第十四章 电磁波 单元测试
1．根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法中错误的是（ ）www.
A．变化的电场可产生磁场
B．均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场
C．振荡电场能够产生振荡磁场
D．振荡磁场能够产生振荡电场
1.解析：（1）恒定的磁场不能产生电场，恒定的电场也不能产生磁场。www.
（2）均匀变化的磁场（B是t的一次函数）只能产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场。
（3）非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场。
（4）振荡（按正弦规律变化）的磁场产生同频率振荡的电场，反之也然。www.
所以此题B选项正确
2．关于电磁波在真空中传播速度，下列说法中不正确的是 （ ）www.
A．频率越高，传播速度越大
B．电磁波的能量越强，传播速度越大
C．波长越长，传播速度越大
D．频率、波长、强弱都不影响电磁波的传播速度
2.解析：频率由波源决定，能量由频率决定，传播速度由介质决定，波长由频率和波源共同决定。此题选项为ABC
3。3如图所示的是一个水平放置的玻璃环形小槽，槽内光滑、槽的宽度和深度处处相同．现将一直径略小于槽宽的带正电的小球放入槽内，让小球获一初速度v0在槽内开始运动，与此同时，有一变化的磁场竖直向下穿过小槽外径所包围的面积，磁感应强度的大小随时间成正比增大，设小球运动过程中带电量不变，那么（ ）
A．小球受到的向心力大小不变www.
B．小球受到的向心力大小增加
C．磁场力对小球做功
D．小球受到的磁场力不断增加
3.解析：变化的磁场产生的电场对带正电的小球加速，速度增加，向心力增加，小球的洛伦兹力增加，所以此题选BD。
www.
4.某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一种？ （ ）
www.
4解析：周期性变化的电磁场会产生周期性变化的磁电场，进而在介质中形成电磁场。这样电磁场传播出去形成电磁波所以此题选D。
5.将下图所示的带电的平行板电容器C的两个极板用绝缘工具缓缓拉大板间距离的过程中，在电容器周围空间 （ ）www.
A．会产生变化的磁场
B．会产生稳定的磁场
C．不产生磁场
D．会产生振荡的磁场
5解析：变化的电场产生磁场，此题选A。
6.电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30s，造成这一现象的原因可能是 （ ）
A．电池用久了 B．振荡电路中电容器的电容大了www.
C．振荡电路中线圈的电感大了 D．振荡电路中电容器的电容小了
6解析：LC回路的周期，由此公式可知电子钟的周期由电感和电容共同决定，与其它因素无关。此题选BC。
7. 在下列说法中符合实际的是 （ ）
A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒 B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒www.
C．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力
D．在人造卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力
7解析：对照各种电磁波的特性、用途，此题选BD。
8.如图所示，为理想LC振荡回路，此时刻电容器极板间的场强方向和线圈中的磁场方向如图。下列哪些说法正确（ ）www.
A、如图所示的时刻电容器正在放电
B、电路中的磁场能在增加
C、电容器两端的电压在增加
D、把电容器的两极板间距离拉大，振荡电流的频率增大
8解析：由电场方向可知电容器上极板带正电，由线圈中的电流方向可知电路中电流方向为逆时针，结合以上两点可知电容器在充电，电容器电压在增加。C对。由LC回路的周期公式可得D选项对。所以此题选CD。
9.建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是 （ ） www.
A．法拉第 B．奥斯特 C．赫兹 D．麦克斯韦
9解：此题选D。
10.根据电磁波谱从下列选项中选出电磁波的范围相互交错重叠、且频率顺序由高到低排列的情况（ ）
A．伦琴射线、紫外线、可见光 B． 伦琴射线、紫外线、红外线
C．紫外线、红外线、可见光 D．无线电波、红外线、紫外线
10解析：认真看书可得正确选项为A。
11.下列说法中正确的是 （ ）
A．摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置
B．电磁波中电场能量最大时，磁场能量为零；磁场能量最大时，电场能量为零www.
