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1、追根溯源 感受物理魅力 - 选修1-1电磁波的发现教学案例设计教材 普通高中新课程标准实验教科书物理选修1-1第四章第一节教学时间 一课时教学目标 三个维度的教学目标具体为：（一）知识与技能对电磁场理论有初步的定性了解。突出电磁场理论的核心内容。了解电磁场理论建立的历史过程培养学生的观察、设疑、解疑、探索规律和分析推理能力。（二）过程与方法回顾科学研究历程，学习科学研究的一般方法；听取科学家电磁波发现的史实，获取科学发现的间接经验；体验科学家科学研究的过程，领略科学实验方法的魅力；以学科教学为载体，渗透研究性学习的内容和方法。（三）情感态度与价值观让学生体验探究自然界的艰辛与喜悦；陶冶崇尚科学
2、，钦慕科学家，欣赏物理学的奇妙与和谐的情感；学习科学家勇于探索、大胆想象、科学预言、实验求真的科学态度和科学精神，启迪创新精神进行科学探究，体会研究的艰辛，享受成功的乐趣。教学重点、难点分析：（一）、重点1.电磁场理论探究两个核心内容的过程及其内容的含义。2.电磁波的形成（二）、难点1.探讨电磁场理论的方法。2.电磁场理论核心内容的理解教学方法：创设情景、设疑、实验、点拨、探究讨论、预言分析及多媒体辅助的综合教学法。教材分析 “电磁波的发现”是该章的重点内容。该节从理论上讲是电磁学的核心内容。这些内容非常抽象。在教学要求上只需有一个初步的定性的了解，突出理论的核心内容。因此，为学生创设生动的物
3、理学史情景、还原科学研究场景，利用生动具体、简单明了的演示实验，帮助学生理解抽象、难懂的物理概念，这是我们努力的方向。讲好课的关键是做好两个演示实验。一是“变化的磁场产生电场”，把铁心插入原线圈，原线圈两端接上220伏交流电，再把拾电圈接上小电珠发出亮光。二是“变化的电场产生磁场”感应圈初级接学生电源，感应圈次级产生的高频电压加在平行板电容器的两块极板上。在电容的两极板间放入小磁针盘，使盘面与板面平行。接通电路，可见盘上许多小磁针发生偏转，显示出一系列同心圆。同时通过对电磁场理论建立历史过程的教学，学习科学的研究方法，培养学生大胆创新、勇于探索的创新精神，注重实验、善于分析的研究态度。学习了本
4、节为以后电磁波谱中光的电磁说的学习作了准备，让学生体会研究的艰辛和成功的喜悦。设计思想：本节教学、实验和多媒体课件的设计上主要考虑学生的参与和启迪学生思维。对学生进行科学态度和科学方法教育、培养学生的辩证唯物主义唯物主义观点。始终以实验结果和学生的探究结果为依据，突出两个核心内容分析，以“理论的建立过程”为线索，逐步展开。任务分析及教学流程图 以生活实例引入，提出研究的重要性 提出研究的困难所在，回顾前人的研究历程，总结成功的方法 应用前人探索方法，以实验、探究讨论为主，建立电磁场理论 利用实验与多媒体课件对电磁场理论进行分析 回顾赫兹实验强调理论与实践辩证关系 提出“研究性问题”，学生小组讨
5、论 选取部分讨论“小火花”分析，得出研究方法，使学生感受成功喜悦 课堂总结教学过程设计(一) 引入新课引入可以从回忆机械运动入手，这里采用生动的生活实例，例如：以将来同学们外出求学与家人的电话问候。精彩的NBA比赛转播，美国袭击阿富汗战争中侦察卫星的侦察情报传输等。指出电磁波在现实生活中的重要价值。同时，激发学生探究电磁波的兴趣。演示：用甚高频振荡器的发射、接收。此时，振荡器发出动人音乐并发出包含音乐的电磁波，用接收器接收发出同样的音乐。更加激发了学生探索电磁波的兴趣。引出下面问题：电磁波看不见、摸不着，如何研究？为后续回顾历史，总结前人研究方法打下伏笔。（二）新课教学1回顾电磁波发展历史 （
6、用多媒体课件演示并讲演）A1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应。B1831年英国物理学家法拉第发现电磁感应现象，并提出了场的模型。C1864年英国物理学家麦克斯韦的前人的基础上，建立了电磁场的基本方程组，确立了电磁场理论。同时，预言了电磁波的存在。更进一步推算了光速，提出光是一种以波动形式传播的电磁振动。D1886年德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波存在，并证明电磁波速和光速的一致性，从而结束了对电磁场理论的一切怀疑。2总结前人的研究方法A.以实验为基础理论阐述从理论出发大胆预言科学论证（实验论证）。比较另一种常见的研究方法（讲演）B.以实验为基础 分析归纳总结上升为理论。例如：牛顿的
