物理选择性必修第二册4.2(教案)电磁场与电磁波
《第四章 2 电磁场与电磁波》学历案-高中物理人教版19选择性必修第二册
《电磁场与电磁波》学历案（第一课时）一、学习主题本次学习的主题为《电磁场与电磁波》。
这一主题作为高中物理课程的核心内容，是理解现代电磁学基础的关键。
在第一课时中，我们将着重学习电磁场的基本概念和性质，为后续的电磁波及其应用奠定坚实的基础。
二、学习目标1. 掌握电荷周围存在电场的观点，了解电场强度的基本概念及其表示方法。
2. 理解电流产生磁场的基本原理，掌握安培环路定律及其应用。
3. 了解电磁波的产生、传播及基本特性，初步建立电磁波的物理模型。
4. 培养学生的观察能力、实验能力和理论分析能力，增强学生对物理现象的探究兴趣。
三、评价任务1. 课堂表现：通过学生在课堂上的表现，评价其对电场和磁场基本概念的掌握情况，以及在讨论环节的参与度和表达能力。
2. 作业完成情况：通过布置相关的课后作业，如绘制电场图、解释电磁波产生与传播等，评价学生对知识点的理解和应用能力。
3. 测验或小测验：通过定期的测验或小测验，评估学生对电磁场与电磁波知识点的掌握程度，并针对问题进行及时的教学调整。
四、学习过程1. 导入新课：通过回顾之前学习的静电现象，引出电场的概念，并简要介绍磁场的相关知识。
2. 讲解电场：通过图示和实例，详细讲解电场的概念、电场强度的定义及表示方法。
让学生理解电荷周围存在电场的观点。
3. 学习磁场：讲解电流产生磁场的基本原理，通过实验演示安培环路定律的应用，并让学生动手操作简单的电磁铁实验。
4. 探究电磁波：介绍电磁波的产生、传播及基本特性，通过动画或实验视频展示电磁波的传播过程。
5. 课堂讨论：组织学生进行小组讨论，就电磁场的性质、电磁波的应用等话题展开讨论，培养学生的合作能力和表达能力。
6. 课堂总结：总结本课学习的重点内容，强调电场和磁场的概念及其在现实生活中的应用。
五、检测与作业1. 课堂检测：通过课堂小测验，检测学生对电场和磁场基本概念的掌握情况。
2. 课后作业：布置相关的课后作业，如绘制电场图、解释电磁波的产生与传播等，以巩固学生对知识点的理解和应用能力。
新教材人教版高中物理选择性必修第二册 4-2电磁场与电磁波 教学讲义
第四章电磁振荡与电磁波第2节电磁场与电磁波【素养目标】1．了解电磁波发现的过程，领会人类认识世界的认知规律。
2．初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展史上的意义。
3．知道变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。
知道变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播就形成电磁波。
4．知道赫兹用实验证明了电磁波的存在，在人类历史上首先捕捉到了电磁波。
【必备知识】知识点一、电磁场(1)变化的磁场产生电场实验基础：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。
麦克斯韦对该问题的见解：回路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生了电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。
该现象的实质：变化的磁场产生了电场。
(2)变化的电场产生磁场麦克斯韦大胆地假设，既然变化的磁场能产生电场，变化的电场也会在空间产生磁场。
知识点二、电磁波(1)电磁波的产生：如果空间某区域存在不均匀变化的电场，那么它就会在空间引起不均匀变化的磁场，这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变化的电场……于是变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。
(2)电磁波是横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。
(3)电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波的速度等于光速。
知识点三、赫兹的电火花(1)赫兹的实验：如图所示。
(2)实验现象：当感应线圈的两个金属球间有火花跳过时，导线环两个金属小球也跳过电火花。
(3)现象分析：当感应线圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种电磁场以电磁波的形式在空间传播。
在电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙处也产生了火花。
(4)实验结论：赫兹证实了电磁波的存在。
(5)赫兹的其他实验成果：赫兹做了一系列的实验，观察了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。
22人教版高中物理新教材选择性必修第2册--第2节 电磁场与电磁波
源是由于电荷的“动”，这个动，导致了电场的变化，从而产生了磁场。因
此是电场的“变化”产生了磁场而不是电场的存在产生了磁场。
④ 这里的“像”指的是什么像？
[答案] 提示
“像”是指变化的电场与运动的电荷在产生的电场上像，都
是电场在变化，因此在周围空间能产生磁场的条件是“电场的变化”。
⑤ 为什么变化的电场和磁场总是相互联系的？
（4）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应、
吸收等现象。
（5）电磁波像所有的波一样携带着电磁振动这种振动形式和能量向前传播，
因此电磁波也是传播能量的一种形式；同时电磁波能够脱离振源继续传播，
类似于机械波。
探究点一
电磁场的形成
1. 电场、磁场有对称之美，磁场变化（如图1磁极的靠近或远离）会产
小于环口径的带正电的小球，正以速率 0 沿逆时针方向匀速运动。若在此
