2、了解電磁場在空間傳播形成電磁波。
3、了解麥克斯韋電磁場理論以及赫茲實驗在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻(xiàn)。體會兩位科學(xué)家研究物理問題的思想方法。
過程:
一、偉大的預(yù)言
說明:法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象那年,麥克斯韋在蘇格蘭愛丁堡附近誕生,從小就表現(xiàn)出了驚人的數(shù)學(xué)和物理天賦,他從小熱愛科學(xué),喜歡思考,1854年從劍橋大學(xué)畢業(yè)后,精心研讀了法拉第的著作,法拉第關(guān)于“場”和“力線”的思想深深吸引了麥克斯韋,但麥克斯韋也發(fā)現(xiàn)了法拉第定性描述的弱點(diǎn),那就是不能定量的描述電場和磁場的關(guān)系。因此,這位初出茅廬的科學(xué)家決定用他的數(shù)學(xué)才能來彌補(bǔ)。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(zhì)世界的看法卻產(chǎn)生了共鳴。法拉第鼓勵麥克斯韋:“你不應(yīng)停留在數(shù)學(xué)解釋我的觀點(diǎn)”,而應(yīng)該突破它。
說明:麥克斯韋學(xué)習(xí)了庫侖、安培、奧斯特、法拉第、亨利的研究成果,結(jié)合了自己的創(chuàng)造性工作,最終建立了經(jīng)典電磁場理論。
說明:法拉第電磁感應(yīng)定律告訴我們:閉合線圈中的磁通量發(fā)生變化就能產(chǎn)生感應(yīng)電流,我們知道電荷的定向移動形成電流,為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流呢?一定是有了感應(yīng)電場,因此,麥克斯韋認(rèn)為,這個法拉第電磁感應(yīng)的實質(zhì)是變化的磁場產(chǎn)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(chǎn)生了感應(yīng)電流。即使變化的磁場周圍沒有閉合電路,同樣要產(chǎn)生電場。變化的磁場產(chǎn)生電場,這是一個普遍規(guī)律
說明:自然規(guī)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(chǎn)生電場,那么變化的電場能否產(chǎn)生磁場呢?麥克斯韋大膽地假設(shè),變化的電場能夠產(chǎn)生磁場。
問:什么現(xiàn)象能夠說明變化的電場能夠產(chǎn)生磁場?(例如通電螺線管中的電流發(fā)生變化,那么螺線管內(nèi)部的磁場要發(fā)生變化)
說明:根據(jù)這兩個基本論點(diǎn),麥克斯韋推斷:如果在空間在空間某區(qū)域中有不均勻變化的電場,那么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(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)傳播就形成了電磁波。
二、電磁波
問:在機(jī)械波的橫波中,質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向之間有何關(guān)系?(兩者垂直)
說明:根據(jù)麥克斯韋的理論,電磁波中的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)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(jī)械波中是位移隨時間做周期性變化,在電磁波中是什么隨時間做周期性變化呢?(電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B)
三、赫茲的電火花
說明:德國科學(xué)家赫茲證明了麥克斯韋關(guān)于電磁場的理論
第一節(jié)、電磁波的發(fā)現(xiàn)
板書設(shè)計
一、偉大的預(yù)言
1、變化的磁場產(chǎn)生電場
變化的電場產(chǎn)生磁場
2、變化的電場和磁場交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)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)
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