C．摄像机在1s内要传送25幅画面
D．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置
11解析：看书。选ACD。
12.关于雷达的特点，下列说法正确的是 （ ）
A.雷达所用无线电波的波长比短波更短 B.雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标
C.达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离 D.雷达在能见度低的黑夜将无法使用
12解析：雷达是利用无线电波中的①波长短, ②衍射现象不明显, ③传播的直线性好④遇到障碍物要发生反射的微波来测定物体位置的无线电设备。选AC。
13.如图所示，半径为r且水平放置的光滑绝缘的环形管道内，有一个电荷量为e，质量为m的电子。此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式为B=B0+kt（k>0）。根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力，使其得到加速。设t=0时刻电子的初速度大小为v0，方向顺时针，从此开始后运动一周后的磁感应强度为B1，则此时电子的速度大小为
A. B. C. D.
13解：感应电动势为E=kπr2，电场方向逆时针，电场力对电子做正功。在转动一圈过程中对电子用动能定理：kπr2e=mv2-mv02，得答案B。
14 。如图所示，平行板电容器和电池组相连。用绝缘工具将电容器两板间的距离逐渐增大的过程中，关于电容器两极板间的电场和磁场，下列说法中正确的是 BD。
A.两极板间的电压和场强都将逐渐减小
B.两极板间的电压不变，场强逐渐减小
C.两极板间将产生顺时针方向的磁场
D.两极板间将产生逆时针方向的磁场
15.如图所示，氢原子中的电子绕核逆时什快速旋转，匀强磁场垂直于轨道平面向外，电子的运动轨道半径r不变，若使磁场均匀增加，则电子的动能（ B ）
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
15解析：电子在库仑力F和洛伦兹力f作用下做匀速圆周运动，用左手定则判断f和F方向始终相同，两者之和为向心力。当磁场均匀增加时，根据麦克斯韦理论，将激起一稳定电场，由楞次定律及安培定则可判出上述电场的方向为顺时针，这时电子除受到上述两力外，又受到一个逆时针方向的电场力作用，该力对电子做正功，所以电子的动能将增大，故答案B正确。
二、填空题
16.右边两图中电容器的电容都是C=4×10-6F，电感都是L=9×10－4H，左图中电键K先接a，充电结束后将K扳到b；右图中电键K先闭合，稳定后断开。两图中LC回路开始电磁振荡t=3.14×10－4s时刻，C1的上极板正在____电（充电还是放电）,带_____电（正电还是负电）；L2中的电流方向向____(左还是右)，磁场能正在_____（增大还是减小）。
解：先由公式求出=1.2π×10－4s，21世纪教育网t=3.14×10－4s时刻是开始振荡后的。再看与左图对应的q-t图象（以上极板带正电为正）和与右图对应的i-t图象（以LC回路中有逆时针方向电流为正），图象都为余弦函数图象。在时刻，从左图对应的q-t图象看出，上极板正在充正电；从右图对应的i-t图象看出，L2中的电流向左，正在增大，所以磁场能正在增大。
三、计算题
17. 如图所示，为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为2×10-4s，雷达天线朝东时如（1）图，朝西时如（2）图．问：雷达在何方发现了目标？目标与雷达的距离？
17. 解：西方、3×105m
18. “神州七号”载人飞船成功发射，如果你想通过同步卫星转发的无线电话与翟志刚通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？（已知地球的质量为 M=6.0×1024kg，地球半径为R=6.4×106m，万有引力恒量G=6.67×10－11Nm2/kg2）www.
18.解：0.48s www.
19.电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的。在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强的电场，使电子加速。被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动。设法把高能电子引入靶室，能使其进一步加速。在一个半径为r=0.84m的电子感应加速器中，电子在被加速的4.2ms内获得的能量为120MeV。这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的，磁通量从零增到1.8Wb，求电子共绕行了多少周？
