2019-2020年高中物理 《麥克斯韋的電磁場理論》教案 滬科版選修3-4

《2019-2020年高中物理 《麥克斯韋的電磁場理論》教案 滬科版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019-2020年高中物理 《麥克斯韋的電磁場理論》教案 滬科版選修3-4（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、2019-2020年高中物理《麥克斯韋的電磁場理論》教案滬科版選修3-4 【教學目標】 （一）知識與技能 1．了解法拉第的對物理學貢獻。 2．知道麥克斯韋電磁場理論的主要內(nèi)容。 3．麥克斯韋關于電磁波的預言，了解麥克斯韋電磁場理論在物理學發(fā)展史上的意義。 （二）過程與方法 （1）通過對麥克斯韋電磁場理論基本思想形成過程的學習，體會在科學探究中如何充分利用已有的實驗基礎和理論，展開大膽的猜想與假設，進行強有力的邏輯理論思維，建立新理論，預言新現(xiàn)象。 （2）通過麥克斯韋電磁場理論的成功，感受運用數(shù)學工具進行推理論證對物理學發(fā)展的意義。 （3）通過“磁生電與電生磁的相似之處”的討論

2、與交流，進一步掌握類比法，初步形成“對稱”的思想方法。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 （4）感悟科學家的創(chuàng)造性思維，體驗科學家獻身科學的精神；體驗物理學的研究方法以及數(shù)學在物理學中的特殊地位。 （5）通過對麥克斯韋電磁場理論基本思想形成過程的學習，感受物理學的和諧之美、對稱之美、有序之美。 （6）通過對電磁場理論建立過程的學習，體會物理學發(fā)展經(jīng)歷了“實踐一一理論一一實踐”的艱辛過程。 【學情分析】 這部分知識是選修3-1、3-2中電場、磁場、電磁感應等基本電場學知識的延伸和發(fā)展在學習了選修3-1、3-2后學習這部分知識，可以說學生有一定的基礎，但是這部分知識介紹的麥克斯韋關于電磁場理論

3、提出的思路，以及他獨特的創(chuàng)造性思維，學生理解起來確有一定的難度，教學中應重視思維過程以及思維方法的介紹，不可急于求成。 【教學思路】 注意介紹科學家的思維起點以及獨特的創(chuàng)造性思維方法，同時要遵循學生的思維規(guī)律，從學生已知的電磁現(xiàn)象推理、歸納出相關結論?！窘虒W重點、難點】 理解：1、變化的磁場產(chǎn)生電場。 2、變化的電場產(chǎn)生磁場。 【教學方法、學習方法】 1教法：理論分析、邏輯推理和類比推理。 一、法拉第的貢獻 變化的電場產(chǎn)生磁場 的兩大矗電磁場嗾 電磁場理論 麥克斯韋町中 偉大預言 典例分析 課堂練習 課堂小結 學生閱讀：P.56 1、法拉第創(chuàng)造性地

4、引入“場”的概念，并用“力線”用來描述抽象的“場（”電場和 磁場）。這種方法對電磁現(xiàn)象的描述形象直觀，是牛頓時代以來在物理學概念方面最重要的變革。愛因斯坦認為法拉第這一方面的貢獻要比電磁感應的發(fā)現(xiàn)高出許多。 2、場的概念使人們對物質(zhì)概念提升到一個新的高度：“實物”形態(tài)和“場”形態(tài)。 、電磁場理論的兩大支柱（兩個假設） ?1、變化的磁場產(chǎn)生電場 演示實驗：電磁感應（如右） 現(xiàn)象分析：麥克斯韋從電磁感應現(xiàn)象的規(guī)律出發(fā)，分析得到：正由于變化的磁場產(chǎn)生了電場，才使閉合線圈中形成了電流。 ［提出問題］小燈泡為什么能發(fā)光？ ［學生回答］由于交變電流產(chǎn)生的磁場在不斷變化，所以穿過線圈的磁通量

