第十七章电磁波与现代通信
第二节电磁波及其传播
南京市上新河中学郜振宏
[设计意图]
本节由“波的基本特征”“了解电磁波”和“电磁波谱”三部份组成，内容抽象性较强，学生在这方面的知识相对欠缺。不易理解。故开始用一些有形的“机械波”引导学生认识波的基本特征，在此基础上，归纳出波的特征物理量。建立频率与周期的关系，得出波长、频率与波速的关系式。
“了解电磁波”分二个部分：验证电磁波的存在和探究电磁波的特性。以开展学生活动为主。让学生在实验中获取知识。
“电磁波谱”的教学从阅读图表入手，重点了解各波段电磁波的应用，使学生体会科学为人类生活服务。
[教学目标]
1.知识与技能：
⑴认识波的基本特征，知道波能够传播周期性变化的运动形态、能量、以及信息。
⑵了解振动的振幅、周期与频率，波长与波速的物理意义，知道它们是描述波的性质的物理量，知道波长，频率与波速的关系。
⑶了解电磁波的意义，体验电磁波的存在。了解电磁波可以在真空中传播的特性，知道电磁波在真空中传播的速度。了解电磁屏蔽。
⑷知道电磁波谱，了解电磁波的应用及其对人类生活和社会生活发展的影响。
2.过程与方法：
⑴实验观察。在观察演示实验的现象的基础上，归纳出波的基本特征；了解电磁波的存在；电磁屏蔽等现象。
⑵阅读（或陈述）了解。对波的周期、频率，电磁波的意义及电磁波谱等物理知识采用阅读的方法获取。
⑶图像意义分析。在学习波的特征的知识时，从对波形图的分析上入手，建立起振幅、波长等概念。
3.情感、态度、价值观：
引发学生对波动现象的好奇心。引导和培养学生仔细观察实验现象并尝试归纳现象的学习习惯，激发学生勇于探索的积极性。
在学习麦克斯韦、赫兹对电磁波研究的贡献中，体会理论研究和实验探索对物理学发展的重要性。
对“科学技术是一把双刃剑”，电磁波在被广泛应用，对人类作出巨大贡献的同时也存在着副作用——会产生电磁污染的现象引起关注。同时也是进行辩证法教育，让学生学会全面观察和看待问题。
[教学重、难点]
“了解电磁波”并知道电磁波的存在及其特性是本节的重点。
波的基本形态和特征的教学是本节的难点。
[教具和学具]
1.电动小汽车，线控电动小汽车，遥控电动小汽车各一辆。
2. 细麻绳一根，纵波演示仪一架。长橡筋绳（或用松紧带代替）若干根。
3. 大玻璃水槽一只，细竹竿一根。
4. 收音机一架，电池一节，电线一小段。
5. 电吹风一只，电视机一台。
6. 真空罩，抽气机一只，双频手机两只。
7. 纸盒、塑料盒、铁盒（或其他金属盒）各一只。
[课前准备] 收集、查阅有关电磁波的产生，传播，电磁波谱，电磁波的应用介绍。电磁污染等有关资料。
[教学过程]
[教学资源]
[课时安排]：
本节内容可以安排2课时讲授。
第一课时：波的基本特征。
第二课时：了解电磁波、电磁波谱。
[教学评析]
本节内容抽象性强，在教学中，努力通过一些活动让学生去理解所学知识，使学习不会觉得枯燥。教学中运用了各种手段，注意教学手段的实施与教学目的之间的配合非常重要。使得各种教学手段能发挥最大的效能。
本节课对学生的观察，归纳，理解能力的要求都较高，老师要做必要的铺垫工作，才能使学生顺利向着学习的方向开展思维。
第二节电磁波及其传播 [设计意图] 本节由“波的基本特征”“了解电磁波”和“电磁波谱”三部份组成，内容抽象性较强，学生在这方面的知识相对欠缺。不易理解。故开始用一些有形的“机械波”引导学生认识波的基本特征，在此基础上，归纳出波的特征物理量。建立频率与周期的关系，得出波长、频率与波速的关系式。 “了解电磁波”分二个部分：验证电磁波的存在和探究电磁波的特性。以开展学生活动为主。让学生在实验中获取知识。 “电磁波谱”的教学从阅读图表入手，重点了解各波段电磁波的应用，使学生体会科学为人类生活服务。 [教学目标] 1.知识与技能： ⑴认识波的基本特征，知道波能够传播周期性变化的运动形态、能量、以及信息。 ⑵了解振动的振幅、周期与频率，波长与波速的物理意义，知道它们是描述波的性质的物理量，知道波长，频率与波速的关系。 ⑶了解电磁波的意义，体验电磁波的存在。了解电磁波可以在真空中传播的特性，知道电磁波在真空中传播的速度。了解电磁屏蔽。 ⑷知道电磁波谱，了解电磁波的应用及其对人类生活和社会生活发展的影响。 2.过程与方法： ⑴实验观察。在观察演示实验的现象的基础上，归纳出波的基本特征；了解电磁波的存在；电磁屏蔽等现象。 ⑵阅读（或陈述）了解。对波的周期、频率，电磁波的意义及电磁波谱等物理知识采用阅读的方法获取。 ⑶图像意义分析。在学习波的特征的知识时，从对波形图的分析上入手，建立起振幅、波长等概念。 3.情感、态度、价值观： 引发学生对波动现象的好奇心。引导和培养学生仔细观察实验现象并尝试归纳现象的学习习惯，激发学生勇于探索的积极性。 在学习麦克斯韦、赫兹对电磁波研究的贡献中，体会理论研究和实验探索对物理学发展的重要性。 对“科学技术是一把双刃剑”，电磁波在被广泛应用，对人类作出巨大贡献的同时也存在着副作用——会产生电磁污染的现象引起关注。同时也是进行辩证法教育，让学生学会全面观察和看待问题。 [教学重、难点] “了解电磁波”并知道电磁波的存在及其特性是本节的重点。 波的基本形态和特征的教学是本节的难点。 [教具和学具] 1.电动小汽车，线控电动小汽车，遥控电动小汽车各一辆。 2. 细麻绳一根，纵波演示仪一架。长橡筋绳（或用松紧带代替）若干根。 3. 大玻璃水槽一只，细竹竿一根。 4. 收音机一架，电池一节，电线一小段。 5. 电吹风一只，电视机一台。
