電磁波的發現
學習目標
1.了解麥克斯韋個人成長歷程，法拉第對麥克斯韋成長的影響，激勵青少年熱愛科學，奮發向上，為科學獻身.
2、理解麥克斯韋電磁場理論的兩個支柱：變化的磁場產生電場、變化的電場產生磁場。了解變化的電場和磁場相互聯系形成統一的電磁場及相關推理思維過程。
3、了解電磁場在空間傳播形成電磁波。知道機械波與電磁波的異同，認識光是以波動形式傳播的一種電磁振動.
4、了解赫茲捕捉電磁波的過程，及電磁波的產生在物理學發展史上的偉大意義.
自主學習
【問題1】請根據書本提供的相關素材和自己外了解的相關知識，向同學介紹電磁波理論的發現背景（包含麥 克斯韋的生平、麥克斯韋和法拉第的關系及其它相關人員在電磁波方面所做的貢獻。

【問題2】麥克斯韋通過偉大的預言和系統知識的總結得到電場和磁場的密切聯系，電場和磁場相關系的基本論點是： ； 。根據書本的提示，麥克斯韋是通過什么思維方式得到該關系的？麥克思維在兩個基本論點的基礎上得到的預言是： 。
【問題3】比較電磁波和機械波的相同點和不同點。
【問題4】赫茲通過實驗證明了電磁波理論，總結了電磁波的那些特點，請將 你總結的寫在下面空白處。
【問題5】自己動手實驗：實驗器材：一節電池、一根導線、一把銼刀和一個收音機
實驗操作：把銼刀裸露刀柄接觸電池的負極，導線的一端接在正極上，把導線的另一端在銼刀銼面上滑動，打開收音機，聽有沒有“嗑嗑”的聲音。試討論你所觀察到的現象的成因。

合作探究
【問題1】裝置如圖4.1－1所示，當穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產生感應電動勢，引起感應電流使燈泡發光，思考小燈泡為什么能發光？并闡述麥克斯韋根據法拉第發現的電磁感應現象推理變化的磁場產生電場的思維過程？

【問題2】麥克斯韋從理論上預言 了電磁波存在，在其兩個基本論點的基礎上他做了什么推斷？

【問題3】關于電磁場和電磁波的理解，有一些同學展開了爭論，你支持誰的看法，說出你的理由。
同學甲：電磁波的傳播不需要介質，聲波的傳 播需要介質。說明兩種波是完全不同的，聲波傳播中的現象，電磁波一定沒有。
同學乙：電磁波是一種物質。
同學丙：麥克斯韋的預言電磁波的存在是自己異想天開得到的，沒有任何科學依據。
同學�。汗馐且圆▌拥男问絺鞑サ囊环N電磁振動。
【問題4】赫茲通過實驗驗證麥克斯韋電磁場理論時，所用實驗裝置如圖4.1－2所示，在這個實驗中，導線兩個小球之間能夠產生電火花的理論基礎是什么？可能與你所學知識中相似？

【問題5】赫茲設計實驗檢測到電磁波的存在，在科技日益發達的今天，你可以借助于生活中的什么裝置驗證電磁波的存在？
堂檢測
A
1．建立完整的電磁場理論并首先預言電磁波存在的科學家是 （ ）
A．法拉第 B．奧斯特 　 　 　C．赫茲 D．麥克斯韋
2．1888年，用實驗證實電磁波的存在，使人們認識到物質存在的另一種形式，這位物理學家是（ ）
A．赫茲 B．奧斯特 C．麥克斯韋 D．法拉第
3．關于電磁場和電磁波的說法中正確的是 （ ）
A．電場和磁場總是相互聯系的，它們被統稱為電磁場
B．電磁場由發生的區域向遠處的傳播就是電磁波
C．電磁波的傳播速度是3×108m/s
D．電磁波是一種物質，可以在真空中傳播
4．某電場中電場強度隨時間變化的圖像如圖4.1－3所示，能產生磁場的電場是（ ）　　　　　　　　　