19.解：根据法拉第电磁感应定律，环形室内的感应电动势为E== 429V，设电子在加速器中绕行了N周，则电场力做功NeE应该等于电子的动能EK，所以有N= EK/Ee，带入数据可得N=2.8×105周。
C L
v0
a K b
C1 L1
L2
C2
K
q，i
O t
5T/614.5 电磁波谱
【教学目标】
（一）知识与技能
1．了解电磁波谱的构成，知道各波段的电磁波的主要作用及应用。
2．知道电磁波具有能量，是一种物质。
3．了解太阳辐射。
（二）过程与方法
通过查阅与电磁波谱中各种频段波的应用相关的资料，培养学生收集信息，加工处理信息的能力。
（三）情感、态度与价值观
体会电磁波的应用对现代社会的影响，明确不同的电磁波具有的不同用途和危害，感悟现代科技的正反两个方面，培养辩证唯物的价值观。
【教学重点】红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用。
【教学难点】电磁波的能量。
【教学方法】教师引导，学生阅读讨论
【教学用具】投影仪，幻灯片。
【教学过程】
（一）引入新课
师：电磁波的范围很广。我们通常所说的，无线电波、光波各种射线，如红外线、紫外线、X射线、γ射线等，都是电磁波。我们把各种电磁波按照波长或频率大小的顺序排列成谱，就叫电磁波谱。这节课我们就来学习电磁波谱中各种电磁波的特点和主要作用。
（二）进行新课
1．电磁波谱
（投影）
师：请同学说出电磁波家族中，主要有哪些种类？波长最长的是什么？波长最短的是什么？他们主要在哪些方面有应用？
学生观察图谱，发表见解。
生：电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。波长最长的是无线电波中的长波。波长最短的是γ射线。
师：下面我们依次认识这些电磁波的特点和应用。
2．无线电波
教师提出问题，引导学生通过看书，讨论并回答问题（培养学生的阅读能力）
（1）无线电波的波长范围？（2）无线电波有哪些主要应用？
3．红外线
阅读教材，回答问题：
（1）红外线的波长介于哪两种电磁波之间？（2）红外线的主要特点是什么？
（3）红外线的主要应用有哪些？
4．可见光
阅读教材，回答问题：
（1）可见光的波长范围？（2）可见光包括哪几种颜色的光？
（3）天空为什么看起来是蓝色的？傍晚的阳光为什么比较红？
5．紫外线
阅读教材，回答问题：
（1）紫外线的波长范围？（2）紫外线有什么特点？（3）紫外线有哪些应用？
6．X射线和γ射线
阅读教材，回答问题：
（1）这两种射线的波长有何特点？（2）X射线和γ射线有什么特点？
（3）X射线和γ射线有哪些主要用？
7．电磁波的能量
阅读教材，回答问题：
（1）哪些证据能够说明电磁波具有能量？（2）怎样理解电磁波是一种物质？
8．太阳辐射
阅读教材，回答问题：
（1）从太阳辐射出来的电磁波有哪些种类？
（2）太阳辐射的能量主要集中在哪些区域？在哪一个波段附近能量最强？
（三）课堂总结、点评
本节课学习电磁波谱的构成，了解了各种电磁波的特点和主要应用。
（四）课余作业
1．完成P102“问题与练习”中的题目。
2．阅读P101“科学漫步” 。14.3 电磁波的发射和接收
【教学目标】
（一）知识与技能
1．了解无线电波的波长范围。
2．了解无线电波的发射过程和调制的简单概念。
3．了解调谐、检波及无线电波接收的基本原理。
（二）过程与方法
通过观察总结了解无线电波的基本应用，了解现代技术的应用方法，学会基本原理。
（三）情感、态度与价值观
通过对无线电波应用原理的基本认识感悟科学技术的价值和重要性。端正科学态度，培养科学的价值观。
【教学重点】对本节基本概念的理解。
【教学难点】对调谐的理解，无线电波发射与接收过程。
【教学方法】演示推理法和分析类比法
【教学用具】信号源，示波器，收音机，录音机，调频发射机，计算机多媒体，实物投影仪等。
【教学过程】
（一）引入新课
师：在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要，无论是广播、电视还是无线电通信以及航空、航天中的自动控制和通信联系，都离不开电磁波．在无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波，那么无线电波是怎样发射和接收的呢？这节课我们就来学习电磁波的发射和接收。
（二）进行新课
1．无线电波的发射
师：请同学们讨论，在普通LC振荡电路中能否有效地发射电磁波？
学生讨论。
生：在普通LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡过程中，电场能和磁场能的相互转化主要是在电路内部完成的，辐射出去的能量很少。不能有效地发射电磁波
