電磁波的發(fā)現(xiàn)課件
1、理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。了解變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)系形成同一的電磁場(chǎng)。
2、了解電磁場(chǎng)在空間傳播形成電磁波。
3、了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論以及赫茲實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻(xiàn)。體會(huì)兩位科學(xué)家研究物理問(wèn)題的思想方法。
過(guò)程：
一、偉大的預(yù)言
說(shuō)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(ài)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(ài)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(chǎng)”和“力線(xiàn)”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(chǎng)和磁場(chǎng)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(lái)彌補(bǔ)。1860年初秋，麥克斯韋特意去拜訪(fǎng)法拉第，兩人雖然在年齡上相差四十歲，在性情、愛(ài)好、特長(zhǎng)方面也迥然各異，可是對(duì)物質(zhì)世界的看法卻產(chǎn)生了共鳴。法拉第鼓勵(lì)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(shuō)明：麥克斯韋學(xué)習(xí)了庫(kù)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(chǎng)理論。
說(shuō)明：法拉第電磁感應(yīng)定律告訴我們：閉合線(xiàn)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(dòng)形成電流，為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？一定是有了感應(yīng)電場(chǎng)，因此，麥克斯韋認(rèn)為，這個(gè)法拉第電磁感應(yīng)的實(shí)質(zhì)是變化的'磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，電路中的電荷就在這個(gè)電場(chǎng)的作用下做定向移動(dòng)，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。即使變化的磁場(chǎng)周?chē)鷽](méi)有閉合電路，同樣要產(chǎn)生電場(chǎng)。變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，這是一個(gè)普遍規(guī)律
說(shuō)明：自然規(guī)律存在著對(duì)稱(chēng)性與和諧性，例如有作用力就有反作用力。既然變化的磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)能否產(chǎn)生磁場(chǎng)呢？麥克斯韋大膽地假設(shè)，變化的電場(chǎng)能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)。
問(wèn)：什么現(xiàn)象能夠說(shuō)明變化的電場(chǎng)能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)？（例如通電螺線(xiàn)管中的電流發(fā)生變化，那么螺線(xiàn)管內(nèi)部的磁場(chǎng)要發(fā)生變化）
說(shuō)明：根據(jù)這兩個(gè)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(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)能夠引起變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又引起新的變化的電場(chǎng).........這樣變化的電場(chǎng)引起變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)又引起變化的電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)傳播就形成了電磁波。
二、電磁波
問(wèn)：在機(jī)械波的橫波中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向之間有何關(guān)系？（兩者垂直）
說(shuō)明：根據(jù)麥克斯韋的理論，電磁波中的電場(chǎng)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(wèn)：電磁波以多大的速度傳播呢？（以光速C傳播）
問(wèn)：在機(jī)械波中是位移隨時(shí)間做周期性變化，在電磁波中是什么隨時(shí)間做周期性變化呢？（電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B）
三、赫茲的電火花
說(shuō)明：德國(guó)科學(xué)家赫茲證明了麥克斯韋關(guān)于電磁場(chǎng)的理論
第一節(jié)、電磁波的發(fā)現(xiàn)
板書(shū)設(shè)計(jì)
一、偉大的預(yù)言
1、變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)
變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)
2、變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)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）
宇宙速度
人造衛(wèi)星 宇宙速度
教材分析
本節(jié)重點(diǎn)講述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，推導(dǎo)了第一宇宙速度,并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛(wèi)星是萬(wàn)有引力定律在天學(xué)上應(yīng)用的一個(gè)非常重要實(shí)例，是人類(lèi)征服自然的見(jiàn)證，體現(xiàn)了知識(shí)的力量，是學(xué)生學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科技知識(shí)的一個(gè)極好素材。教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實(shí)際物理問(wèn)題的物理方法。學(xué)生通過(guò)行星的運(yùn)動(dòng)一節(jié)已經(jīng)知道了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此在分析人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)，和動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)可采取類(lèi)比的方法，近而進(jìn)一步理解應(yīng)用萬(wàn)有引力定律分析天體運(yùn)動(dòng)的方法。因此，本節(jié)是“萬(wàn)有引力定律與航天”中的重點(diǎn)內(nèi)容，是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究、探索天體物理問(wèn)題的理論基礎(chǔ)。另外，學(xué)生通過(guò)對(duì)人類(lèi)在宇宙航行領(lǐng)域中的偉大成就及我國(guó)在航天領(lǐng)域成就的了解，增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心和自豪感。
學(xué)情分析
學(xué)生已掌握了運(yùn)動(dòng)的合成與分解、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)等節(jié)的理論。并在本之前學(xué)習(xí)了天體的運(yùn)動(dòng)，和萬(wàn)有引力定律的知識(shí)，能運(yùn)用萬(wàn)有引力定律揭示一些天體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。學(xué)生可以類(lèi)比行星運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)原理自己分析人造衛(wèi)星的規(guī)律。另外學(xué)生也可以利用前面的知識(shí)和對(duì)宇宙奧秘的好奇心探索人造衛(wèi)星的發(fā)射及宇宙速度。學(xué)生可以通過(guò)聯(lián)想上一所學(xué)的對(duì)平拋物體的運(yùn)動(dòng)的處理方法探究牛頓的思考，以地心為參考系平拋出去的物體從空間運(yùn)動(dòng)效果上可分解為指向地心的自由落體運(yùn)動(dòng)和繞地心的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。而這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)都是變速度運(yùn)動(dòng)，它們都需要一個(gè)指向地心的力維持它們各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因此萬(wàn)有引力就有要改變兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的效果，即要既要產(chǎn)生自由落體加速度又要產(chǎn)生向加速度。當(dāng)萬(wàn)有引力只能提供向心力時(shí)，自由落體加速度就變成零，這樣平拋出去的物體就落不下了，從而得到第一宇宙速度。再根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知道速度再大一些會(huì)做橢圓運(yùn)動(dòng)或擺脫地球?qū)λ募s束。這樣，人們就可以到更遠(yuǎn)的地方去探索宇宙的奧秘了……
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