B
5． 下列關于機械波與電磁波的說法正確的是（ ）
A．聲波是機械波，耳朵能夠聽到聲波，是因為耳朵和聲之間有空氣.
B．水波的傳播需要水，沒有水就沒有水波.
C．電磁波傳播需要空氣，沒有空氣，即使產生了電磁波也傳不出.
D．電磁波的傳播速度等于光速，不受其它因素影響
6． 在下述各種情況中,可以產生電磁波的是( ).
A． 空間有電場和磁場，它們重疊在一起就是電磁波
B．只要磁場發生變化在其周圍空間就一定有電磁波
C． 一匝線圈，里面通有變化的電流，在這個線圈周圍一定會產生電磁波
D． 如圖4.1-4，a、b、c、d為4根相同的銅管，G為感應圈，c、d間接有一氖燈，當G工作時，氖燈發光，這表示感應圈G產生了電磁波.
我的收獲

自主學習
【問題1】略
【問題2】變化的電場產生磁場，變化的磁場產生電場。變化的電場和磁場交替 產生，由近及遠傳播就形成了電磁波
【問題3】. 機械波與電磁波的異同：
①. 它們都是波，均具有波的一切特性.，能夠產生反射、折射、衍射和干涉現象，
②. 機械波傳播需要介質，沒有介質就沒有機械波，機械波只是傳播機械振動形式，質點并不隨波遷移；電磁波可以在真空中傳播，這是因為電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發”，而電場和磁場本身就是一種形式的物質.
③. 機械波的傳播速度由介質決定，電磁波的傳播速度等于光速.
2. 光是以波動形 式傳播的一種電磁振動.
【問題4】電磁波具有反射、折射、干涉、偏振和衍射等現象，證明了電磁波與光具有相同的性質.
【問題5】解析：會聽到收音機里發出“喀喀”的聲音. 這是因為導線與鋼銼摩擦，會產生變化的電流，其在周圍產生變化的磁場，變化的磁場又產生變化的電場，如此反 復，則會產生電磁波，故收音機會發出“喀喀”的聲.
合作探究
【問題1】解析：由于交變電流產生的磁場在不斷變化，所以穿過線圈的磁通量不斷變化，在線圈中產生感應電動勢，形成感應電流，小燈泡發光。麥克斯韋從場的觀點進一步想到，產生感應電流時 ，一定是有了促使導體中自由電荷做定向運動的電場. 因此，麥克斯韋認為：這個現象的實質是變化的磁場在空間產生了電場. 如果在這個空間有一個閉合電路，那么電路中的自由電荷就在這個電場作用下做定向運動，形成電流；即使在變化的磁場中沒有閉合電路，也同樣要在空間產生電場，故磁場變化時一定產生電場.
【問題2】解析：變化的磁場產生電場，那么變化的電場是否會產生磁場呢？麥克斯韋根據自然界規 律的統一與和諧，相信電場與磁場具有對稱之美. 認 為變化的電場在空間也會產生磁場.根據這兩個基本論點，麥克斯韋進一步推斷：如果在空間某區域有不均勻變化的電場，那么這個變化的電場就在空間引起變化的磁場；如果變化的電場屬于均勻變化，則激發穩定的磁場后不再激發，若這個變化的磁場為非均勻變化的，則又會引起新的變化電場和磁場……于是，變化的電場和磁場交替產生，由近及遠地傳播. 麥克斯韋指出，這種電場和磁場的傳播是一種波動過程. 由此得出空間存在電磁波.
【問題3】通過比較電磁波和機械波的異同，可得知乙和丁的看法是對的。
【問題4】當電火花在感應圈兩個金屬球間跳動時，必定建立了一 個迅速變化的電磁場，按麥克斯韋的理論，這種變化的電磁場以電磁波的形式在空間傳播。當電磁波經過導線環時，迅速變化的電磁場在導線環中激發出感應電動勢，使得導線環的空隙間也產生了火花。
【問題5】收音機、手機等等
堂檢測 1、D 2、A 3、BCD 4、ABC 5、ABD 6、D

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