欲望。通过层层递进的问题链，将日常现象与深层物理原理联系起来，引导学生从“知其然”走向“知其所以然”，为后续理论建构提供动机支持。
新知建构
【18分钟】 一、回望经典：电磁感应的启示 （一）、复习法拉第电磁感应定律：
教师在黑板左侧画出一个闭合线圈，中间插入条形磁铁，箭头表示磁铁运动方向。
提问：“当磁铁插入或拔出线圈时，会发生什么现象？”
待学生回答“产生感应电流”后，追问：“这说明了什么物理规律？”
引导学生说出：“变化的磁场能够在周围空间激发出电场，这个电场驱动自由电荷定向移动形成电流。”
强调：“注意！这里的关键是‘变化’二字——稳定的磁场不会产生电场，只有变化的磁场才会‘催生’出新的电场。”
板书关键句：变化的磁场 → 产生电场（感生电场）
二、大胆预言：麦克斯韦的逆向思维 （一）、提出对称性猜想：
教师转向黑板右侧，画出平行板电容器充电过程示意图，极板间有电场E，且电场强度随时间增加。
引导语：“自然界往往具有惊人的对称美。既然变化的磁场能产生电场，那么反过来呢？变化的电场是否也能产生磁场？”
展示麦克斯韦原话投影：“The energy in the field is equally divided between electric and magnetic energies.” 并解释其深意——电场与磁场地位对等，应可相互转化。
讲解：“麦克斯韦正是基于这种深刻的物理直觉，在1864年提出了革命性的假设：任何变化的电场，都会在其周围空间激发一种磁场，就像变化的磁场会激发电场一样。”
板书补充：变化的电场 → 产生磁场（位移电流假说）
解释“位移电流”并非真实电流，而是电场变化率的等效表述，是麦克斯韦理论中最富创造性的思想之一。
（二）、构建电磁场统一图景：
教师用红粉笔连接左右两图，形成闭环：
“设想在一个空间区域，电场开始变化 → 它激发了周围的磁场 → 这个新产生的磁场本身也在变化 → 又反过来激发出新的电场 → 新电场再变化 → 再激发磁场……如此循环往复，电场与磁场交替产生，彼此支撑，就像一场永不停歇的‘双人舞’。”
强调：“这场舞蹈不需要空气、水或其他介质作为依托，它可以在真空中自我维持、向外传播——这就是电磁波的本质！”
播放动态模拟动画：从振荡电路出发，电场与磁场垂直交替延伸，形成横波向前推进。
引用费曼的话：“From a long time ahead, one could see that electricity and magnetism were not two different things, but two aspects of one thing.” 引导学生体会统一之美。 1. 回忆并口述电磁感应现象及其本质。
2. 理解“变化”是场相互转化的前提条件。
3. 接受并思考“变化的电场产生磁场”的新观点。
4. 观察动画，尝试在脑海中构建电磁波传播的空间图像。
评价任务 概念理解：☆☆☆
逻辑推理：☆☆☆
图像建构：☆☆☆
设计意图 通过“旧知唤醒—对称联想—理论建构”的路径，降低抽象概念的学习难度。利用板书图示与动画结合，将静态文字转化为动态过程，帮助学生建立“场”的时空演化模型。引入科学家原话与名家评述，增强理论的人文厚度，培养学生科学审美。
实验验证
【10分钟】 一、历史重现：赫兹实验揭秘 （一）、介绍实验背景：
“理论需要实验的检验。1887年，德国物理学家海因里希·赫兹首次用实验证实了电磁波的存在。他使用的装置极为精巧——我们来看他的原始设计。”
展示赫兹实验装置图：左侧为感应线圈与金属小球构成的发射器（LC振荡电路），右侧为带缺口的金属环作为接收器（谐振电路）。
讲解：“当高压电火花在发射端跳跃时，意味着电荷剧烈振荡，形成快速变化的电场和磁场，按麦克斯韦理论应辐射电磁波。”
（二）、演示实验现象：
播放高清复现实验视频：发射端电火花闪烁的同时，远处接收环两端也出现微弱火花。
提问：“为什么接收器会产生火花？这说明了什么？”
引导学生分析：“只有当电磁波传播到接收环位置，并在其导体中激起感应电动势时，才可能击穿空气产生火花。这直接证明了电磁波的存在且能远距离传输能量。”
（三）、深化科学方法：
组织小组讨论：“赫兹是如何控制变量的？他怎样排除了静电感应或传导电流的干扰？”
提示：改变接收器方向、距离、加入金属屏蔽等操作均影响火花强度，符合波动传播规律而非静电作用。
总结：“赫兹不仅证实了电磁波，还测量了其波长与频率，计算出传播速度接近光速——从而揭示了光的电磁本质。这是人类第一次主动制造并检测到电磁波，开启了无线通信的新纪元。” 1. 观察赫兹实验装置图，理解各部件功能。
2. 分析实验现象，得出“电磁波存在”的结论。
3. 参与小组讨论，理解实验设计的严谨性。
4. 认识赫兹实验在科学史上的里程碑意义。
评价任务 现象解释：☆☆☆
证据识别：☆☆☆
方法领悟：☆☆☆
设计意图 通过还原重大历史实验，让学生亲历“理论预言—实验设计—现象观察—结论得出”的完整科学探究过程。强化证据意识与控制变量思维，体会实验在物理学发展中的决定性作用，激发科学探索的使命感。
拓展应用
【7分钟】 一、构建电磁波谱全景图 （一）、展示电磁波谱挂图：
教师悬挂大幅电磁波谱图，从左至右依次为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
讲解：“所有这些，本质上都是电磁波，区别仅在于频率（或波长）不同。它们都以光速c = 3×10 m/s在真空中传播。”
指出：“我们的眼睛只能感知其中极窄的一段——波长约400~700纳米的可见光。而手机通信使用微波，遥控器用红外线，医院拍片用X光……整个宇宙的信息，就藏在这连续的频谱之中。”
