2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十八章 電磁和電磁波 四、電磁波(第一課時).doc

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2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十八章 電磁和電磁波 四、電磁波(第一課時) ●本節(jié)教材分析 本節(jié)主要介紹了電磁波的產(chǎn)生和發(fā)射條件，以及電磁波的特點. 電磁波的存在是麥克斯韋電磁場理論導出的必然結(jié)果.應該注意的是，在說明周期性變化的電場在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場，周期性變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生周期性變化的電場，形成向外傳播的電磁波時，一定要強調(diào)“周圍空間”的含義，二是要強調(diào)產(chǎn)生電場的“磁場”不僅包含變化的電流產(chǎn)生的磁場，在遠離振蕩電路的空間，它主要是指變化的電場產(chǎn)生的磁場. 電磁波是否存在的實驗是檢驗麥克斯韋電磁場理論是否正確的試金石.因此，證明電磁波存在的赫茲實驗是在物理學史上起奠基作用的經(jīng)典實驗，這個實驗對學生認識物理世界來說，同樣會起到奠基作用.教材中雖然沒有編入赫茲實驗，有條件的學校可以做一做，課堂上不好做也可在課外做.不少學校有無線電組合教具，可用其中的電磁波的發(fā)射裝置和接收裝置做實驗. 電磁波的公式λ=像機械波的公式λ=一樣，要求學生很好地理解和靈活應用.還要要求學生記住真空中電磁波和光的傳播速度c=3.00108 m/s. ●教學目標 一、知識目標 1.知道電磁場在空間傳播形成電磁波. 2.知道什么樣的電磁振蕩和電路有利于向外發(fā)射電磁波. 3.知道電磁波的基本特點，電磁波是橫波. 4.知道電磁波在真空中的傳播速度，知道公式v=λf也適用于電磁波. 5.知道赫茲實驗以及它的重大意義. 二、能力目標 培養(yǎng)學生的邏輯推理和類比推理能力. 三、德育目標 培養(yǎng)學生崇尚科學、獻身科學的精神. ●教學重點 電磁波的發(fā)射. ●教學難點 電磁波的存在和特點. ●教學方法 演示推理法、分析類比法. ●教學準備 鐵銼一把，電池一節(jié)，導線一根，收音機一臺. ●課時安排 1課時 ●教學過程 一、引入新課 在上節(jié)課，我們學習了電磁場理論，知道了變化的電場和磁場可以互相轉(zhuǎn)化，形成一個不可分割的統(tǒng)一的電磁場，那么這種電磁場怎樣向較遠的空間傳播呢？下面我們通過一個小實驗來說明這個問題. 二、新課教學 1.電磁波的產(chǎn)生 ［演示］照上圖安裝電路元件，先把收音機開關(guān)打開，然后將收音機調(diào)諧到無音狀態(tài).這時將銼刀上的導線頭在銼刀上拖動，收音機會發(fā)出“喀、喀”的聲音.請同學們分析這是怎么回事？ ［生］由導線、銼、電池組成的電路，可以看做是一個振蕩電路，當導線頭在銼的表面滑動時，在電路中產(chǎn)生振蕩電流，發(fā)射出電磁波，收音機接收后發(fā)出聲音. ［師］介紹電磁波的產(chǎn)生.如果在空間某處發(fā)生了變化的電場，就會在空間引起變化的磁場，這個變化的電場和磁場又會在較遠的空間引起新的變化的電場和磁場.這樣變化的電場和磁場并不局限于空間某個區(qū)域，而要由近及遠向周圍空間傳播開去，這樣就形成了電磁波. 2.發(fā)射電磁波的條件 ［師］怎樣才能有效地向外界發(fā)射電磁波呢？請同學們閱讀教材后回答. ［生］研究表明，要有效發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有如下條件： （1）電磁振蕩的頻率必須足夠高.振蕩頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大. （2）振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，才能有效地向外傳播電磁場的能量. ［師］LC回路的振蕩頻率公式是什么？如何提高振蕩頻率？ ［生］據(jù)f=可知，減小C和L的值，可以提高振蕩頻率f. ［師］如何減小電容器的電容C和電感的自感系數(shù)L？ ［生］據(jù)C=可知，要減小C，可以減小正對的面積S,增大極板間距d,減小介電常數(shù)ε.減小自感系數(shù)L，可以去掉鐵芯，并減小線圈的橫截面、長度和匝數(shù). ［師］介紹開放電路及特點 （1）構(gòu)造： （2）特點：①由于電路中的L和C都足夠小，因此頻率很大.②由于電容器的極板間距很大，因此電場足夠分散，能分散到很大的空間中. 3.電磁波的特點 機械波有橫波和縱波之分，且能夠傳遞能量；能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射；靠介質(zhì)傳播，波速v=λf.類比得出電磁波的特點： （1）電磁波中的電場和磁場互相垂直，并且都與波的傳播方向垂直，即電磁波是橫波.如右圖所示［投影片］. （2）電磁波可以在真空中傳播，向周圍空間傳播電磁能，在傳播過程中，電磁波能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射. （3）三個特征量的關(guān)系：v=λf. 其中f由振蕩電路決定.λ是兩相鄰的波峰（或波谷）之間的距離，即波長，它與介質(zhì)和頻率有關(guān)，v是波速，它只與介質(zhì)有關(guān)，在真空中v=3.0108 m/s. 三、小結(jié) 本節(jié)課主要學習了以下內(nèi)容： 1.電磁波的產(chǎn)生和發(fā)射條件. 2.開放電路的結(jié)構(gòu)和特點. 3.電磁波的特點. 麥克斯韋電磁場理論從建立到贏得物理學界的普遍承認和接受，經(jīng)歷了近20年的時間.1888年，德國物理學家第一次用實驗證實了電磁波的存在，有力地促進了電磁場理論在無線電技術(shù)中的應用，這時天才的物理學家麥克斯韋已于9年前過早地離開人世，但他的名字永久地載入了人類科學發(fā)展的史冊. 四、作業(yè) 1.練習二寫在作業(yè)本上. 2.查閱資料了解電磁波的應用. 五、板書設(shè)計 六、本節(jié)優(yōu)化訓練設(shè)計 1.從地球向月球發(fā)射電磁波，經(jīng)過多長時間才能在地球上接到反射回來的電磁波？（地球到月球的距離為3.84105 km） 2.某衛(wèi)星采用20.009 MHz和19.995 MHz的頻率發(fā)射無線電信號，若光速為2.997108 m/s，求這兩種頻率的電磁波的波長各是多少？（結(jié)果精確到四位有效數(shù)字） 3.一臺收音機在中波波段接收的波長范圍由560.7 m到186.7 m，它的接收頻率范圍有多大？ 參考答案： 1.2.56 s 2.由λ=得，λ1=14.983 m,λ2=14.993 m. 3.由f=得：f1=0.535 MHz, f2=1.605 MHz.