PAGE6-電磁波的發(fā)覺(jué)及應(yīng)用【教學(xué)目標(biāo)】1．了解電磁波的產(chǎn)生與傳播。2．知道光是一種電磁波，以及電磁波在真空中的傳播速度。3．知道波長(zhǎng)與頻率、波速的關(guān)系。4．相識(shí)電磁波譜。5．了解電磁波在科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展中的作用?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】電磁波的產(chǎn)生與傳播，理解磁場(chǎng)與電場(chǎng)之間的關(guān)聯(lián)?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、新課導(dǎo)入老師：古人都渴望順風(fēng)耳千里眼，而現(xiàn)今故事已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，人與人之間的溝通也是越來(lái)越便捷。（展示圖片）大家看到的畫(huà)面是“神舟六號(hào)”放射場(chǎng)面?！吧裰哿?hào)”上天后，人們是怎樣知道它到達(dá)預(yù)定的地點(diǎn)呢？學(xué)生回答：無(wú)線電波。老師：無(wú)線電廣播、電視、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地面的聯(lián)系都要利用電磁波?，F(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)部門(mén)，幾乎都離不開(kāi)“電磁波”，可以說(shuō)“電”作為現(xiàn)代文明的標(biāo)記，“電磁波”就是現(xiàn)代文明的神經(jīng)中樞，或者叫現(xiàn)代化的代名詞。那么，電磁波是什么？它是怎樣產(chǎn)生的？它有什么性質(zhì)？怎樣利用它傳遞信號(hào)？今日我們就來(lái)相識(shí)一下電磁波。二、新課教學(xué)（一）麥克斯韋電磁場(chǎng)理論老師首先向?qū)W生介紹麥克斯韋的生平簡(jiǎn)介，激發(fā)學(xué)生的新奇心和求知欲。麥克斯韋（JamesClarkMaxwell，1831~1879）是英國(guó)的理論物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1831年6月13日生于英國(guó)愛(ài)丁堡。他的父親是一個(gè)科學(xué)家，他從小就受到科學(xué)的熏陶，15歲時(shí)向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)遞交數(shù)學(xué)論文，發(fā)表在《愛(ài)丁堡皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上，第一次顯露出他出眾的才華。1847年，考入愛(ài)丁堡高校學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理學(xué)。1850年轉(zhuǎn)入劍橋高校，1854年畢業(yè)后留校工作。1871年，麥克斯韋任劍橋物理試驗(yàn)室主任，1874年，他主持建立的卡文迪許試驗(yàn)室竣工，任該試驗(yàn)室首任主任。1879年11月5日，麥克斯韋在劍橋逝世。麥克斯韋在電磁場(chǎng)理論方面的工作深受法拉第的影響。他信服法拉第的思想，決心為法拉第的場(chǎng)的概念供應(yīng)數(shù)學(xué)方法的基礎(chǔ)。尤其是他在倫敦皇家學(xué)院任教期間，有機(jī)會(huì)探望了法拉第以后，更加強(qiáng)了他的這種信念。年輕的麥克斯韋以他卓越的數(shù)學(xué)才能和嚴(yán)密的邏輯推理，對(duì)法拉第的直觀形象的電磁場(chǎng)理論加以高度概括，并總結(jié)了當(dāng)時(shí)電磁學(xué)的探討成果，建立了電磁場(chǎng)方程，確立了電磁場(chǎng)理論。老師：我們現(xiàn)在粗略地介紹一下麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論。1．改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)演示試驗(yàn)裝置如圖所示，當(dāng)穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)隨時(shí)間改變時(shí)，上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。提問(wèn)：小燈泡為什么能發(fā)光？學(xué)生回答：由于交變電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在不斷改變，所以穿過(guò)線圈的磁通量不斷改變，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成感應(yīng)電流，小燈泡發(fā)光。提問(wèn)：電路（線圈）中的電荷為什么能夠定向移動(dòng)呢？學(xué)生回答：受電場(chǎng)力。老師總結(jié)：上述試驗(yàn)表明，改變的磁場(chǎng)在線圈里形成電場(chǎng)。提問(wèn)：若線圈斷開(kāi)，線圈中有電流、電場(chǎng)嗎？學(xué)生回答：有電場(chǎng)，無(wú)電流。提問(wèn)：若線圈被拿走，它原來(lái)所處的空間有電場(chǎng)嗎？學(xué)生對(duì)此問(wèn)題可能難以回答，但這時(shí)提出改變的磁場(chǎng)能在其空間產(chǎn)生電場(chǎng)已是水到渠成的時(shí)候。老師：由上面的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，我們可以很自然的提出一個(gè)假設(shè)：改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。麥克斯韋認(rèn)為線圈只不過(guò)用來(lái)顯示電場(chǎng)的存在，線圈不存在時(shí)，改變的磁場(chǎng)同樣在四周空間產(chǎn)生電場(chǎng)，這是一個(gè)普遍規(guī)律，跟閉合電路是否存在無(wú)關(guān)（如圖甲、乙所示）。2．改變的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)老師：麥克斯韋依據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相像性和改變的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)的現(xiàn)象，提出了另一個(gè)大膽的假設(shè)：改變的電場(chǎng)也能產(chǎn)生磁場(chǎng)。