5、不斷變化，在線圈中產(chǎn)生感應電動勢，形成感應電流，小燈泡發(fā)光。 ［繼續(xù)提問］電路（線圈）中的電荷為什么能夠定向移動呢？ ［學生回答］受電場力。 ［教師總結］上述實驗表明，變化的磁場在線圈里形成電場。 ［教師提問］若線圈斷開，線圈中有電流、電場嗎？［學生回答］有電場，無電流。 ［繼續(xù)提問］若線圈被拿走，它原來所處的空間有電場嗎？學生對此問題可能難以回答，但這時提出變化的磁場能在其空間產(chǎn)生電場已是水到渠成的時候。 師：由上面的電磁感應現(xiàn)象，我們可以很自然的提出一個假設：變化的磁場產(chǎn)生電場。麥克斯韋認為線圈只不過用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場同樣在周圍空間產(chǎn)生電場，這是一個普

6、遍規(guī)律，跟閉合電路是否存在無關（如圖甲、乙所示）。 從而得到結論:變化的磁場產(chǎn)生電場 ?2、變化的電場產(chǎn)生磁場 演示實驗： 在電容器兩級接上交流電源，我們可以看到電流表有 麥克斯韋的創(chuàng)造性思維 麥克斯韋在交流電路中，引入“位移電流”的概念：電容器中雖然沒有電荷通過，但兩極板的電量及極板之間的電場在發(fā)生變化。他認為電路中的電流應該是閉合的，兩極板之間變化的電場應該具有電流的特征，并稱之為“位移電流”。 既然變化的電場具有電流的特征，所以在其周圍應該有磁場產(chǎn)生。從而得的結論：變化從電場產(chǎn)生磁場 3、電磁場理論——偉大的豐碑麥克斯韋根據(jù)上述兩個假設和電磁學實驗事實，用一組方程描述電場

7、和磁場，得到了系統(tǒng)而完整的電磁場理論。 麥克斯韋電磁理論可以形象的表述為： 變化的磁場產(chǎn)生電場 變化從電場產(chǎn)生磁場 磁場的變化是均勻的，產(chǎn)生的電場是穩(wěn)定的 電場的變化是均勻的，產(chǎn)生的磁場是穩(wěn)定的 磁場的變化是不均勻的，產(chǎn)生的電場是變化的 電場的變化是不均勻的，產(chǎn)生的磁場是變化的 三、麥克斯韋的偉大預言： 1、麥克斯韋進一步推斷： 變化的磁場和變化的電場相互耦連，形成一個不可分離的統(tǒng)一體——電磁場。 變化的電場（振蕩的），會在其周圍產(chǎn)生變化的磁場，這個變化的磁場又會在其周圍產(chǎn) 生電場。電場與磁場互相激發(fā)，由近及遠地向周圍空間傳播，形成電磁波。 他由此預言了電磁波的存

8、在。 2、麥克斯韋從他的方程組還得到： 電場和磁場的方向相互垂直，并都垂直于傳播方向——即電磁波是橫波。 電磁波在真空中的傳播速度恰好等于光速，并預言光是電磁波。 3、麥克斯韋提出的電磁場理論，是19世紀的科學史上的一件大事，是物理學的有一 座偉大豐碑。在當時，麥克斯韋被公認為是“自牛頓之后世界上最偉大的數(shù)學、物理學家”。 典例分析】 例1】根據(jù)麥克斯韋電磁理論，下述正確的有【】 A. 在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場。 B. 在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場。 C. 均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場。 D. 振蕩的

9、電場一定產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場。 【答案】D感悟】解決這類題的關鍵：緊緊抓住麥克斯電磁場理論的要點，并深刻理解。 例2】如圖，內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于環(huán)口徑的帶正電的小球正以速率v0沿逆時針方向勻速轉動。若在此空間突然加上豎直向上、磁感應強度B隨時間 成正比例增加的變化磁場，設小球運動過程中的電量不變，那么【】 v0 A. 小球對玻璃環(huán)的壓力不斷增大 B. 小球受到的磁場力不斷增大 C. 小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動 D. 磁場力一直對小球不做功 【分析】因為玻璃環(huán)所處有均勻變化的磁場，在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的渦旋電場，對帶正