师：有效地发射电磁波的条件是什么？
学生阅读教材有关内容。
师生总结：要有效地向外发射电磁波，振荡电路要满足如下条件：
（1）要有足够高的振荡频率。
（2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才能有效地把电磁场的能量传播出去。
引导学生讨论：如何改造普通的LC振荡电路，才能使它能够有效地发射电磁波？
师生一起讨论后，引出开放电路的概念。将闭合电路变成开放电路就可以有效地把电磁波发射出去。
如图所示，是由闭合电路变成开放电路的示意图。
师：无线电波是由开放电路发射出去的。
讲解：在实际应用中常把开放电路的下端跟地连接。跟地连接的导线叫做地线。线圈上部接到比较高的导线上，这条导线叫做天线。天线和地线形成了一个敞开的电容器，电磁波就是由这样的开放电路发射出去的。电视发射塔要建得很高，是为了使电磁波发射得较远。实际发射无线电波的装置中还需在开放电路旁加一个振荡器电路与之耦合，如图所示。
振荡器电路产生的高频率振荡电流通过L2与L1的互感作用，使L1也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发出无线电波，向四周发射．
师：发射电磁波是为了利用它传递某种信号。例如无线电报传递的是电码符号，无线电广播传递的是声音，电视广播传递的不仅有声音，还有图像。这就要求发射的电磁波随信号而改变。电磁波是怎样传递这些信号的呢？
讲解：在电磁波发射技术中，如果把这种电信号“加”到高频等幅振荡电流上，那么，载有信号的高频振荡电流产生的电磁波就载着要传送的信号一起发射出去。把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。
进行调制的装置叫做调制器。要传递的电信号叫做调制信号。
使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅（AM）。
使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频（FM）。
右图是调幅装置的示意图．接在振荡器和线圈之间的话筒就是一个最简单的调制器，由声源发出的声音振动使话筒里的碳粒发生时松时紧的变化，它的电阻也发生时大时小的变化。所以，虽然振荡器产生的是高频等幅振荡电流，但是线圈通过的却是随声音而改变的高频调幅电流．由于线圈的互感作用，从开放电路中发射的也是这种高频调幅电流。这种电磁波叫调幅波。（多媒体演示：调幅波 ( 调幅波.SWF )）
（用示波器观察调幅波形）
2．无线电波的接收
师：处在电磁波传播空间中的导体，会产生感应电流，导作中感应电流的频率与激起它的电磁波频率相同，因此，利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波，这样的导体就是接收天线。
在无线电技术中，用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波。
讲解：世界上有许许多多的无线电台、电视台以及各种无线电通讯设备，它们不断地向空中发射不同频率的电磁波，这些电磁波强弱不等地弥漫在我们周围。如果不加选择地把它们都接收下来，那必然是信号一片混乱，分辨不清，达不到我们传递信息的目的。所以，接收电磁波时，首先要从诸多的电磁波中把我们需要的选出来，通常叫做选台。这就要设法使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。在无线电技术里，是利用电谐振来达到这个目的的。当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强。这种现象叫做电谐振，相当于机械振动中的共振。
（用示波器观察电谐振波形）
师：接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路。
如图是收音机的调谐电路。调节可变电容器的电容来改变调谐电路的频率，使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同，这个频率的电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了这个电台。（演示调谐过程）
讲解：收音机接收的经过调制的高频振荡电流（对应图讲解），这种电流通过收音机的耳机或扬声器，并不能使它们振动而发声，为什么呢，假定某一个半周期电流的作用是使振动片向某个方向运动，下一个半周期电流就以几乎同样大的作用使振动片向反方向运动．高频电流的周期非常短，半周期更短，而振动片的惯性相当大，所以在振动片还没有来得及在电流的作用下向某个方向运动的时候，就立刻有一个几乎同样大的作用要使它向反方向运动，结果振动片实际上不发生振动．要听到声音，必须从高频振荡电流中“检”出声音信号，使扬声器(或耳机)中的动片随声音信号振动。