7、三大定律。说明不同事物的不同研究方法。3按科学家的研究历程，实验、探究相结合，阐述电磁场理论内容。A变化的磁场产生电场实验：如图所示：现象：当螺线圈通以交流电时，上方的线圈的灯发光。 提问：a、灯泡的发光说明什么？（有电流）b、电流的产生说明什么？（有电场）c、若空间没有导线，是否存在电场？（依旧存在）d、什么原因使空间产生了电场？(变化的磁场产生电场)通过一系列问题的引导使学生了解：变化的磁场产生电场。下面请同学发挥想像，大胆预言。进一步深入讨论：1均匀变化的磁场产生怎样的电场？（恒定的电场） 2非均匀变化的磁场产生怎样的电场？（非均匀变化的电场）根据学生的讨论，加以引导。最后用课件演示，同
8、时配以讲演分析。提问：既然变化的磁场能产生电场，变化的电场能否产生磁场呢？引导：电场和磁场具有很多相似之处，并用实例证明。B变化的电场产生磁场实验提问：如何得到变化电场?引导：设计利用平行板电容器得到。再在极板之间加泡沫塑料板，板上放一些小磁针按照同心圆排列。（如图所示）现象；小磁针发生偏转。说明：变化的电场产生磁场。提问：若电场变化均匀，产生怎样的磁场？（恒定的磁场）提问：若电场变化非均匀，产生怎样的磁场？（非均匀变化的磁场）老师分析讲演，并用课件演示实验过程。C结合以上两个实验对特殊的LC振荡回路中变化的磁场与变化的电场进行探讨分析。周期性变化的磁场产生周期性变化的电场。周期性变化的电场产
9、生周期性变化的磁场。用课件演示实验并配以教师的讲演。4电磁场理论（讲演） 均匀变化的磁场产生 恒定的电场 （不再产生磁场） 均匀变化的电场产生 恒定的磁场 （不再产生电场） 不均匀变化的磁场产生 不均匀变化的电场周期性变化的磁场产生 周期性变化的电场电磁场理论的核心内容（讲演）： 在空间某区域有周期性变化的电场，那么，这个变化的的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场：这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场，可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。5电磁波（讲演） 1）电磁波概念（略） 2）电磁波传播特点在电磁波中，每处的电场强度和磁感
10、应强度的方向总是互相垂直，并且都跟那里的电磁波的传播方向垂直，因此电磁波是横波真空中电磁波的传播速度跟光速相等C=30万公里/秒。 6电磁波的验证实验介绍介绍赫兹实验原理（通过课件演示）1886年赫兹在用放电线圈做电火花放电实验，偶然发现跟放电线圈靠得很近的另一个开口的绝缘线圈中有电火花跳过。这是个令赫兹振奋的现象，他设计了如图的装置，人类历史上第一次捕捉到了电磁波。同时他还测出了真空中电磁波速等于光速，这样赫兹证明了麦克斯韦理论的正确。7根据赫兹实验的创意，请学生设计实验验证电磁波存在（学生自由讨论，教师选择个别方案进行分析）例如：用甚高频振荡器发射电磁波，用装有检波器的灵敏电流计接收。8赫
11、兹的遗憾（进行STS教育）在赫兹发现电磁波的第二年，有人提问利用电磁波通信的可能时，赫兹回答：如果要利用电磁波通信，那非得有一面和欧洲大陆面积差不多的巨型反射镜不可。虽然赫兹有顽强的探索精神和高超的物理实验技术，但他不是优秀的工程师和商业经营者。由于仅活到37岁，赫兹未能看到电磁波广泛应用的宏伟图景。无线电波应用历史简介（可自学）。(三)课堂小结本节课体会了科学家们研究电磁波的历程，了解了科学研究的一般方法，深刻体会每一项科学成果来之不易，不仅需要过人的勇气，更要求有严谨的治学态度。板书设计教学后记 以上教学设计在本校实施，学生反映通过生动的物理史的讲述，简单明了的物理实验证明，使他们能更深入地理解电磁理论的建立过程及其主要理论内容。这种知识的呈现形式也是学生喜欢的接受方式。培养学生实验与理论相结合的研究方法，培养了学生的创新能力。张大昌老师认为科学探究有三重意思：第一，它可以指一种教学方法，这点不必多说。第二，它也是一个教学内容，学生通过科学探究要学会怎样进行探究，学会怎样认识新事物，我们强调它在科学方法上的意义。这是新课程与过去的课程的不同之处。第三，科学探究是一种精神，这是要特别注意的。因此，必须在教学中不强调仅仅以获得知识为目的，更强调如何获得知识的“知识”。6
