人教版高中物理選修11《電磁波的發(fā)現(xiàn)》教學案例設計

追根溯源 感受物理魅力 - 選修1-1電磁波的發(fā)現(xiàn)教學案例設計教材 普通高中新課程標準實驗教科書物理選修1-1第四章第一節(jié)教學時間 一課時教學目標 三個維度的教學目標具體為：（一）知識與技能對電磁場理論有初步的定性了解。突出電磁場理論的核心內容。了解電磁場理論建立的歷史過程培養(yǎng)學生的觀察、設疑、解疑、探索規(guī)律和分析推理能力。（二）過程與方法回顧科學研究歷程，學習科學研究的一般方法；聽取科學家電磁波發(fā)現(xiàn)的史實，獲取科學發(fā)現(xiàn)的間接經(jīng)驗；體驗科學家科學研究的過程，領略科學實驗方法的魅力；以學科教學為載體，滲透研究性學習的內容和方法。（三）情感態(tài)度與價值觀讓學生體驗探究自然界的艱辛與喜悅；陶冶崇尚科學，欽慕科學家，欣賞物理學的奇妙與和諧的情感；學習科學家勇于探索、大膽想象、科學預言、實驗求真的科學態(tài)度和科學精神，啟迪創(chuàng)新精神進行科學探究，體會研究的艱辛，享受成功的樂趣。教學重點、難點分析：（一）、重點1.電磁場理論探究兩個核心內容的過程及其內容的含義。2.電磁波的形成（二）、難點1.探討電磁場理論的方法。2.電磁場理論核心內容的理解教學方法：創(chuàng)設情景、設疑、實驗、點撥、探究討論、預言分析及多媒體輔助的綜合教學法。教材分析 “電磁波的發(fā)現(xiàn)”是該章的重點內容。該節(jié)從理論上講是電磁學的核心內容。這些內容非常抽象。在教學要求上只需有一個初步的定性的了解，突出理論的核心內容。因此，為學生創(chuàng)設生動的物理學史情景、還原科學研究場景，利用生動具體、簡單明了的演示實驗，幫助學生理解抽象、難懂的物理概念，這是我們努力的方向。講好課的關鍵是做好兩個演示實驗。一是“變化的磁場產生電場”，把鐵心插入原線圈，原線圈兩端接上220伏交流電，再把拾電圈接上小電珠發(fā)出亮光。二是“變化的電場產生磁場”感應圈初級接學生電源，感應圈次級產生的高頻電壓加在平行板電容器的兩塊極板上。在電容的兩極板間放入小磁針盤，使盤面與板面平行。接通電路，可見盤上許多小磁針發(fā)生偏轉，顯示出一系列同心圓。同時通過對電磁場理論建立歷史過程的教學，學習科學的研究方法，培養(yǎng)學生大膽創(chuàng)新、勇于探索的創(chuàng)新精神，注重實驗、善于分析的研究態(tài)度。學習了本節(jié)為以后電磁波譜中光的電磁說的學習作了準備，讓學生體會研究的艱辛和成功的喜悅。設計思想：本節(jié)教學、實驗和多媒體課件的設計上主要考慮學生的參與和啟迪學生思維。對學生進行科學態(tài)度和科學方法教育、培養(yǎng)學生的辯證唯物主義唯物主義觀點。始終以實驗結果和學生的探究結果為依據(jù)，突出兩個核心內容分析，以“理論的建立過程”為線索，逐步展開。任務分析及教學流程圖 以生活實例引入，提出研究的重要性 提出研究的困難所在，回顧前人的研究歷程，總結成功的方法 應用前人探索方法，以實驗、探究討論為主，建立電磁場理論 利用實驗與多媒體課件對電磁場理論進行分析 回顧赫茲實驗強調理論與實踐辯證關系 提出“研究性問題”，學生小組討論 選取部分討論“小火花”分析，得出研究方法，使學生感受成功喜悅 課堂總結教學過程設計(一) 引入新課引入可以從回憶機械運動入手，這里采用生動的生活實例，例如：以將來同學們外出求學與家人的電話問候。精彩的NBA比賽轉播，美國襲擊阿富汗戰(zhàn)爭中偵察衛(wèi)星的偵察情報傳輸?shù)?。指出電磁波在現(xiàn)實生活中的重要價值。同時，激發(fā)學生探究電磁波的興趣。演示：用甚高頻振蕩器的發(fā)射、接收。此時，振蕩器發(fā)出動人音樂并發(fā)出包含音樂的電磁波，用接收器接收發(fā)出同樣的音樂。更加激發(fā)了學生探索電磁波的興趣。引出下面問題：電磁波看不見、摸不著，如何研究？為后續(xù)回顧歷史，總結前人研究方法打下伏筆。（二）新課教學1回顧電磁波發(fā)展歷史 （用多媒體課件演示并講演）A1820年丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應。B1831年英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象，并提出了場的模型。C1864年英國物理學家麥克斯韋的前人的基礎上，建立了電磁場的基本方程組，確立了電磁場理論。同時，預言了電磁波的存在。更進一步推算了光速，提出光是一種以波動形式傳播的電磁振動。D1886年德國物理學家赫茲用實驗驗證了電磁波存在，并證明電磁波速和光速的一致性，從而結束了對電磁場理論的一切懷疑。2總結前人的研究方法A.以實驗為基礎理論闡述從理論出發(fā)大膽預言科學論證（實驗論證）。比較另一種常見的研究方法（講演）B.