高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十四章 电磁波1 电磁波的发现教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十四章 电磁波1 电磁波的发现教学设计及反思，共8页。
(2)理解电磁场的产生，掌握电磁波的特性及其波长、波速的关系
2、能力训练点
(1) 由具体到抽象的逻辑思维方法
(2) 联想能力的培养
(3) 猜想能力的培养
[点评：教师在课堂上向学生传授知识的同时，也要传授了科学的思维方法，使他们从小就养成科学的思维习惯，学习用科学的态度和方法去观察问题、提出问题、分析问题、解决问题。学生俱备了一定的创造性思维的意识和创造性思维的方法，才有可能进行创造性思维的实践。]
3、德育渗透点
(1) 通过介绍电磁场理论建立的简史，培养学生立志成才，为科学而献身的精神。
(2) 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，从这里渗透事物之间辩证关系。
【重点、难点、疑点及解决办法】
1、电磁场理论是本课的重点，从内容上非常抽象，只要求学生定性了解。
2、麦克斯韦是如何建立起电磁场理论的两大支柱是本课的能点。变化的磁场产生电场的理解采用逐步抽象的逻辑思维方法来帮助学生理解麦克斯韦的想法。
3、“变化的电场产生磁场”的理解，联想哲学中事物之间是可以相互联系的，可以互相转化的。
[点评：逻辑思维是遵循思维的逻辑规则，运用概念，作出判断，进行推理和论证的认识过程。联想是由一事物理想到另一事物的心理过程。教学中合理应用逻辑思维和联想三大定律（相似律、对比律和接近律），即能较好理解教学重点，又能培养学生创造性思维的方法。]
【教学设计】
“电磁场和电磁波”一课内容既是高中物理电磁学部分的核心内容，又与现代人的生活、学习、工作密不可分的。由于学生对电磁波认识主要来源于生活常识，了解一些有关电磁波的应用，但由于学生对电磁场和电磁波概念知之甚少，再加上麦克斯韦理论的两大支柱在理解上比较抽象，故笔者在教学设计中采用“课前准备”和“课堂多媒体辅助教学”二大步骤来突破教学重点和难点，再结合本节课的教学内容，渗透创造性思维的培养，提升学生创造性思维的能力。
一、课前准备
1、学生方面：课前预习课本自我探究
在上节课结束时布置预习内容：
(1) 收集一些你对电磁波在现代社会中应用的实例
(2) 通过多种媒体查找麦克斯韦的生平经历及贡献
(3) 整理已学过的电现象和磁现象的知识，并思考两者的关联
这一步旨在要求学生通过网上查寻、收集和整理，培养其查找、分析和处理信息的能力，初步建构本节课的知识体系，激发学生学习的兴趣。
2、教师方面：采用Flash5.0制作多媒体课件，使本节课抽象的概念形象化，静态的图片动态化，加深学生对知识的理解和掌握。
3、麦克斯韦的电磁场理论
（1）变化的磁场产生电场
① 分析闭合电路中电流的形成：
分析电路中AB中电流的方向是A→B，提问：为什么会有A到B的电流？重点确定电流形成的实质是导体中有电场的结果，而电场产生的电场力使电荷发生了定向移动。
结论：电路中电流形成的实质是电荷在电场力作用下发生的定向移动，而电场力的发生一定伴随电场，电场的方向与导体中电流的方向相同。
② 感应电流的产生：
要使M中产生感应电流的条件是什么？
穿过闭合回路M的B发生变化。
结论：在M环中产生感应电流的实质是环内产生了电场，电场驱使电子定向移动而产生了电流，电场的方向与电流方向相同。
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。
③ 联想“闭合电路中电流的形成”和“感应电流的产生”
二者内因相同（导体内有自由电子），结果一样（自由电子定向移动形成电流），但外因不同。前者是电压，而后者是变化的磁场，二者都是通过电场使自由电荷在电场力作用下发生的定向移动。
对于“电磁感应现象”，法拉第的观点认为：这个电路的磁通量变化产生感应电流。而麦克斯韦大胆想象，从场的观点认为：变化的磁场产生一个电场，驱使导体中的自由电荷做定向移动。
[点评：教师有意识地引导学生了解伟人的思维方式和过程，即通过相似、相反、相关等多种形式的联想，充分调动思维主体原有认知结构中与当前思维主题有关的储备，为再造想象和创造想象提供思维加工所需的尽可能丰富的材料。]
④ 对“演示实验”作进一步想象：
如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？（有电场、无电流）
如果线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？(有)
那么将金属环拿走，当磁场变化时的电场是否存在呢？（存在）
结论：麦克斯韦把这种情况的分析推广到不存在闭合电路的情形，他认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍现象，跟闭合电路是否存在无关。
引入麦克斯韦的电磁场理论基本内容之一：变化的磁场产生电场。
（2）变化的电场产生磁场
① 科学的假设
从学生整理的一些学过的电现象和磁现象知识，引导学生充分联想，得到电现象和磁现象的对称性，麦克斯韦做出了肯定的假设——变化的电场产生磁场。
[点评：这部分教学内容是创造想象的成功范例。教学要强调创造性思维是靠发散思维扩展视野、打开，靠联想提供丰富的加工材料，最后运用大胆而合理的想象形成新的表象。麦克斯韦抓住了电现象和磁现象的一些已知的相关性，通过联想和合理的象想建立了麦克斯韦的电磁场理论基本内容之二：变化的电场产生磁场。他的成功之处就在于此。]
② 实验验证：在课堂实验的基础上借助动画模拟验证变化的电场产生磁场。
③ 建立电磁场的概念：变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成不可分离的统一的场。
4、电磁波的产生
麦克斯韦理论的第一辉煌成就，就是预言了电磁波的存在。在已学了电磁场以后，很自然地得出电磁波的概念，再借助动画模拟在电容器充放电的时候电磁波的传播，增加学生的感性认识。
5、电磁波的传播速度
麦克斯韦从理论上预言：电磁波在真空中的传播速度等于光速，约为c=3.0×108m/s。电磁波的传播实际上是电磁能的传播。
[点评：“科学猜想”是以事实为依据，运用已知的科学道理和科学事实，经过一定的逻辑思维推想，对未知的自然现象以其规律所作出的一种假定性的解释,“科学猜想”是打开科学大门的钥匙。麦克斯韦通过严密的数学运算，建立了一组完美对称的偏微分方程，计算出电磁波在真空中的传播速度等于光速，预言光是一种电磁波。]
6、电磁波和机械波的区别

7、课后小结：
麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在以后20多年，在1887年，德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，并证实电磁波的传播速度的确等于光速。赫兹的实验充分证实了麦克斯韦的电磁场理论。
本课通过学生的自我探究，对大量信息的分析和处理，形成一定的知识表象，再通过教师的引导，学生的自主联想和猜想，了解麦克斯韦的电磁场理论的两大支柱的建立过程和内涵，培养学生的创造性思维。


电磁波
机械波
不同点
本质不同
电磁现象
力学现象
传播介质
不需介质，可在真空中传播
靠介质来传播
相同点
二者具有波动的共性
E、B随时间和空间做周期性变化
位移随时间和空间做周期性变化
能产生反射、折射、衍射和干涉等现象