10、電的小球做功，由楞次定律，判斷電場方向為順時針，在電場力的作用下，小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動。小球在水平面內(nèi)沿軌跡半徑方向受兩個力：環(huán)的彈力N和磁場的洛侖茲力f,而且兩個力的矢量和始終提供向心力，考慮到小球速度大小的變化和方向的變化以及磁場強弱的變化，彈力和洛侖茲力不一定始終在增大。洛侖茲力始終和運動方向垂直，所以磁場力不做功。正確為CD。 【課堂練習】 1. 下列有關電磁場的說法中，正確的是 A. 變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場 B. 變化的電場一定產(chǎn)生磁場 C. 變化的磁場一定產(chǎn)生周期性變化的電場 D. 周期性變化的電場一定產(chǎn)生周期性變化的

11、磁場 2. 下面說法正確的是 A. 恒定電流能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 B. 均勻變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 C. 靜止電荷能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 D. 變化的電場和磁場互相激發(fā)，形成由近及遠傳播的電磁場 3. 關于電磁場的下列說法中正確的是 A. 任何變化的電場都會在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場 B. 任何變化的磁場都會在周圍空間產(chǎn)生變化的電場 C. 只有非均勻變化的磁場才會在周圍空間產(chǎn)生變化的電場 D. 只有非均勻變化的電場才會在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場 4. 空間某處存在一個變化的磁場，正確的是 A. 在變化的磁場周圍一定能產(chǎn)生變化的電場 B. 在磁

12、場中放一個閉合線圈，線圈一定有感應電流 C. 在磁場中放一個閉合線圈，線圈不一定有感應電流 D. 變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，跟閉合線圈的存在與否沒有關系 參考答案：l.BD2.BD3.CD4.CD 【課堂小結】 本節(jié)主要學習了麥克斯韋電磁場理論的主要內(nèi)容。 知道了麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。還知道了變化的電場和磁場相互聯(lián)系，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場。電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播形成電磁波。 電磁波中的電場與磁場相互垂直，且二者均與波的傳播方向垂直，即電磁波是橫波。 【家庭作業(yè)與活動】 1、閱讀教材P.56~58，理解麥克斯韋的思維過程

13、和他提出的獨特的見解。 2、思考一討論一練習：P.58〖家庭作業(yè)與活動〗1、2、3 3、 4、 5、 2019-2020年高中物理一、電荷、電荷守恒定律、庫侖定律學案新人教 版選修3-1 1、兩種電荷：“+”“-”用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷 2、元電荷：一個元電荷的電量為1.6X10-19：，是一個電子（或質(zhì)子）所帶的電量。說明：任何帶電體的帶電量皆為元電荷電量的整數(shù)倍。 荷質(zhì)比（比荷）：電荷量q與質(zhì)量m之比，（q/m）叫電荷的比荷 3、起電方式有三種 ①摩擦起電，②接觸起電注意：電荷的變化是電子的轉移引起的；完全相同的帶電金屬球相接觸，同

14、種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分。 ③感應起電 4、電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分，系統(tǒng)的電荷總數(shù)是不變的． 二、庫侖定律 1、內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的成正比，跟它們的距離的成反比，作用力的方向在它們的連線上。方向由電性決定同性相斥、異性相吸） 2、公式：k=9.0X109N?m2/C2 極大值問題：在r和兩帶電體電量和一定的情況下，當Q]=Q2時，有F最大值。 3、適用條件：（1）真空中；（2）點電荷. 點電荷是一個理想化的模型，在實際中，當帶電體