《电磁波的海洋》 教学模式介绍： “传递-接受”教学模式源于赫尔巴特的四段教学法，后来由前苏联凯洛夫等人进行改造传入我国。在我国广为流行，很多教师在教学中自觉不自觉地都用这种方法教学。该模式以传授系统知识、培养基本技能为目标。其着眼点在于充分挖掘人的记忆力、推理能力与间接经验在掌握知识方面的作用，使学生比较快速有效地掌握更多的信息量。该模式强调教师的指导作用，认为知识是教师到学生的一种单向传递的作用，非常注重教师的权威性。“传递-接受”教学模式的课程环节： 复习旧课——激发学习动机——讲授新知识——巩固运用——检查评价——间隔性复习 设计思路说明： 1、复习旧课：白光由哪些色光组成？这些色光在真空中的传播速度一样吗？ 2、激发学习动机：利用世人都观注的“马航客机失联”事件引入新课，引起学生的思考，激发学生的学习兴趣。 3、讲授新知识：通过演示实验，让学生感知点侧柏的真实存在；然后通过水波、声波的类比，使其形象化。声波的传播需要介质，电磁波的传递是否需要介质呢？通过真空罩实验可以说明这个问题。简单了解电磁波的家族与应用。 4、巩固运用：运用所学知识，找出家庭用电器中哪些会发出电磁波。 教材分析 电磁波是人现代传递信息的重要载体，了解和认识电磁波是后面学习电磁波应用的基础。本节从电磁波的产生、传播等方面对电磁波有初步的认识。电磁波的产生与水波、声波的形成相似，导线中电流的迅速变化会在空间产生电磁波。和水波相似，电磁波也有波长、频率、周期和波速等物理量。但和声波不同，电磁波可以在真空中传播，光也是一种电磁波，所以电磁波在真空中的传播速度等于光速，约为3×108m/s，不同频率的电磁波在真空中的
电磁场与电磁波物理教学反思 【教学反思】 麦克斯韦电磁场理论是电磁学的最核心内容，其地位相当于经典力学中的牛顿运动定律所处的地位，所以它是本节教学中要重点突出的内容。但是由于其内容非常抽象，学生要深刻理解它比较困难，因此，在教设计上要把握好三个方面：第一，内容如何定位。对学生来讲，知识掌握的要求程度定位在定性了解的层面上。第二，如何化抽象为形象，考虑从多个层面突破教学中存在的知识抽象的难点。其一，实验探究层面突破——利用身边丰富的电磁波教学资源，来认识电磁波的庐山真面目，化抽象为具体。其二，媒体层面上突破——利用多媒体，建立与机械波形成相类似的电磁波形成的认识过程，呈现电磁波的形成过程“看不见”的另一面，化抽象为形象。其三，情感、兴趣…等角度。第三，考虑如何转变教学方式与学习方式。利用探究式教学方式，还原认识事物的原来面目。麦克斯韦从理论出发大胆预言电磁波的存在——这是一个伟大的猜想！是一个很好从理论上进行科学探究案例。 要达到以上的目标，下面就本人对这一节课在的教学前与后所引发的思考作一阐述。 一．创设实验探究情境，引发学生探究欲望 电磁波对学生而言，既熟悉又陌生。虽然人们天天都离不开它，但是学生对它的庐山真面目还是雾里看山。如何创设一个情境，引发学生思考，从而把本质的问题暴露出来，这是我课前
一直琢磨的问题。首先，我考虑的是所设计的情境要有哪些方面的要求？——尽可能是实验情境、真实性要强、简单熟悉生活化、现象明显、可操作性强、参与面广、最好能带给学生惊喜、与电磁波有密切联系等。于是我想到了用收音机来设计探究实验的方案，但是如何用收音机设计一个能揭示电磁波本质问题的实验构想，却费了我不少心思。后来，从电灯的开与关时，收音机出现“喀喀”干扰声得到启发——这个情境就是一个绝妙的情境！所以我在这节课引入环节上，要求每一位学生自带一台小收音机，上课时要求学生打开收音机并调节到中波无台处，然后请每一个学生用一根导线与一只旧干电池，配合收音机做两次实验。 第一次实验。在*近收音机处，让导线的一端与干电池一个电极始终接触，导线另一端与电池的另一个电极断断续续接触（如图甲）。第二次实验。让导线的两端与干电池两个电极持续接触（如图乙）。实验后请学生描述现象，学生发现只有断断续续接触干电池时，收音机中才发出“喀喀”声，而导线两端持续接触电池电极时收音机中却无“喀喀”声。此时，学生的表现，并不是十分惊讶！（可能在平时生活上学生有感受过类似现象），我也不动声色。只是以平常心，泛泛地提了一个问题， 如何解释上述现象？ 问题一出，学生就开始了议论，并且大多认为，因为有电所以有“喀喀”声。议论的焦点大多集中在第一个现象上，对第二个现象没多大注意。至此，我感觉到学生观察、思维中存在的不足已经暴露出来了，学生没有抓住关键现象进行比较、进行思考。现在该到了教师在“学生——现象之间”应起的“穿针引线”作用时候了，于是我及时抛出了一个问题：“两次实验同是所谓