空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度 随时间成正比例增加的变化的磁
场，设运动过程中小球所带的电荷量不变，那么( CD )
A. 小球对玻璃圆环的压力不断增大
B. 小球受到的磁场力不断增大
C. 小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，
例 如图所示是著名物理学家费曼设计的一个实验，
在一块绝缘板中部安装一个线圈，并接有电源，板
的四周有许多带负电的小球，将整个装置悬挂起来，
接通电源瞬间，整个圆盘将转动一下，你知道这是
为什么吗？
[答案] 见解析
[解析] 解析
接通电源瞬间，线圈中产生变化的电流，从而产生变化的磁
场，根据麦克斯韦电磁场理论，该变化的磁场在空间产生电场，带负电的小
电场）……，这样下去，变化的电场、磁场就会在周围空间由近及远地向外
教学设计2：4.2电磁场与电磁波
第2节电磁场与电磁波教材分析本节课程是通过基本知识的回顾和例题的讲解，使学生对本章的基本概念和基本规律有进一步地理解，并能熟练应用本章知识分析解决物理问题。
在熟练掌握基本概念、基本规律的基础上，能够分析和解决一些实际问题。
通过复习，培养学生归纳知识和进一步运用知识的能力，学习一定的研究问题的科学方法。
教学过程一、新课引入问题：电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎样产生的？二、新课学习探究点一电磁场麦克斯韦假设的两大观点：变化的磁场产生电场这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关。
变化的电场产生磁场电场就像运动的电荷，也会在空间产生磁场。
变化的磁场周围产生电场变化的电场周围产生磁场电磁场理论的理解——变化的磁场产生电场【思考】如图，交流电产生了周期变化的磁场，上面的线圈中产生电流使灯泡发光老师引出：1、如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还有电流电场吗?（有电场，无电流）2、线圈不存在时，线圈所处的空间还有电场吗?（有电场，无电流）3、若改成恒定的直流电，还有电场吗?（无）麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关，导体环只是用来显示电流的存在。
【说明】:1、在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的(涡旋电场)。
2、变化的磁场产生电场”，这实际上是个假设。
这个假设基于电磁感应现象，是很自然的。
电磁场理论的理解——变化的电场产生磁场理解:(1) 电场均匀变化产生稳定磁场(2) 非均匀变化产生变化磁场说明：1、根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场。
2、“变化的电场产生磁场”，这是另一个假设。
这个假设没有直接的实验做基础，它出于对自然规律的洞察力，是很大胆的，但却更具有创造性。
电磁场与电磁波的概念根据麦克斯韦的上述两个观点可以得出，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。
4 电磁场与电磁波 教案 高中物理人教版(2019)选择性必修第二册
【课题】第四章第 2节电磁场与电磁波课标要求初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解场的统一性与多样性，体会物理学对统一性的追求。
素养达成物理观念∶理解电磁理论的内容，体会物理观念产生的过程。
科学思维∶结合前面学习过的知识，理解变化的磁场产生电场。
科学探究：培养学生实验探求知识的意识，增强求知欲望。
科学态度与责任∶通过结合生活中各种相应现象及常识，理解电磁波在人们生活中的地位。
本节重点麦克斯韦的电磁场理论本节难点电磁场、电磁波学情学法本节内容对学生来说比较抽象，学习起来有一定的难度。
总结、归纳教学内容教师复案备注学生学习笔迹【温故知新】1麦克斯韦电磁场理论 2.机械波传播的实质【知识展示】问题探究一、麦克斯韦的电磁场理论（预言）1.变化的磁场产生 .2.变化的电场产生 .分析:②恒定的电场周围无磁场，恒定的磁场周围无电场。
②均匀变化的电场周围产生的磁场，均匀变化的磁场周围产生的电场。
③周期性变化的电场周围存在同周期的磁场，的磁场在周围产生同周期的电场。
问题探究二、电磁场、电磁波1.电磁场：麦克斯韦预言，如果在空间某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。
2.电磁波：电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波3.电磁波传播的速度是。
光是电磁波的一种。
4.电磁波是横波。
电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任一时刻）E、B、v 三矢量相互垂直。
问题探究三、电磁波的发现1.赫兹的实验：2.赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波，使假说变成现实。
赫兹以前，由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论，因为未经一系列的科学实验证明，始终处于“预想”阶段。
把天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳。
【典例分析】1．关于电磁场理论的叙述正确的是( )A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场C．电场和磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场【规律方法】变化的电场产生变化的磁场：恒定的电场不产生磁场；均匀变化的电场产生恒定的磁场；振荡的电场产生同频率变化的磁场。
