选修1-2:2.5电磁振荡与电磁波-教材分析和教学建议课件.ppt
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- 选修 2.5 电磁振荡 电磁波 教材 分析 教学 建议 课件
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1、考纲要求电磁振荡与电磁波电磁振荡与电磁波1 1内容标准内容标准(1 1)初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展史上的意义。)初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展史上的意义。(2 2)了解电磁波的产生。通过电磁波体会电磁场的物质性。)了解电磁波的产生。通过电磁波体会电磁场的物质性。(3 3)了解电磁波的发射、传播和接收。)了解电磁波的发射、传播和接收。(4 4)通过实例认识电磁波谱,知道光是电磁波。)通过实例认识电磁波谱,知道光是电磁波。(5 5)了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用。)了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用。2 2活动建议活动
2、建议(1 1)通过自学、查找资料和访问,了解移动通信的原理。调查当地移动通信)通过自学、查找资料和访问,了解移动通信的原理。调查当地移动通信的发展情况。的发展情况。(2 2)进行市场调查,列举家用电器和生活用品中与红外线、紫外线有关的应)进行市场调查,列举家用电器和生活用品中与红外线、紫外线有关的应用实例。用实例。一、课程结构以及课程标准的变化对比一、课程结构以及课程标准的变化对比2.5 电磁振荡与电磁波电磁振荡与电磁波内容标准内容标准(1)了解电磁振荡和电磁波。)了解电磁振荡和电磁波。知道电磁波的发射、传播和接知道电磁波的发射、传播和接收。认识电磁场的物收。认识电磁场的物质性。质性。(2)认
3、识电磁波谱。知道各个)认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和波段的电磁波的名称、特征和典型应用。知道光也典型应用。知道光也是一种电磁波。是一种电磁波。(3)初步了解麦克斯韦电磁理)初步了解麦克斯韦电磁理论的基本思想以及在物理学发论的基本思想以及在物理学发展中的意义。展中的意义。3.3 电磁场与电磁波初步电磁场与电磁波初步内容要求内容要求3.3.4 3.3.4 通过实验,了解通过实验,了解电磁波,知道电磁场的电磁波,知道电磁场的物质性。物质性。3.3.5 3.3.5 通过实例,了解通过实例,了解电磁波的应用及其带来电磁波的应用及其带来的影响。的影响。3.3.6 知道光是一种电知道光是一
4、种电磁波。磁波。2.3 电磁振荡电磁振荡与电磁波与电磁波内容要求内容要求2.3.12.3.1初步了解麦克斯韦初步了解麦克斯韦电磁场论的基本思想,初电磁场论的基本思想,初步了解场的统一性与多样步了解场的统一性与多样性,体会物理学对统一性性,体会物理学对统一性的追求。的追求。2.3.22.3.2通过实验,了解电通过实验,了解电磁振荡。磁振荡。2.3.32.3.3知道知道电磁波的发射、电磁波的发射、传播和接收传播和接收。中的作用,以及实验证据中的作用,以及实验证据对新理论的支撑作用。对新理论的支撑作用。2.3.4 2.3.4 认识电磁波谱。知认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名道各个波段的电磁波的
5、名称、特征和典型应用称、特征和典型应用。电磁振荡与电磁波电磁振荡与电磁波 1 1内容标准内容标准(1 1)初步了解初步了解麦克斯麦克斯韦电磁场理论的基本韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发思想以及在物理学发展史上的意义。展史上的意义。(2 2)了解电磁波的产了解电磁波的产生。生。通过电磁波体会通过电磁波体会电磁场的物质性。电磁场的物质性。(3 3)了解电磁波的发了解电磁波的发射、传播和接收。射、传播和接收。(4 4)通过实例认识电)通过实例认识电磁波谱,知道光是电磁波谱,知道光是电磁波。磁波。(5 5)了解电磁波的应)了解电磁波的应用和在科技、经济、用和在科技、经济、社会发展中的作用。社会发展
