3.1《麦克斯韦电磁场理论》教学设计1(沪科版选修3-4).docVIP

【课 题】 §3.1 麦克斯韦的电磁场理论 【教学目标】 （一）知识与技能 1．了解法拉第的对物理学贡献。 2．知道麦克斯韦电磁场理论的主要内容。 3．麦克斯韦关于电磁波的预言，了解麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的意义。 （二）过程与方法 通过对麦克斯韦电磁场理论基本思想形成过程的学习，体会在科学探究中如何充分利用已有的实验基础和理论，展开大胆的猜想与假设，进行强有力的逻辑理论思维，建立新理论，预言新现象。 通过麦克斯韦电磁场理论的成功，感受运用数学工具进行推理论证对物理学发展的意义。 通过“磁生电与电生磁的相似之处”的讨论与交流，进一步掌握类比法，初步形成“对称”的思想方法。 （三）情感、态度与价值观 感悟科学家的创造性思维，体验科学家献身科学的精神；体验物理学的研究方法以及数学在物理学中的特殊地位。 通过对麦克斯韦电磁场理论基本思想形成过程的学习，感受物理学的和谐之美、对称之美、有序之美。 通过对电磁场理论建立过程的学习，体会物理学发展经历了“实践――理论――实践”的艰辛过程。 【学情分析】 这部分知识是选修3-1、3-2中电场、磁场、电磁感应等基本电场学知识的延伸和发展。在学习了选修3-1、3-2后学习这部分知识，可以说学生有一定的基础，但是这部分知识介绍的麦克斯韦关于电磁场理论提出的思路，以及他独特的创造性思维，学生理解起来确有一定的难度，教学中应重视思维过程以及思维方法的介绍，不可急于求成。 【教学思路】 注意介绍科学家的思维起点以及独特的创造性思维方法，同时要遵循学生的思维规律，从学生已知的电磁现象推理、归纳出相关结论。 【教学重点、难点】 理解：1、变化的磁场产生电场。 2、变化的电场产生磁场。 【教学方法、学习方法】 1教法：理论分析、逻辑推理和类比推理。 2学法：阅读、思考、讨论交流。 【教学流程】 【教学过程及知识要点】 一、法拉第的贡献 学生阅读：P.56 1、法拉第创造性地引入“场”的概念，并用“力线”用来描述抽象的“场”（电场和磁场）。这种方法对电磁现象的描述形象直观，是牛顿时代以来在物理学概念方面最重要的变革。爱因斯坦认为法拉第这一方面的贡献要比电磁感应的发现高出许多。 2、场的概念使人们对物质概念提升到一个新的高度：“实物”形态和“场”形态。 二、电磁场理论的两大支柱（两个假设） 1、变化的磁场产生电场 演示实验：电磁感应（如右） 现象分析： 麦克斯韦从电磁感应现象的规律出发，分析得到：正由于变化的磁场产生了电场，才使闭合线圈中形成了电流。 ［提出问题］小灯泡为什么能发光？ ［学生回答］由于交变电流产生的磁场在不断变化，所以穿过线圈的磁通量不断变化，在线圈中产生感应电动势，形成感应电流，小灯泡发光。 ［继续提问］电路（线圈）中的电荷为什么能够定向移动呢？ ［学生回答］受电场力。 ［教师总结］上述实验表明，变化的磁场在线圈里形成电场。 ［教师提问］若线圈断开，线圈中有电流、电场吗？ ［学生回答］有电场，无电流。 ［继续提问］若线圈被拿走，它原来所处的空间有电场吗？ 学生对此问题可能难以回答，但这时提出变化的磁场能在其空间产生电场已是水到渠成的时候。 师：由上面的电磁感应现象，我们可以很自然的提出一个假设：变化的磁场产生电场。 麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，这是一个普遍规律，跟闭合电路是否存在无关（如图甲、乙所示）。 从而得到结论:变化的磁场产生电场 2、变化的电场产生磁场 演示实验： 在电容器两级接上交流电源，我们可以看到电流表有一定的示数。 麦克斯韦的创造性思维： 麦克斯韦在交流电路中，引入“位移电流”的概念： 电容器中虽然没有电荷通过，但两极板的电量及极板之间的电场在发生变化。他认为，电路中的电流应该是闭合的，两极板之间变化的电场应该具有电流的特征，并称之为“位移电流”。 既然变化的电场具有电流的特征，所以在其周围应该有磁场产生。 从而得的结论：变化从电场产生磁场 3、电磁场理论——伟大的丰碑 麦克斯韦根据上述两个假设和电磁学实验事实，用一组方程描述电场和磁场，得到了系统而完整的电磁场理论。 麦克斯韦电磁理论可以形象的表述为： 变化的磁场产生电场 变化从电场产生磁场 磁场的变化是均匀的，产生的电场是稳定的 电场的变化是均匀的，产生的磁场是稳定的 磁场的变化是不均匀的，产生的电场是变化的 电场的变化是不均匀的，产生的磁场是变化的 三、麦克斯韦的伟大预言： 1、麦克斯韦进一步推断： 变化的磁场和变化的电场相互耦连，形成一个不可分离的统一体——电磁场。 变化的电场（振荡的），会在其周围产生变化的磁场，这个变化的磁场又会在其周围产生电场。电场与磁场互相激发，由近及远地