15、的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，就可以把帶電體視為點電荷.（這一點與萬有引力很相似，但又有不同：對質(zhì)量均勻分布的球，無論兩球相距多近，r都等于球心距；而對帶電導體球，距離近了以后，?電荷會重新分布，不能再用球心距代替上）。點電荷很相似于我們力學中的質(zhì)點. 注意：①兩電荷之間的作用力是相互的，遵守牛頓第三定律 ②使用庫侖定律計算時，電量用絕對值代入，作用力的方向根據(jù)“同性相排斥，異性相吸引”的規(guī)律定性判定。計算方法：①帶正負計算，為正表示斥力；為負表示引力。 ②一般電荷用絕對值計算，方向由電性異、同判斷。 1、科學家在研究原子、原子核及基本粒子時，為了方便，常常用元電荷作為

16、電量的單位，關于元電荷，下列論述正確的是：（BCD） A、把質(zhì)子或電子叫元電荷. B、1.60X10-19C的電量叫元電荷. C、電子帶有最小的負電荷，其電量的絕對值叫元電荷. D、質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電量的絕對值叫元電荷. 2、將不帶電的導體A和帶有負電荷的導體B接觸后，在導體A中的質(zhì)子數(shù)（C） A. 增加B.減少C.不變D.先增加后減少 3、關于點電荷的說法，正確的是：[CD] A. 只有體積很小的帶電體才能看成點電荷 B. 體積很大的帶電體一定不能看成點電荷 C. 當兩個帶電體的大小及形狀對它們之間的相互作用力的影響可以忽略時，這兩個帶電體可看成點電荷 D. —

17、切帶電體都可以看成點電荷 4、把兩個完全相同的金屬球A和B接觸一下，再分開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，則A、B兩球原來的帶電情況可能是（BCD） A■帶有等量異種電荷B.帶有等量同種電荷 C.帶有不等量異種電荷D.一^帶電，另一^不帶電 5、有A、B、C三個塑料小球，A和B,B和C,C和A間都是相互吸引的，如果A帶正電，則：C A.B、C球均帶負電B.B球帶負電,C球帶正電 C.B、C球中必有一個帶負電,而另一個不帶電D.B、C球都不帶電 6、如圖所示，導體棒AB靠近帶正電的導體Q放置■用手接觸B端， 移去手指再移去Q,AB帶何種電荷—負電荷_?若手的接觸點改在A端，情況又

18、如何負電荷__。 7、用一根跟毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近不帶電驗電器的金屬小球a,然后用手指瞬間接 觸一下金屬桿c后拿開橡膠棒，這時驗電器小球A和金箔b的帶電情況是（C） A．a(chǎn)帶正電，b帶負電B．a(chǎn)帶負電，b帶正電 C．a(chǎn)、b均帶正電D．a(chǎn)、b均帶負電 E．a(chǎn)、b均不帶電 8、某人做靜電感應實驗，有下列步驟及結論：①把不帶電的絕緣導體球甲移近帶負電的絕緣導體球乙，但甲、乙兩球不接觸。②用手指摸甲球。③手指移開。④移開乙球。⑤甲球帶正電。⑥甲球不帶電。 下列操作過程和所得結論正確的有（BC） A.①f②f③f④f⑥B.①?②?④?③?⑥ C?①?②?③?④?⑤D.①f②f④f③f⑤ 9、如圖14—1所示，A、B、C三點在一條直線上，各點都有一個點電荷，札E它們所帶電量相等.A、B兩處為正電荷，C處為負電荷，且BC=2AB.那* 么A、B、C三個點電荷所受庫侖力的大小之比為_32:45:13. 圖14-1 10、真空中有兩個點電荷，分別帶電q1=5X10-3C，q2=—2X10-2C，它 們相距15cm，現(xiàn)引入第三個點電荷，它應帶電量為，放在位置才能使三 個點電荷都處于靜止狀態(tài). 無限制，A左側15cm處（少圖，）