6、中的作用。3.3 电磁场与电磁波初步电磁场与电磁波初步内容要求内容要求3.3.4 3.3.4 通过实验,了解电磁通过实验,了解电磁波,知道电磁场的物质性。波,知道电磁场的物质性。3.3.5 3.3.5 通过实例,了解电磁通过实例,了解电磁波的应用及其带来的影响。波的应用及其带来的影响。3.3.6 知道光是一种电磁波。知道光是一种电磁波。2.5 电磁振荡与电磁波电磁振荡与电磁波内容标准内容标准(1)了解电磁振荡和电了解电磁振荡和电磁波。磁波。知道电磁波的发射、知道电磁波的发射、传播和接收。传播和接收。认识电磁场认识电磁场的物质性。的物质性。(2)认识电磁波谱。知)认识电磁波谱。知道各个波段的电磁
7、波的名道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。知称、特征和典型应用。知道光也是一种电磁波。道光也是一种电磁波。(3)初步了解初步了解麦克斯韦麦克斯韦电磁理论的基本思想以及电磁理论的基本思想以及在物理学发展中的意义。在物理学发展中的意义。2.3 电磁振荡电磁振荡与电磁波与电磁波内容要求内容要求2.3.12.3.1初步了解初步了解麦克斯韦电麦克斯韦电磁场论的基本思想,初步了磁场论的基本思想,初步了解场的统一性与多样性,体解场的统一性与多样性,体会物理学对统一性的追求。会物理学对统一性的追求。2.3.22.3.2通过实验,了解电磁通过实验,了解电磁振荡。振荡。2.3.32.3.3知道知道电磁波的发
8、射、电磁波的发射、传播和接收传播和接收。2.3.4 2.3.4 认识电磁波谱。知道认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用特征和典型应用。二、课程标准二、课程标准解读解读3.3.43.3.4通过实验,了解电磁波,知道电磁场的物质性。通过实验,了解电磁波,知道电磁场的物质性。3.3.53.3.5通过实例,了解电磁波的应用及其带来的影响。通过实例,了解电磁波的应用及其带来的影响。3.3.63.3.6知道光是一种电磁波。知道光的能量是不连续的。初步知道光是一种电磁波。知道光的能量是不连续的。初步了解微观世界的量子化特征。了解微观世界的量子化特征。必修必修3 3
9、2.3.12.3.1初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想,初步了解场的初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想,初步了解场的统一性与多样性,体会物理学对统一性的追求。统一性与多样性,体会物理学对统一性的追求。 麦克斯韦电磁理论是麦克斯韦电磁理论是1919世纪物理学的重要发现,它使人类世纪物理学的重要发现,它使人类第一次把电、磁、光等现象统一起来的第一次把电、磁、光等现象统一起来的“统一性理论统一性理论”。要求。要求让学生了解麦克斯韦电磁理论的主要思想。让学生了解麦克斯韦电磁理论的主要思想。(1)(1)变化的磁场可以变化的磁场可以激发电场。激发电场。这个观念比较容易理解。教师在教学中要充分利用这个观
10、念比较容易理解。教师在教学中要充分利用电磁感应原理来解释,同时这种解释也可使学生对电磁感应的电磁感应原理来解释,同时这种解释也可使学生对电磁感应的本质有更深的理解。本质有更深的理解。(2)(2)变化的电场也能激发磁场。变化的电场也能激发磁场。这一个假设这一个假设学生没有办法对其做可靠的解释,我们可以从对称性原理来理学生没有办法对其做可靠的解释,我们可以从对称性原理来理解。麦克斯韦当时就是根据对称性作了大胆的假设。解。麦克斯韦当时就是根据对称性作了大胆的假设。 麦克斯韦理论是一种统一场理论,它统一了电、磁和光等麦克斯韦理论是一种统一场理论,它统一了电、磁和光等各种现象,电磁场模型把所有发现的电磁
11、现象都统一在一个理各种现象,电磁场模型把所有发现的电磁现象都统一在一个理论中。这正如牛顿的万有引力定律把天体之间的力、天地之间论中。这正如牛顿的万有引力定律把天体之间的力、天地之间的力都统一起来一样。统一理论一直是物理学的追求,可以让的力都统一起来一样。统一理论一直是物理学的追求,可以让学生查阅资料了解人类对统一性的追求。学生查阅资料了解人类对统一性的追求。选择性必修选择性必修2 22.3.22.3.2通过实验,了解电磁振荡。通过实验,了解电磁振荡。 这部分内容是让学生这部分内容是让学生大致了解大致了解电磁波产生于电磁振荡。电磁波产生于电磁振荡。电磁波的产生主要是让学生了解电磁波的产生主要是让
12、学生了解L LC C振荡电路的基本特征,了振荡电路的基本特征,了解解L LC C振荡电路中回路电流、电容器的极板上的电量、极板电振荡电路中回路电流、电容器的极板上的电量、极板电压等基本量的变化压等基本量的变化规规律。可以让学生了解律。可以让学生了解L LC C振荡电路的周期振荡电路的周期性变化规律,但不要求知道或理解振荡周期公式。性变化规律,但不要求知道或理解振荡周期公式。2.3.32.3.3知道电磁波的发射、传播和接收。知道电磁波的发射、传播和接收。 电磁波的发射、传播和接收总体要求是电磁波的发射、传播和接收总体要求是大致了解大致了解,了解电,了解电磁波的产生条件、发射条件和传播规律,了解振