从接收到的高频振荡电流中“检”出所携带的调制信号过程，叫做检波。检波是调制的逆过程，因此也叫解调。由于调制的方法不同，检波的方法也不同。检波之后的信号再经过放大、重现，我们就可以听到或看到了。
下面介绍收音机中对调幅波的检波。
右图是晶体二极管的检波电路，是利用晶体二极管的单向导电性来进行检波的。调谐电路中产生的是经过调幅的高频振荡电流，L1和L2绕在同一磁棒上，由于互感作用，在L2上产生的是高频交变电压．由于二极管的单向导电性，通过它的是单向脉动电流，这个单向脉动电流既有高频成分，又有低频的声音信号，高频成分基本从电容器C（复习旁路电容器）通过，剩下的音频电流通过耳机发声。（用示波器观察检波过程）实际上就是一个晶体二极管收音机的电路图．这种收音机声音很小，只能用开机收听本地电台．为了提高收音机的接收性能，需要用放大器把微弱的信号放大．图示是加有放大器的收音机方框图．由天线和调谐电路接收到的高频调幅电流，先通过放大器进行高频放大，然后进行检波和低频放大，放大后的音频电流输送到喇叭，使它们发出声音。
下面我们通过调幅和调频两种方式，来看看无线电波发射和接收的全过程。
（1）调幅发射和接收。（实验演示）
（2）调频发射和接收。（实验演示）
比喻：
高频电流→火车 音频电流→货物
调制→发射→传播→调谐→解调
装货→出站→运行→进站→卸货
师：我们再来看一下无线电波的分段。（投影）
波段 波长 频率 传播方式 主要用途
长波 30 000 m~3 000 m 10 kHz~100 kHz 地波 超远程无线通讯和导航
中波 3 000 m~200 m 100 kHz~1 500 kHz 地波和天波 调幅无线电广播、电报、通信
中短波 200 m~50 m 1500 kHz~6 000 kHz
短波 50 m~10 m 6MHz~30 MHz 天波
微波 米波 10 m~1 m 30MHz~300MHz 近似直线传播 调频无线电广播、电视、导航
分米波 1 m~0.1 m 300 MHz~3 000 MHz 直线传播 电视、雷达、导航
厘米波 10 cm~1 cm 3 000 MHz~30 000 MHz
毫米波 10 mm~1 mm 30000MHz~300 000 MHz
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下内容
1．电磁波的产生和发射条件。
2．开放电路的结构和特点。
3．电磁波的发射过程和接收过程
（四）课余作业
完成P92“问题与练习”中的题目。阅读P91“科学足迹”。
预习下一节：电磁波的发射和接收。
附：巩固训练
1．电磁波的调制有哪两种方式？
2．什么叫电谐振？
3．调谐过程中，若接收同一波段内的不同信号，通常是改变电路中哪个元件的值？
4．发射电磁波为什么要用开放电路？
5．接收电磁波信号时，为什么要调谐？
6．调谐电路中可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率电台发出的电信号，要收到该电台的信号，应该怎么办？
A．增加调谐电路线圈的匝数 B．加大电源电压
C．减少调谐电路线圈的匝数 D．减小电源电压
参考答案：
1．电磁波的调制有调幅和调频两种方式。
2．当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振。
3．调谐过程中，通常是改变调谐电路中电容器的电容。
4．振荡电路要有效地向外发射电磁波必须具备两个条件：（1）有足够高的振荡频率.（2）振荡电路的电场和磁场要尽量分散到大的空间，只有开放电路才能满足这两个条件，因此，发射电磁波要使用开放电路。
5．在空间里有大量的不同频率的电磁波传播.要接收到其中某一频率的信号，必须使这一信号在接收电路中引起电谐振，因此必须进行调谐。
6．C
L1
L214.1 电磁波的发现
【教学目标】
（一）知识与技能
1．知道麦克斯韦电磁场理论的重要地位。
2．知道麦克斯韦电磁场理论的主要内容。
3．知道电磁波的特点。
4．知道赫兹实验及其重要意义。
（二）过程与方法
通过对电磁波发现过程的了解，认识规律的普遍性与特殊性，培养学生的逻辑推理和类比推理能力。
（三）情感、态度与价值观
培养学生崇尚科学、献身科学的精神。
【教学重点】变化的磁场产生电场。
【教学难点】变化的电场产生磁场。
【教学方法】演示推理和类比推理
【教学用具】学生电源一台，电磁铁一块，多匝线圈、灯座、小灯泡各一个，导线若干，多媒体课件
【教学过程】
（一）引入新课
（导入画面）
师：大家看到的画面是“神舟六号”发射场面。“神舟六号”上天后，人们是怎样知道它到达预定的地点呢？
生：无线电波。
