教學(xué)設(shè)計完整版：麥克斯韋的電磁場理論

課題麥克斯韋電磁場理論教學(xué)設(shè)計麥克斯韋電磁場理論教學(xué)設(shè)計課型新授課課時教學(xué)目標(biāo)1.了解法拉第提出的“力線”和“場”的概念。2．知道麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱是什么。重點麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容個性修改教學(xué)反思【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】麥克斯韋在電磁場理論方面的工作深受法拉第的影響。他信服法拉第的思想，決心為法拉第的場的概念提供數(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)會拜訪了法拉第以后，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，對法拉第的直觀形象的電磁場理論加以高度概括，并總結(jié)了當(dāng)時電磁學(xué)的研究成果，建立了電磁場方程，確立了電磁場理論?！緞?chuàng)設(shè)實驗】觀察實驗變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場裝置如圖：【學(xué)生活動】通過觀察小燈泡和電場的變化，討論得出有關(guān)結(jié)論。【建構(gòu)新知】一、法拉第的貢獻(xiàn)在人類研究電磁學(xué)的過程中，法拉第創(chuàng)造性地用‘力線’和‘場’的概念來描述電荷之間、磁體之間以及電與磁之間的相互作用。它使人們對物質(zhì)概念的認(rèn)識提升到一個新的高度。二、電磁場理論的兩大支柱1.變化的磁場產(chǎn)生電場演示實驗：裝置如圖所示，當(dāng)穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。提出問題：小燈泡為什么能發(fā)光？學(xué)生回答：由于交變電流產(chǎn)生的磁場在不斷變化，所以穿過線圈的磁通量不斷變化，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成感應(yīng)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(xué)生回答：受電場力。教師總結(jié)：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(xué)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(xué)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。教師：由上面的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，我們可以很自然的提出一個假設(shè)：變化的磁場產(chǎn)生電場。什么？麥克斯韋認(rèn)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，這是一個普遍規(guī)律，跟閉合電路是否存在無關(guān)（如圖甲、乙所示）。2.變化的電場產(chǎn)生磁場教師：麥克斯韋根據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場能產(chǎn)生電場的現(xiàn)象，提出了另一個大膽的假設(shè)：變化的電場也能產(chǎn)生磁場。麥克斯韋認(rèn)為，在下圖這個電路中，電容器中雖沒有電荷通過，但它兩極板上的電荷和極板間的電場都隨時間發(fā)生變化。他認(rèn)為電路中的電流應(yīng)該是閉合的的,于是，他引入了一個全新的概念——位移電流，并且進(jìn)一步推斷，由變化的電場引入的位移電流也應(yīng)產(chǎn)生磁場，即變化的電場產(chǎn)生磁場。老師和同學(xué)一起通過實驗演示中得出共同的結(jié)論，即麥克斯韋的電磁場理論。三、兩大理論支柱的內(nèi)容理解1.隨時間均勻變化的磁場(電場)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(磁場)，該電場(磁場)不再產(chǎn)生磁場(電場)。2.隨時間不均勻變化的磁場(電場)產(chǎn)生變化的電場(磁場)，該電場(磁場)還將產(chǎn)生磁場(電場)。3.隨時間周期性變化的磁場(電場)產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場(磁場)，還將繼續(xù)產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場(電場)。4.恒定的電場不產(chǎn)生磁場。5.恒定的磁場不產(chǎn)生電場?！菊n堂訓(xùn)練】1．(單選)關(guān)于電磁場理論，下列說法中正確的是()A．在電場的周圍空間一定產(chǎn)生磁場B．任何變化的電場周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場C．均勻變化的電場周圍空間產(chǎn)生變化的磁場D．振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場答案D解析由麥克斯韋電磁場基本理論知：不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場，變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生的磁場性質(zhì)是由電場的變化情況決定的，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，振蕩的電場產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場，反之亦然，故選項D正確。2．(雙選)在空間某處存在一個變化的磁場，則下列說法正確的是()A．在變化的磁場周圍一定能產(chǎn)生變化的電場B．在磁場中放一個閉合線圈，線圈里一定有感應(yīng)電流C．在磁場中放一個閉合線圈，線圈里不一定有感應(yīng)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無關(guān)答案CD解析均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，A錯；在磁場中放置一個閉合線圈，如果穿過線圈的磁通量沒有變化，則不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，也就不會有感應(yīng)電流，B錯，C對；變化的磁場周圍一定產(chǎn)生電場，與是否存在線圈無關(guān)，D對。3．(雙選)關(guān)于電磁場和電磁波，下列敘述中正確的是()A．均勻變化的電場在它周圍空間產(chǎn)生電磁波B．電磁波必須依賴于介質(zhì)傳播C．電磁波中每一處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度總是互相垂直，且與波的傳播方向垂直D．只要空間某個區(qū)域有振蕩的電場或磁場，就能