《模仿赫茲實(shí)驗(yàn)》導(dǎo)學(xué)案

《模仿赫茲實(shí)驗(yàn)》導(dǎo)學(xué)案##一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解赫茲實(shí)驗(yàn)的基本原理，知道赫茲實(shí)驗(yàn)是如何證明電磁波存在的（重點(diǎn)）。2、理解電磁波發(fā)射、傳播和接收的基本過(guò)程（重點(diǎn)）。3、能夠描述赫茲實(shí)驗(yàn)中涉及的儀器及其作用，提高對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的分析能力（難點(diǎn)）。4、體會(huì)赫茲實(shí)驗(yàn)在電磁學(xué)發(fā)展中的重要意義，激發(fā)對(duì)物理學(xué)科的興趣。##二、預(yù)學(xué)案###（一）知識(shí)回顧1、我們之前學(xué)過(guò)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象是怎樣的呢？是哪個(gè)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的呀？這一現(xiàn)象和我們今天要學(xué)的赫茲實(shí)驗(yàn)有沒(méi)有聯(lián)系呢？大家可以先思考一下哦。2、大家還記得電場(chǎng)和磁場(chǎng)的一些基本性質(zhì)嗎？比如電場(chǎng)對(duì)電荷有什么作用，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線或者運(yùn)動(dòng)電荷又有什么作用呢？###（二）新知識(shí)預(yù)習(xí)1、**赫茲實(shí)驗(yàn)的背景**-在赫茲之前，很多科學(xué)家都對(duì)電磁波進(jìn)行了理論研究，比如麥克斯韋就預(yù)言了電磁波的存在。那赫茲為什么要做這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀克窍腧?yàn)證什么理論呢？2、**赫茲實(shí)驗(yàn)的原理**-赫茲實(shí)驗(yàn)是利用了電磁振蕩產(chǎn)生電磁波。那什么是電磁振蕩呢？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在一個(gè)電路里，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能周期性地相互轉(zhuǎn)化。在一個(gè)由電感線圈和電容器組成的LC電路中，當(dāng)給電容器充電后，電容器開始放電，電流通過(guò)電感線圈，電感線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)過(guò)程中電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能；然后磁場(chǎng)能又會(huì)轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，如此往復(fù)，就產(chǎn)生了電磁振蕩。這個(gè)電磁振蕩就會(huì)向外輻射電磁波。那這個(gè)過(guò)程中涉及到的電感和電容的相關(guān)公式大家還記得嗎？電感L、電容C和振蕩頻率f之間有這樣一個(gè)關(guān)系：f=1/(2π√(LC))。-赫茲實(shí)驗(yàn)中，他是怎么檢測(cè)到電磁波的存在的呢？赫茲利用了一個(gè)簡(jiǎn)單的接收裝置，這個(gè)接收裝置在電磁波的作用下會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)感應(yīng)電流足夠大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一些可觀察到的現(xiàn)象，比如產(chǎn)生電火花等。3、**赫茲實(shí)驗(yàn)中的儀器及其作用**-振蕩器：它是用來(lái)產(chǎn)生高頻振蕩電流的，也就是產(chǎn)生電磁波的源頭。那振蕩器是怎么產(chǎn)生高頻振蕩電流的呢？這就和它內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)有關(guān)啦。-接收器：它的作用是接收振蕩器發(fā)出的電磁波。那接收器是如何對(duì)電磁波做出反應(yīng)的呢？它里面也有類似的電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)接收到電磁波時(shí)，電路中的電磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。##三、探究案###（一）小組討論1、分組討論赫茲實(shí)驗(yàn)的原理，每個(gè)小組可以試著用自己的話來(lái)解釋一下電磁振蕩產(chǎn)生電磁波的過(guò)程?？梢越Y(jié)合我們之前學(xué)過(guò)的電磁感應(yīng)知識(shí)哦。-提示：從電容器充電開始，一步一步地分析電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程。2、討論赫茲實(shí)驗(yàn)中振蕩器和接收器的設(shè)計(jì)原理。-問(wèn)題：為什么振蕩器的電感和電容要選擇特定的值呢？接收器的電路結(jié)構(gòu)為什么要和振蕩器有一定的關(guān)聯(lián)性呢？###（二）實(shí)驗(yàn)?zāi)M（如果條件允許的話）1、假設(shè)我們要模擬赫茲實(shí)驗(yàn)，我們需要準(zhǔn)備哪些材料呢？大家可以根據(jù)課本上對(duì)赫茲實(shí)驗(yàn)儀器的描述來(lái)思考一下。-提示：從振蕩器和接收器的基本元件入手，考慮到產(chǎn)生電磁振蕩和檢測(cè)電磁波所需要的條件。2、如果我們模擬赫茲實(shí)驗(yàn)成功了，應(yīng)該會(huì)觀察到什么現(xiàn)象呢？那如果沒(méi)有觀察到預(yù)期的現(xiàn)象，可能是哪些環(huán)節(jié)出了問(wèn)題呢？##四、檢測(cè)案###（一）選擇題1、赫茲實(shí)驗(yàn)的主要目的是（）A.研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象B.驗(yàn)證電磁波的存在C.測(cè)量電容器的電容D.探究電感線圈的特性-答案：B2、在赫茲實(shí)驗(yàn)中，振蕩器產(chǎn)生電磁波是基于（）A.電磁感應(yīng)原理B.電流的熱效應(yīng)C.光電效應(yīng)D.超導(dǎo)現(xiàn)象-答案：A###（二）簡(jiǎn)答題1、簡(jiǎn)述赫茲實(shí)驗(yàn)中接收器檢測(cè)到電磁波的原理。-答案：赫茲實(shí)驗(yàn)中的接收器檢測(cè)到電磁波是基于電磁感應(yīng)原理。當(dāng)振蕩器發(fā)出的電磁波傳播到接收器時(shí)，接收器所在的空間中的電磁場(chǎng)發(fā)生變化，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，接收器的電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)感應(yīng)電流足夠大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生可觀察到的現(xiàn)象，例如產(chǎn)生電火花等。2、如果在模擬赫茲實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)接收器沒(méi)有產(chǎn)生任何反應(yīng)，可能是哪些原因造成的？-答案：可能的原因有：振蕩器沒(méi)有正常工作，沒(méi)有產(chǎn)生電磁波；接收器的電路連接錯(cuò)誤，導(dǎo)致無(wú)法感應(yīng)到電磁波；振蕩器和接收器之間的距離太遠(yuǎn)，電磁波強(qiáng)度太弱；周圍環(huán)境存在干擾，