师：无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，可以说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”就是现代文明的神经中枢，或者叫现代化的代名词。
那么，电磁波是什么？它是怎样产生的？它有什么性质？怎样利用它传递信号？这一章就要讨论这些问题。今天我们就从电磁波的发现开始学习。
（二）进行新课
1．伟大的预言
（教师首先向学生介绍麦克斯韦的生平简介，激发学生的好奇心和求知欲。）
麦克斯韦（James Clark Mexwell，1831~1879）是英国的理论物理学家、数学家。1831年6月13日生于英国爱丁堡。他的父亲是一个科学家，他从小就受到科学的熏陶，15岁时向英国皇家学会递交数学论文，发表在《爱丁堡皇家学会学报》上，第一次显露出他出众的才华。1847年，考入爱丁堡大学学习数学和物理学。1850年转入剑桥大学，1854年毕业后留校工作，1856~1865年，他先后在阿丁见大学和伦敦皇家学院任教。1871年，麦克斯韦任剑桥物理实验室主任，1874年，他主持建立的卡文迪许实验室竣工，任该实验室首任主任。1879年11月5日，麦克斯韦在剑桥逝世。
麦克斯韦在电磁场理论方面的工作深受法拉第的影响.他信服法拉第的思想，决心为法拉第的场的概念提供数学方法的基础。尤其是他在伦敦皇家学院任教期间，有机会拜访了法拉第以后，更加强了他的这种信念.年轻的麦克斯韦以他卓越的数学才能和严密的逻辑推理，对法拉第的直观形象的电磁场理论加以高度概括，并总结了当时电磁学的研究成果，建立了电磁场方程，确立了电磁场理论。
师：我们现在粗略地介绍一下麦克斯韦的电磁场理论。
● 变化的磁场产生电场
演示实验
装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。
［提出问题］小灯泡为什么能发光？
［学生回答］由于交变电流产生的磁场在不断变化，所以穿过线圈的磁通量不断变化，在线圈中产生感应电动势，形成感应电流，小灯泡发光。
［继续提问］电路（线圈）中的电荷为什么能够定向移动呢？
［学生回答］受电场力。
［教师总结］上述实验表明，变化的磁场在线圈里形成电场。
［教师提问］若线圈断开，线圈中有电流、电场吗？
［学生回答］有电场，无电流。
［继续提问］若线圈被拿走，它原来所处的空间有电场吗？
学生对此问题可能难以回答，但这时提出变化的磁场能在其空间产生电场已是水到渠成的时候。
师：由上面的电磁感应现象，我们可以很自然的提出一个假设：变化的磁场产生电场。
麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关（如图甲、乙所示）。
● 变化的电场产生磁场
师：麦克斯韦根据电现象与磁现象的相似性和变化的磁场能产生电场的现象，提出了另一个大胆的假设：变化的电场也能产生磁场。
师：总结上述两个结论，麦克斯韦认为，变化的电场和磁场是互相联系的，形成一个统一的电磁场。
麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播。于是一个伟大的预言诞生了――空间可能存在电磁波。
［课件演示：电磁场由发生区域向远处的传播――电磁波］
2．电磁波
师：机械波有横波和纵波之分，且能够传递能量；能发生反射、折射、干涉和衍射；靠介质传播，波速v=λf。
类比机械波的特点，我们可以得出电磁波的特点：
（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，并且都与波的传播方向垂直，即电磁波是横波。光是一种电磁波。在前面学习的光的偏振现象已经证明了这一点。如上图所示。
［课件演示：电磁场方向间的关系 ( 电磁场方向间的关系.SWF )］
（2）电磁波可以在真空中传播，向周围空间传播电磁能，在传播过程中，电磁波能发生反射、折射、干涉和衍射。
（3）三个特征量的关系：v=λf。在真空中v=3.0×108 m/s。
师：麦克斯韦电磁场理论的建立具有伟大的历史意义，足以根牛顿力学体系相媲美，它是物理学发展史中的一个划时代的里程碑。
3．赫兹的电火花
师：麦克斯韦的电磁场理论还只是一个预言。还有待于科学实验的证明。是赫兹把这个天才的预言变成了世人公认的真理。
（引导学生阅读教材，了解赫兹证实电磁波存在的探索历程）
教师可以向学生介绍赫兹的生平简介（见附录），激发学生求知上进的热情，对学生进行物理情感教育。
（三）课堂总结、点评
本节主要学习了麦克斯韦电磁场理论的主要内容。知道了麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。还知道了变化的电场和磁场相互联系，形成一个统一的场，即电磁场。电磁场由发生区域向远处的传播形成电磁波。电磁波中的电场与磁场相互垂直，且二者均与波的传播方向垂直，即电磁波是横波。