13、荡电路中电场磁波的产生条件、发射条件和传播规律,了解振荡电路中电场能与磁场能的相互转化过程。其实电磁波的产生、发射和接收能与磁场能的相互转化过程。其实电磁波的产生、发射和接收都源自于最基本的原理,电磁振荡和电磁共振。按一定规律变都源自于最基本的原理,电磁振荡和电磁共振。按一定规律变化的振荡电流能够在空间激发变化的磁场,而按一定规律变化化的振荡电流能够在空间激发变化的磁场,而按一定规律变化的磁场又能激发产生变化的电场。的磁场又能激发产生变化的电场。不要求学生知道调谐、检波不要求学生知道调谐、检波等内容。等内容。 建议教师用演示实验说明电磁波的产生、传播和接收。赫建议教师用演示实验说明电磁波的产生
14、、传播和接收。赫兹实验是一个判决性实验,它向我们宣告了麦克斯韦电磁理论兹实验是一个判决性实验,它向我们宣告了麦克斯韦电磁理论的正确性。的正确性。2.3.42.3.4认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。典型应用。 本条目要求学生认识实际使用的电磁波,例如无线电波、本条目要求学生认识实际使用的电磁波,例如无线电波、可见光、红外线、紫外线、可见光、红外线、紫外线、X X射线等。射线等。要介绍这些电磁波的性要介绍这些电磁波的性质、特征、实际应用,并把它们按频率或波长大小排列出来。质、特征、实际应用,并把它们按频率或波长大小排列出来。
15、可见光是一种电磁波,可以在电磁波谱中理解。可见光是一种电磁波,可以在电磁波谱中理解。 电磁波谱的应用很广,它已经应用于生产生活的各个方面。电磁波谱的应用很广,它已经应用于生产生活的各个方面。可以让学生可以让学生列举生产与生活中的应用案例列举生产与生活中的应用案例,例如微波炉、电磁,例如微波炉、电磁炉、消毒柜、电烤箱等设备。应该说,现代技术的应用非常多,炉、消毒柜、电烤箱等设备。应该说,现代技术的应用非常多,发展也越来越快,学生应该发展也越来越快,学生应该学会用查阅资料、运用基本原理进学会用查阅资料、运用基本原理进行解释等方法来研究各种感兴趣的器械或设备。行解释等方法来研究各种感兴趣的器械或设备
16、。例如,学生可例如,学生可以查阅有关微波炉的工作原理与技术资料,并从资料分析与学以查阅有关微波炉的工作原理与技术资料,并从资料分析与学习中写出一个有关微波炉使用规范的说明文。再如,蓝牙、习中写出一个有关微波炉使用规范的说明文。再如,蓝牙、Wi-F(Wi-F(无线网无线网) )等应用已经非常普遍,我们可以让学生查阅资料,等应用已经非常普遍,我们可以让学生查阅资料,学习、理解它们的原理,并把学习结果介绍给同学。学习、理解它们的原理,并把学习结果介绍给同学。5课时课时1课时课时1课时课时1课时课时1课时课时151课时课时四、每节的教学建议四、每节的教学建议第第1 1节节 电磁波的发现电磁波的发现 1
17、.教学目标教学目标(1)了解发现电磁波的历史背景,知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。了解发现电磁波的历史背景,知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。(2)了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点,知道电磁波的概念及通过电磁波体了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点,知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性,培养学生的物质观念。会电磁场的物质性,培养学生的物质观念。(3)体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法,领会物理实验对物理学体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法,领会物理实验对物理学发展的基础意义。发展的基础意义。(4)领会发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法。领会发现电磁波的过程中所
18、蕴含的科学精神和科学研究方法。 2.2.教材分析与教学建议教材分析与教学建议 从理论上说,电磁学的核心内容就是电磁场的概念和麦克斯韦的电磁从理论上说,电磁学的核心内容就是电磁场的概念和麦克斯韦的电磁场方程,但这些内容非常抽象,在中学阶段还没有很好的办法让学生接受,场方程,但这些内容非常抽象,在中学阶段还没有很好的办法让学生接受,只能要求学生对电磁场的理论有一个初步的定性的了解。教科书突出了电磁只能要求学生对电磁场的理论有一个初步的定性的了解。教科书突出了电磁场理论中最核心的内容场理论中最核心的内容: :变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场; ;变化的变化