高中物理选修性必修 第二册4.2电磁场与电磁波-教案-人教版(2019)
电磁场与电磁波【教学目标】1．初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想。
2．了解电磁波的产生和电磁波的特点。
3．了解电磁场的物质性。
4．了解麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的意义。
【教学重难点】1．电磁振荡中电场能和磁场能的转化。
2．麦克斯韦电磁场理论的基本内容。
【教学过程】一、新课导入1．打开收音机的开关，转动选台旋钮，旋到使收音机收不到电台的频道，然后开大音量。
在收音机附近，将电池盒的两根引线反复碰撞，你会听到收音机中发出“喀喀”的响声。
为什么会产生这种现象呢？打开电扇，将它靠近收音机，看看又会怎样。
提示：电磁波是由电磁振荡产生的，在收音机附近，将电池盒两引线反复碰触，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场，这样会发出电磁波，从而导致收音机中发出“喀喀”声。
若将转动的电扇靠近收音机，因为电扇中电动机内通有交变电流，电动机的运行同样会引起收音机发出“喀喀”声。
2．复习电磁振荡的周期和频率：（1）电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周期性变化所用的时间。
（2）电磁振荡的频率f：1s内完成周期性变化的次数。
（3）LC回路的周期公式。
周期公式：T=2π√LC。
其中：周期T、自感系数L、电容C的单位分别是秒（s）、亨利（H）、法拉（F）。
二、新课教学（一）电磁场1．变化的磁场产生电场即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场。
2．变化的电场产生磁场逐步深入讲解：1．均匀变化的磁场产生稳定的电场；非均匀变化的磁场产生变化的电场。
周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场。
2．均匀变化的电场产生稳定的磁场；非均匀变化的电场产生变化的磁场。
周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场。
英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论。
可定性表述为变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。
（二）电磁波紧接着电磁场进行讲述：1．电磁波的产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。
4-2电磁场与电磁波(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第二册
一、麦克斯韦电磁场理论
1.变化的磁场能够在周围空间产生电场 电磁感应现象 （感生）
产生
形成
变化的磁场
电场
电流
E
E感
ห้องสมุดไป่ตู้
t
B t
均匀 非均匀
变化的
“稳定电场”
磁场
产生
“变化电场”
一、麦克斯韦电磁场理论
大胆假设：出于对称性的思考，变化的 电场就像导线中的电流一样，会在空间产 生磁场． 2.变化的电场周围存在磁场
小结：对麦克斯韦电磁场理论的理解:
① 恒定的电场不产生磁场 ② 恒定的磁场不产生电场 ③ 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 ④ 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 ⑤ 振荡电场产生同频率的振荡磁场 ⑥ 振荡磁场产生同频率的振荡电场
伟大的预言
E
E
B
E
E
B
变化的电场和变化的磁场交替产生，由近 及远地向周围传播。
二、电磁波
1.定义：变化的电场和变化的磁场交替产生， 由近及远地向周围传播
二、电磁波
2.特点：
1)B、E、v三者两两垂直 横波
2) 在真空中 无需介质
v=c≈3.0×108m/s
v f
3)具有波的特性：干涉、衍射
还可发生反射、折射和多普勒效应
4) 传播中f不变
5)电磁波具有电磁能，向外辐射能量、传递信息
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,……
3.电磁场: 变化的电场和变化的磁场相互联系着
的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场
一、麦克斯韦电磁场理论
4-2电磁场与电磁波 (教学课件)-高中物理人教版(2019)选择性必修二
高中物理 选择性必修第二册 第四章 电磁振荡与电磁波
引入
问题： 电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形 式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎 样产生的？
高中物理 选择性必修第二册 第四章 电磁振荡与电磁波
一、电磁场
1.变化的磁场产生电场 (1)实验基础：如图1所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流.
1886，赫兹通过自制的实验装置，证实了电磁波的存在。仪器中有一对抛光的金属小球，两球 之间有很小的空气间隙。将两球连接到产生高压的感应圈的两端时，两球之间出现了火花放电。 如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振 荡(图4.1-3)。实际电路中由电源通过电子器件为LC电路补充能量。
(3) 电 磁 波 的 波 长 、 频 率 、 波 速 的 关 系λ：f v ＝
， 在 真 空 中 ， 电 磁3波.0×的1速08度 c ＝
m/s.
(4)电磁波能产生反射、折射 、干涉、偏振和衍射等现象.