（四）课余作业
完成P85“问题与练习”的题目。14.2 电磁振荡
【教学目标】
（一）知识与技能
1．知道振荡电流、振荡电路、LC回路的概念。
2．LC回路中振荡电流的产生过程。
3．知道在电磁振荡过程中，LC回路中的能量转化情况。
4．知道电磁振荡的周期和频率。
（二）过程与方法
通过结合生活中各种相应现象及常识，理解电磁振荡在人们生活中的地位。
（三）情感、态度与价值观
1．体会物理知识在生活中的重要作用，培养勇于探索的精神。
2．培养学生实验探求知识的意识，增强求知欲望。
【教学重点】电磁振荡过程中电场能与磁场能的相互转化规律。
【教学难点】LC回路振荡过程中电场强度和磁感应强度的相互转化规律。
【教学方法】演示分析法，类比推理法
【教学用具】电感线圈一个（L>500 H，R<500Ω），200μF金属化纸介电容一个，示波器、学生电源各一台，单刀双掷开关一个，LC回路振荡过程模拟课件一份，导线若干
【教学过程】
（一）引入新课
师：上节课我们已经了解了电磁波的发现历程，初步认识了电磁波。在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要。从移动电话到广播电视，从互联网到航空导航，从卫星遥感到宇宙探测，它们的工作和运行都要利用电磁波。可是，电磁波是怎样产生的？它有哪些性质？它是怎样传送信息的？要解决这些问题，我们首先来学习有关电磁振荡的知识。
（二）进行新课
1．电磁振荡的产生
实验演示：（1）出示电路图投影片，照电路图连接电路。
（2）引导学生分析：将S扳到a点，电容器是充电还是放电？上极板带何种电荷？
［学生得出结论］电容器充电，上极板带正电。
（3）提示学生注意观察示波器图象，然后将开关S扳到b点。
［提问学生］你观察到什么信号？
［学生回答］振幅逐渐减小的正弦交流信号。
分析上述电路的主要组成部分，并指出示波器和电源分别用来显示信号波形和充电，板书LC回路定义。
1、LC回路：由自感线圈和电容器组成的电路叫做LC回路。
［演示］多媒体课件演示，从电容器放电瞬间开始，LC回路在振荡过程中，电容器的带电量和极板间场强，自感线圈中的电流和磁感应强度的变化规律，将结果填入表格，板书小标题和表格。
2、LC回路的工作特点（图表和图象）
（1）
工作过程 q E i B
放电瞬间 qm Em 0 0
放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm
充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0
放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm
充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0
其中qm，Em，im，Bm分别表示电量、场强、电流和磁感应强度的最大值。
先将示波器观察到的电流信号绘制成图象，然后根据上表请学生绘制i-t，q-t等图象，板书图象。
（2）放电 充电 放电 充电
分析上述电流的变化特点，板书振荡电流概念。
3、振荡电流、大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流，实际振荡电流的频率很高，是高频正弦交流。
继续分析振荡电流的来源，板书振荡电路概念。
4、振荡电路，能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC回路是一种简单的振荡电路。
分析上图中各量随时间的变化关系，板书电磁振荡的概念。
5、电磁振荡，振荡电路中的电荷、电流、电场和磁感应强度都发生同期性变化的现象叫电磁振荡，在电磁振荡过程中，电场能和磁场能同时发生周期性变化。
［请学生回答］本节开始观察到的振荡电流的振幅怎样变化？
［学生回答］不断减小。
师：由于电路中存在电阻，电阻消耗电能，转化为内能。另外，电路中的一部分能量还要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，所以，振荡电路中能量不断减少，振荡电流的振幅不断减小，最后会停止振荡。
师：怎样才能保持振荡电流的振幅不变呢？
生：可以不断地把能量补充到振荡电路中。
师：在实际电路中，可以用晶体管等电子器件为LC电路补充能量。
2．电磁振荡的周期和频率
师：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫周期，用T表示。一秒钟完成周期性变化的次数叫频率，用f表示。
（给出上述定义之后，利用设问进行引导。）
［设问］电磁振荡的周期和频率跟哪些因素有关呢？下面就通过实验来研究这个问题。
［出示电路图投影片］
根据电路图连接电路，将L、C调到某一值，然后通过开关S先给电容器充电，再观察振荡周期。