以實驗為基礎 分析歸納總結上升為理論。例如：牛頓的三大定律。說明不同事物的不同研究方法。3按科學家的研究歷程，實驗、探究相結合，闡述電磁場理論內容。A變化的磁場產生電場實驗：如圖所示：現(xiàn)象：當螺線圈通以交流電時，上方的線圈的燈發(fā)光。 提問：a、燈泡的發(fā)光說明什么？（有電流）b、電流的產生說明什么？（有電場）c、若空間沒有導線，是否存在電場？（依舊存在）d、什么原因使空間產生了電場？(變化的磁場產生電場)通過一系列問題的引導使學生了解：變化的磁場產生電場。下面請同學發(fā)揮想像，大膽預言。進一步深入討論：1均勻變化的磁場產生怎樣的電場？（恒定的電場） 2非均勻變化的磁場產生怎樣的電場？（非均勻變化的電場）根據(jù)學生的討論，加以引導。最后用課件演示，同時配以講演分析。提問：既然變化的磁場能產生電場，變化的電場能否產生磁場呢？引導：電場和磁場具有很多相似之處，并用實例證明。B變化的電場產生磁場實驗提問：如何得到變化電場?引導：設計利用平行板電容器得到。再在極板之間加泡沫塑料板，板上放一些小磁針按照同心圓排列。（如圖所示）現(xiàn)象；小磁針發(fā)生偏轉。說明：變化的電場產生磁場。提問：若電場變化均勻，產生怎樣的磁場？（恒定的磁場）提問：若電場變化非均勻，產生怎樣的磁場？（非均勻變化的磁場）老師分析講演，并用課件演示實驗過程。C結合以上兩個實驗對特殊的LC振蕩回路中變化的磁場與變化的電場進行探討分析。周期性變化的磁場產生周期性變化的電場。周期性變化的電場產生周期性變化的磁場。用課件演示實驗并配以教師的講演。4電磁場理論（講演） 均勻變化的磁場產生 恒定的電場 （不再產生磁場） 均勻變化的電場產生 恒定的磁場 （不再產生電場） 不均勻變化的磁場產生 不均勻變化的電場周期性變化的磁場產生 周期性變化的電場電磁場理論的核心內容（講演）： 在空間某區(qū)域有周期性變化的電場，那么，這個變化的的電場就在它周圍空間產生周期性變化的磁場：這個變化的磁場又在它周圍空間產生新的周期性變化的電場，可見，變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系著的，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場。5電磁波（講演） 1）電磁波概念（略） 2）電磁波傳播特點在電磁波中，每處的電場強度和磁感應強度的方向總是互相垂直，并且都跟那里的電磁波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波真空中電磁波的傳播速度跟光速相等C=30萬公里/秒。 6電磁波的驗證實驗介紹介紹赫茲實驗原理（通過課件演示）1886年赫茲在用放電線圈做電火花放電實驗，偶然發(fā)現(xiàn)跟放電線圈靠得很近的另一個開口的絕緣線圈中有電火花跳過。這是個令赫茲振奮的現(xiàn)象，他設計了如圖的裝置，人類歷史上第一次捕捉到了電磁波。同時他還測出了真空中電磁波速等于光速，這樣赫茲證明了麥克斯韋理論的正確。7根據(jù)赫茲實驗的創(chuàng)意，請學生設計實驗驗證電磁波存在（學生自由討論，教師選擇個別方案進行分析）例如：用甚高頻振蕩器發(fā)射電磁波，用裝有檢波器的靈敏電流計接收。8赫茲的遺憾（進行STS教育）在赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的第二年，有人提問利用電磁波通信的可能時，赫茲回答：如果要利用電磁波通信，那非得有一面和歐洲大陸面積差不多的巨型反射鏡不可。雖然赫茲有頑強的探索精神和高超的物理實驗技術，但他不是優(yōu)秀的工程師和商業(yè)經(jīng)營者。由于僅活到37歲，赫茲未能看到電磁波廣泛應用的宏偉圖景。無線電波應用歷史簡介（可自學）。(三)課堂小結本節(jié)課體會了科學家們研究電磁波的歷程，了解了科學研究的一般方法，深刻體會每一項科學成果來之不易，不僅需要過人的勇氣，更要求有嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度。板書設計教學后記 以上教學設計在本校實施，學生反映通過生動的物理史的講述，簡單明了的物理實驗證明，使他們能更深入地理解電磁理論的建立過程及其主要理論內容。這種知識的呈現(xiàn)形式也是學生喜歡的接受方式。培養(yǎng)學生實驗與理論相結合的研究方法，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。張大昌老師認為科學探究有三重意思：第一，它可以指一種教學方法，這點不必多說。第二，它也是一個教學內容，學生通過科學探究要學會怎樣進行探究，學會怎樣認識新事物，我們強調它在科學方法上的意義。這是新課程與過去的課程的不同之處。第三，科學探究是一種精神，這是要特別注意的。因此，必須在教學中不強調僅僅以獲得知識為目的，更強調如何獲得知識的“知識”。6