（二）、联系实际应用场景：
提问：“请举例说明不同电磁波在生活中的用途？”
预设回答：
- 无线电波：广播、电视、GPS定位
- 微波：微波炉加热、5G通信
- 红外线：夜视仪、体温枪
- 紫外线：杀菌消毒、验钞
- X射线：医学影像、安检
补充说明：“每一次技术飞跃，几乎都伴随着对某一频段电磁波的深入利用。未来6G、太赫兹通信正在研发中，等待你们去开拓！”
演示无线充电器工作过程：“看，这就是近场电磁感应的应用，能量通过变化的磁场无线传输——虽非远距辐射，但原理同源。” 1. 观察电磁波谱图，了解各波段名称与顺序。
2. 理解所有电磁波共有的传播速度与本质统一性。
3. 列举生活中不同电磁波的具体应用实例。
4. 观看无线充电演示，理解其物理原理。
评价任务 谱系认知：☆☆☆
联系实际：☆☆☆
科技视野：☆☆☆
设计意图 打破“电磁波=无线电”的片面认知，建立完整的电磁波谱概念框架。通过广泛的生活实例，凸显物理学对现代文明的深刻塑造力，增强学科价值认同。演示贴近生活的科技产品，拉近理论与现实的距离。
课堂总结
【5分钟】 一、结构化回顾与哲思升华 （一）、梳理知识主线：
教师站在黑板前，手指刚才绘制的电磁场交替图示，带领学生齐声复述：
“变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场——二者相互依存、交替传播，形成电磁波；电磁波在真空中以光速前进，构成了我们看不见却无处不在的能量之网。”
（二）、情感与价值观升华：
“一百多年前，麦克斯韦在纸上推演出这个宏伟理论时，世人多持怀疑。直到赫兹用一道微弱的火花点亮了整个时代。这告诉我们：真正的科学，始于大胆的想象，成于严谨的求证。
尼采曾说：‘谁终将声震人间，必长久深自缄默；谁终将点燃闪电，必长久如云漂泊。’麦克斯韦与赫兹就是这样沉默而执着的追光者。
今天我们所享受的一切无线便利，皆源于他们对自然法则的虔诚叩问。希望你们不仅能记住公式与结论，更能传承这份探索未知的勇气与智慧——因为未来世界的信号，正等待你们去发射。” 1. 跟随教师回顾本节课核心知识点。
2. 理解电磁理论发展背后的科学精神。
3. 感受物理学的人文魅力与社会责任。
4. 树立投身科技创新的理想信念。
评价任务 知识归纳：☆☆☆
思想感悟：☆☆☆
价值认同：☆☆☆
设计意图 采用“知识点+人生哲理”双线收束，既巩固认知结构，又提升精神境界。引用哲学家语录赋予科学探索以诗意表达，使课堂结尾余韵悠长，激励学生超越功利学习，追求真理之美。
作业设计
一、基础巩固题
1. 麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点是：
（1）__________________________；
（2）__________________________。
2. 电磁波在真空中的传播速度为_______ m/s，这一数值与_______的测量值非常接近，说明光是一种电磁波。
3. 下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波是纵波
B. 电磁波传播需要介质
C. 电磁波可以传递能量和信息
D. 所有电磁波都能被人眼看见
二、能力提升题
4. 结合本节课所学，解释为什么在电梯内手机信号常常变弱甚至消失？
________________________________________________________
________________________________________________________
5. 查阅资料，列举三种不同频率的电磁波及其在医疗领域的应用，并简要说明其原理。
示例：X射线——穿透性强，用于骨骼成像
（1）__________________________
（2）__________________________
（3）__________________________
【答案解析】
一、基础巩固题
1. （1）变化的磁场能够产生电场；（2）变化的电场能够产生磁场
2. 3×10 ，光速
3. C
二、能力提升题
4. 电梯通常由金属材料制成，形成一个近似封闭的金属壳体，即“法拉第笼”。电磁波遇到金属表面会被反射或吸收，难以穿透进入内部，导致手机接收到的信号显著减弱。
5. （1）红外线——热成像仪检测人体温度分布，用于炎症筛查
（2）X射线——CT扫描获取人体断层图像，辅助疾病诊断
（3）γ射线——放射治疗杀死癌细胞，应用于肿瘤治疗
板书设计
电磁场与电磁波
——一场永不落幕的双人舞
[左侧] 复习回顾：
法拉第发现：
变化的磁场 → 产生电场（感生）
[右侧] 麦克斯韦预言：
对称性思考：
变化的电场 → 产生磁场（位移电流）
交替激发 → 自我传播 → 电磁波
特征：
横波，E⊥B⊥传播方向
真空中速度 c = 3×10 m/s
包含：无线电波～γ射线
赫兹实验：火花验证存在
科学精神：想象 + 实证 = 真理
教学反思
成功之处
1. 以城市生活视频导入，有效激活学生经验，营造真实问题情境，显著提升学习投入度。
2. 板书采用“对比—连接—升华”三段式结构，清晰展现知识演进逻辑，辅以比喻语言，助力抽象概念具象化。
3. 赫兹实验环节注重科学方法渗透，通过追问“如何排除干扰”，引导学生关注实验设计的严密性，达成深度理解。
不足之处
1. 对“位移电流”概念的数学表达（ D/ t）未作拓展，部分学有余力学生表现出进一步探究的意愿未能满足。
2. 课堂互动主要集中于前排学生，后排个别同学参与度偏低，小组讨论时间略显紧张。
3. 电磁波谱挂图尺寸较小，后排学生观看不够清晰，影响信息获取效率。