19、的电场和磁场交替产生传播出去形成电磁波。电场和磁场交替产生传播出去形成电磁波。 电磁场理论建立的历史过程是对我们有极大启发作用,适当介绍这一历电磁场理论建立的历史过程是对我们有极大启发作用,适当介绍这一历史过程对学生核心素养的培养有很重要的作用。史过程对学生核心素养的培养有很重要的作用。 首先让学生体会麦克斯韦电磁场理论的基本思想在物理学发展中的理论首先让学生体会麦克斯韦电磁场理论的基本思想在物理学发展中的理论意义;其次是体会科学家研究物理问题的思想方法,例如联想、推理、类比、意义;其次是体会科学家研究物理问题的思想方法,例如联想、推理、类比、对称等;还要了解赫兹实验在物理学发展中的贡献以及用
20、实验来验证理论的对称等;还要了解赫兹实验在物理学发展中的贡献以及用实验来验证理论的方法。本节的知识对学生而言是比较抽象的,学习起来有一定难度。对麦克方法。本节的知识对学生而言是比较抽象的,学习起来有一定难度。对麦克斯韦电磁场理论不要求大量的展开,要突出电磁波形成的条件和背景。斯韦电磁场理论不要求大量的展开,要突出电磁波形成的条件和背景。 (1)伟大的预言伟大的预言 变化的磁场产生电场,变化的磁场产生电场,教科书从电磁感应现象中随时间变化的磁场在线教科书从电磁感应现象中随时间变化的磁场在线圈中产生感应电流谈起。可提出问题圈中产生感应电流谈起。可提出问题:线圈中产生感应电动势说明了什么线圈中产生感
21、应电动势说明了什么?指指出麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场,正是这种电场在线圈中引起出麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场,正是这种电场在线圈中引起了感应电流。了感应电流。接着提问接着提问:如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圆中还会有电流、如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圆中还会有电流、电场吗电场吗?再问想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗再问想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗?这种逐步抽象这种逐步抽象的方法可以帮助学生理解麦克斯韦的想法。的方法可以帮助学生理解麦克斯韦的想法。 要说明,麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在,线圈不存在时要说明,麦克斯韦认为线圈只不过用来
22、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。要强调指出,麦克斯韦揭露了电磁感变化的磁场同样在周围空间产生电场。要强调指出,麦克斯韦揭露了电磁感应现象的本质应现象的本质-变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场。 对于电磁场理论的另一个核心对于电磁场理论的另一个核心-变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场,在中学我们还,在中学我们还没有一个简单的实验能清楚地说明。在教学中应该突出基本要点的提出依据,没有一个简单的实验能清楚地说明。在教学中应该突出基本要点的提出依据,即电和磁的对称性。进行物理学中存在对称性的教育和类比推理的思想方法即电和磁的对称性。进行物理学中存在对称性的教育和类比推
23、理的思想方法教育,这里是一个很好的切入点教育,这里是一个很好的切入点 教师可以启发学生回忆学过的知识,有哪些问题是从对称角度提出的。教师可以启发学生回忆学过的知识,有哪些问题是从对称角度提出的。例如奥斯特发现电生磁后,法拉第从对称的角度出发提出磁生电的问题,最例如奥斯特发现电生磁后,法拉第从对称的角度出发提出磁生电的问题,最终经过终经过10年的努力发现电磁感应现象。因为有前面的例子作铺垫,再引出当年的努力发现电磁感应现象。因为有前面的例子作铺垫,再引出当前的例子,就更加自然且具有说服力。麦克斯韦继承法拉第关于场是客观存前的例子,就更加自然且具有说服力。麦克斯韦继承法拉第关于场是客观存在、电场与
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