分别改变L、C的值，先后重复上面操作，观察振荡周期是否变化。
通过上面的实验发现，电磁振荡的周期跟电路中的工作元件有关，即与电路的特点有关。
师：理论分析表明， LC回路的周期与自感系数L、电容C的关系是
T=2π
频率：
f=
请学生填出公式中各量对应的单位。
T（s） f（Hz） L（H） C（F）
（三）课堂总结、点评
本节学习了电磁振荡的产生过程，知道了什么是LC回路。在LC回路中，振荡电流、极板上的电量、电场能和磁场能都随时间按正弦规律作周期性变化。
我们还知道了LC回路的振荡周期和频率T=2π，f=。
（四）课余作业
预习下一节：电磁波的发射和接收。14.4 电磁波与信息化社会
【教学目标】
（一）知识与技能
1．了解几种传感器的应用特点。
2．了解信息传递的主要途径――通过电磁波传输。
3．了解信息的处理和数字通信，信息记录等。
4．了解数字电视和因特网特点。
（二）过程与方法
感悟信息时代对人们的生产生活及研究带来的影响。了解信息的记录及相关应用。
（三）情感、态度与价值观
培养学生的科学精神和爱国主义精神。
【教学重点】
电视机呈现原理，雷达定位原理。
【教学难点】
图形与电信号的转化原理。
【教学方法】
教师引导，学生阅读讨论
【教学用具】投影仪，幻灯片。
【教学过程】
（一）引入新课
师：上节课我们学习了电磁波的发射和接收过程，为了有效地发射电磁波，需要将闭合电路变成开放电路，然后将调制后的电磁波发射出去，在接收电路中通过调谐和解调，就可以得到我们所需要的信号了。
人类认识电磁波到现在只不过一百多年的时间，但电磁波在科学技术上已经得到十分广泛的应用，本节介绍无线电波的现代应用。
（二）进行新课
1．电磁波与信息的传递
师：请同学们阅读教材92页有关内容，谈一谈在人类文明发展史上，信息的传递经历了怎样的过程。
学生阅读、讨论。
生：语言的出现，文字的创造，纸和印刷术的发明，电磁波的发现。
师：电磁波的传输有何特点？
生：可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以无线传输。电磁波的频率越高，相同时间内传输的信息量越大。
2．电视
教师提出问题，引导学生通过看书，讨论并回答问题（培养学生的阅读能力）
（1）在电视的发射端需要什么仪器？
（2）电子枪的扫描路线是怎样的？
（3）在电视的接收端需要什么仪器？各起什么作用？
（4）你能说说调谐、检波的基本工作原理吗？
（5）显像管里的电子枪发射电子束的强弱受什么控制？它扫描的方式和步调与什么相同？
（6）摄像机在一秒钟内传送多少张画面？为什么在电视里我们看到的景象是连续的？
（7）你能说说伴音信号经过怎样的处理后被送到扬声器的吗？
学生阅读课文后分组讨论，回答上述问题。
教师投影幻灯片做总结。出示电视信号的形成、发射和接收示意图投影片。
电脑演示电子枪的扫描过程
通过阅读课本，观看演示，师生共同得出结论：
（1）电视信号的发射
在电视发射端，摄像镜头将被摄物体的像成在摄像管的屏上。电子枪发出的电子束按一定规律偏转，对屏上的图像进行逐行扫描。通过光电转换器件把一幅图像按照各个部分的明暗情况，逐点地变为强弱不同的电流，完成光电转换，就形成图像信号，图像信号和音频信号通过发射机的天线发射出去。
（2）电视信号的接收
电视接收机的天线接收到电磁波后，将视频信号与音频信号分开。视频信号通过显像管中的电子枪发射的受视频信号控制的电子束对荧光屏的扫描，将视频信号即电视信号转换为图像。音频信号通过扬声器转换成声音。
（3）摄像机与电视接收机中电子束扫描速率的关系
两种电器中电子束扫描的速率都相等。
3．雷达
阅读教材，思考问题：
（1）雷达的作用是什么？
（2）雷达用的是哪个波段的无线电波，这段电波的性能是什么？
（3）雷达天线的作用是什么？
（4）雷达根据什么确定障碍物的位置（包括距离和方向）？
（5）怎样从荧光屏上读出障碍物的距离？
（6）雷达有何应用？
学生阅读课文后分组讨论，回答上述问题。
教师投影幻灯片做总结。雷达是利用无线电波中的微波能直线传播，且能被物体反射的特点，通过测定微波从发射到反射回来的时间来确定目标的距离，并结合微波的方向和仰角来确定目标的位置的。
4．移动电话
学生阅读教材，讨论、交流移动电话在现代生活中的重要作用。
5．因特网
学生阅读教材，讨论、交流因特网在现代生活中的重要作用。
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下内容电视和雷达的工作原理。了解了移动电话、因特网在现代生活中的重要作用。现代通信已经将地球变成了名符其实的“地球村”。希望同学们好好学习，努力掌握现代科学技术，为全人类的共同发展贡献自己的力量。
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