演示課件中的動(dòng)畫(huà)加深對(duì)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論的理解。老師：總結(jié)上述兩個(gè)結(jié)論，麥克斯韋認(rèn)為，改變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)。麥克斯韋依據(jù)自己的理論進(jìn)一步預(yù)言，假如在空間某區(qū)域中有周期性改變的電場(chǎng)，那么，這個(gè)改變的電場(chǎng)就在它四周空間產(chǎn)生周期性改變的磁場(chǎng)，這個(gè)改變的磁場(chǎng)又在它四周空間產(chǎn)生新的周期性改變的電場(chǎng)……可見(jiàn)，改變的電場(chǎng)和改變的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不行分別的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩種詳細(xì)表現(xiàn)。這種改變的電場(chǎng)和改變的磁場(chǎng)總是交替產(chǎn)生，并且由發(fā)生的區(qū)域向四周空間傳播。于是一個(gè)宏大的預(yù)言誕生了――空間可能存在電磁波。（二）電磁波老師：講解電磁波的產(chǎn)生電磁波的傳播靠的是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互“激發(fā)”，所以不須要介質(zhì)，可以在真空中傳播。1．電磁波形成示意圖：老師：機(jī)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。2．類(lèi)比機(jī)械波的特點(diǎn)，我們可以得出電磁波的特點(diǎn)：（1）電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直，并且都與波的傳播方向垂直，即電磁波是橫波。光是一種電磁波。在前面學(xué)習(xí)的光的偏振現(xiàn)象已經(jīng)證明白這一點(diǎn)。如圖所示。（2）電磁波可以在真空中傳播，向四周空間傳播電磁能，在傳播過(guò)程中，電磁波能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射。（3）三個(gè)特征量的關(guān)系：v=λf。在真空中v=3.0×108m/s。老師與學(xué)生一起比較電磁波與機(jī)械波。3．電磁波與機(jī)械波比較（1）傳播條件：機(jī)械波傳播須要介質(zhì)，而電磁波不須要介質(zhì)。（2）傳播規(guī)律：都遵循“V=λf=λ/T”這個(gè)關(guān)系式；且電磁波也能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象。（3）傳播本質(zhì)：機(jī)械波傳播的是機(jī)械能，電磁波傳播的是電磁能。（三）電磁波譜老師：我們知道機(jī)械波有許多種，頻率各有不同。電磁波的頻率分為也特別廣。無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線都是電磁波。依據(jù)電磁波的波長(zhǎng)或者頻率大小的依次把它們排列起來(lái)，就是電磁波譜。老師展示電磁波譜圖老師：由于電磁波具有不同的波長(zhǎng)（頻率），因此具有不同的特性，利用這些特性，電磁波在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。①無(wú)線電波中的中長(zhǎng)短波：廣播及其他信號(hào)傳輸；②無(wú)線電中的微波：衛(wèi)星通信、電視等；③紅外線：加熱理療；④可見(jiàn)光：看清世界相識(shí)世界；⑤紫外線：消毒；⑥X射線：診斷病情；⑦γ射線：摧毀病變細(xì)胞。（四）電磁波的能量老師：我們看不見(jiàn)電磁波，但是電磁波無(wú)處不在，生活中經(jīng)常用微波爐來(lái)加熱食物，說(shuō)明電磁波具有能量，而且我們可以用儀器探測(cè)到電磁波的存在，說(shuō)明電磁波是一種真實(shí)存在的物質(zhì)。（五）電磁波通信老師：剛才講到無(wú)線電波能夠用于通信。那么電磁波是怎么完成通信的呢？1．無(wú)線電廣播（1）調(diào)制器把音頻信號(hào)加載到高頻電磁波上。（2）調(diào)諧器選出特定頻率的信號(hào)。（3）揚(yáng)聲器把音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音。2．電視（1）攝影機(jī)把圖像變成電信號(hào)。（2）放射機(jī)把電信號(hào)加載到頻率很高的電磁波上。（3）放射天線將高頻信號(hào)放射到空中。（4）電視機(jī)的接收天線把高頻信號(hào)接收下來(lái)。（5）電視機(jī)把圖像信號(hào)取出并放大。（6）顯像管將圖像信號(hào)還原為圖像。3．移動(dòng)電話移動(dòng)電話既是無(wú)線電放射臺(tái)又是無(wú)線電接收臺(tái)，既可以放射電磁波，又可以接收電磁波。三、新堂練習(xí)1．下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法中正確的是()A．只要電場(chǎng)和磁場(chǎng)發(fā)生改變，就能產(chǎn)生電磁波B．電磁波傳播須要介質(zhì)C．停止放射電磁波，放射出去的電磁波仍能獨(dú)立存在D．電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的2．電磁場(chǎng)理論預(yù)言了什么()A．預(yù)言了改變的磁場(chǎng)能夠在四周空間產(chǎn)生電場(chǎng)B．預(yù)言了改變的電場(chǎng)能夠在四周空間產(chǎn)生磁場(chǎng)C．預(yù)言了電磁波的存在，電磁波在真空中的傳播速度為光速D．預(yù)言了電能夠產(chǎn)生磁，磁能夠產(chǎn)生電3．對(duì)于聲波和電磁波的比較，下面說(shuō)法中正確的是()A．它們都能發(fā)生反射現(xiàn)象B．聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的，電磁波是由改變的電磁場(chǎng)產(chǎn)生的C．光是一種電磁波，B超利用的是聲波D.它們都能在真空中傳播4．下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法中正確的是（）A．電磁波傳播時(shí)須要介質(zhì)B．電磁波是沿某一特定方向在空間傳播的C．宇航員在月球上面對(duì)面交談時(shí)是靠移動(dòng)無(wú)線電話來(lái)實(shí)現(xiàn)的D．水波、聲波是自然現(xiàn)象，而電磁波是人工制造出的現(xiàn)象5．關(guān)于電磁波的產(chǎn)生緣由，以下說(shuō)法中