高中物理 选择性必修第二册 第四章 电磁振荡与电磁波
3.电磁波具有能量 电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换，电磁波的发射过程是辐射能量的过程， 传播过程是能量传播的过程. 4.电磁波的发现
均匀变化的磁场在周围空间产生恒 均匀变化的电场在周围空间产生恒
定的电场
定的磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生 不均匀变化的电场在周磁场产生同频率的振荡电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场
高中物理 选择性必修第二册 第四章 电磁振荡与电磁波
当堂检测
1.根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（ D ）
高中物理 选择性必修第二册 第四章 电磁振荡与电磁波
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
物理选择性必修第二册4.2(教案)电磁场与电磁波
【教学目标】
1．初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想。
2．了解电磁波的产生和电磁波的特点。
3．了解电磁场的物质性。
4．了解麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的意义。
【教学重难点】
1．电磁振荡中电场能和磁场能的转化。
2．麦克斯韦电磁场理论的基本内容。
【教学过程】
一、新课导入
1．打开收音机的开关，转动选台旋钮，旋到使收音机收不到电台的频道，然后开大音量。
在收音机附近，将电池盒的两根引线反复碰撞，你会听到收音机中发出“喀喀”的响声。
为什么会产生这种现象呢？打开电扇，将它靠近收音机，看看又会怎样。
提示：电磁波是由电磁振荡产生的，在收音机附近，将电池盒两引线反复碰触，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场，这样会发出电磁波，从而导致收音机中发出“喀喀”声。
若将转动的电扇靠近收音机，因为电扇中电动机内通有交变电流，电动机的运行同样会引起收音机发出“喀喀”声。
2．复习电磁振荡的周期和频率：
（1）电磁振荡的周期T：电磁振荡完成一次周期性变化所用的时间。
（2）电磁振荡的频率f：1s内完成周期性变化的次数。
（3）LC回路的周期公式。
周期公式：T=2π√LC。
其中：周期T、自感系数L、电容C的单位分别是秒（s）、亨利（H）、法拉（F）。
二、新课教学
（一）电磁场
1．变化的磁场产生电场
即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场。
2．变化的电场产生磁场
逐步深入讲解：
1．均匀变化的磁场产生稳定的电场；非均匀变化的磁场产生变化的电场。
周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场。
2．均匀变化的电场产生稳定的磁场；非均匀变化的电场产生变化的磁场。
周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场。
英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论。
可定性表述为变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。
（二）电磁波
紧接着电磁场进行讲述：
1．电磁波的产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。
由于电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。
全局讲解电磁波的形成：
2．电磁波的特点
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。
如图所示。
［课件演示：电磁场方向间的关系］
（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=3.0×108m/s。
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．电磁波的证实
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，激发学生求知上进的热情，对学生进行物理情感教育。
赫兹生平（Heinrich Rudolf Hertz 1857~1894）
赫兹是德国物理学家，1857年2月22日出生于汉堡。
在求学时代，他就被光学和力学实验所吸引。
1878年转入柏林大学，1879年在物理竞赛中成绩出众，获金质奖章，第二年获博士学位，当了亥姆霍兹的助手。
1885年任卡尔斯鲁高等工业学院物理学教授，1889年接替克劳修斯任波恩大学理论物理学教授，同年当选为柏林科学院通讯院士。
赫兹在物理学上最主要的贡献是用实验成功地证明了电磁波的存在，并且完善了麦克斯韦的电磁场理论。
1888年10月，赫兹在卡尔斯鲁高等工业学院物理实验室用放电线圈做火花放电实验，偶然发现和放电线圈靠得很近的另一个开口的绝缘线圈中有电火花跳过。
这引起了他的注意，立即想起以前亥姆霍兹曾提出让他研究验证麦克斯韦电磁场理论的问题。
他设计了一个装置来进行实验。
他在感应圈C的两个电极上各接一根30cm长的铜棒A、
1．下列说法正确的是（）
A．恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场
B．稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场
C．均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场
D．均匀变化的电场和磁场相互激发，形成由近及远的电磁波
2．当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将（）
A．减小
B．增大
C．不变
D．减小、增大和不变均有可能
3．为了使发射的电磁波的波长增为原来的2倍，可以将振荡电路的电容（）A．变为原来的4倍
B．变为原来的2倍
C．减为原来的一半
D．减为原来的1/4
4．关于电磁波的传播速度，以下叙述正确的是（）
A．波长越长，传播速度越快
B．频率越高，传播速度越快
C．发射量越大，传播速度越快
D．所有电磁波在真空中的传播速度都一样大
5．关于麦克斯韦电磁场理论，下面几种说法正确的是（）
A．在电场周围空间一定产生变化的磁场
B．任何变化电场周围空间一定产生变化的磁场
C．均匀变化的电场周围空间能产生变化的磁场
D．振荡电场在它的周围空间一定能产生同频率的振荡磁场
6．在以下几种反映电场随时间变化的图像中，能够产生磁场的是（）；能够形成电磁波的是（）
答案：
1．AC
2．C
3．A
4．D
5．D 6．BCDE CE。