高中第章电磁波教案 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-
第14章电磁波 1．课程内容标准 （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。 （2）了解电磁波的产生。通过电磁波体会电磁场的物质性。 （3）了解电磁波的发射、传播和接收。 （4）通过实例认识电磁波谱，知道光是电磁波。 （5）了解电磁波的应用和在科技、经济、社会发展中的作用。 复习导航 电磁振荡电磁波部分现在均为A级要求，主要出现在选择题部分。在复习时注意以下重点： 1.电磁场 要深刻理解和应用麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 可以证明：振荡电场产生同频率的振荡磁场；振荡磁场产生同频率的振荡电场。 ⑵按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。 2.电磁波 变化的电场和磁场从产生的区域由近及远地向周围空间传播开去，就形成了电磁波。 有效地发射电磁波的条件是：⑴频率足够高（单位时间内辐射出的能量P∝f 4）；⑵形成开放电路（把电场和磁场分散到尽可能大的空间离里去）。 电磁波是横波。E与B的方向彼此垂直，而且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。电磁波的传播不需要靠别的物质作介质，在真空中也能传播。在真空中的波速为c=×108m/s 3.电磁波的应用 要知道广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用。
第1课时 电磁场 电磁波 1、高考解读 真题品析 知识：电磁波 例1．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是 Ａ．电磁波是横波 Ｂ．电磁波的传播需要介质 Ｃ．电磁波能产生干涉和衍射现象 Ｄ．电磁波中电场和磁场的方向处处相互垂直 解析： 答案：ACD 热点关注： 知识： 如图所示，半径为 r 且水平放置的光滑绝缘的环形管道内，有一个电荷量为 e ，质量 为 m 的电子。此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式为 B =B 0+kt （k >0）。根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳 定的电场，该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力， 使其得到加速。设t =0时刻电子的初速度大小为v 0，方向顺时 针，从此开始后运动一周后的磁感应强度为B 1，则此时电子的 速度大小为 A.m re B 1 B.m ke r v 2202π+ C.m re B 0 D.m ke r v 2202π- 解：感应电动势为E =k πr 2，电场方向逆时针，电场力对电子做正功 在转动一圈过程中对电子用动能定理：k πr 2e = mv 2- mv 02，B 正确；由半径公式知，A 也正确，答案为AB 。 2、知识网络 1 2 1 2
电磁波教学设计示例 电磁波教学设计示例（一）教学目的 1．常识性了解电磁波，知道电磁波的频率、波长的概念。 2．记住电磁波的传播速度。（二）教具水，水槽，水木棍，麻绳，电池，半导体收音机，钢锉，导线。（三）教学过程 1．复习我们生活在一个充满声音的世界里，人们通过声音（如语言、音乐等）交流思想、表达感情。如家长的教诲、教师的授课可以增长我们的知识；优美动听的音乐可以陶冶人的情操、给人以美的享受。声音是传递信息的一种重要方式，帮助我们了解世界。通过我们在初中二年级学习过的声现象的有关知识，可以知道：一切正在发声的物体都在振动；我们听到的声音通常是靠空气传的；声波在空气中的传速度大约是340米/秒。在前面我们还学习过电话，电话的话筒能把声音振动转化为强弱变化的电流，电流流经听筒，听筒又能把它转化为振动，使人听到声音。 2．引入新课飞机上的飞行员与地面指挥员的对话不用电线；我们每天听收音机或看电视，也没有电线直接通向电台或电视台。可见，这些都不是用电线来传播电信号的，我们称作“无线电通信”。那么，无线电通信是怎样传输信号的呢？今天我们就来学习这方面的简单知识。 3．进行新课板书：第一节电磁波 (1)演示实验①手持小木棍，让木棍下端接触水槽水面，使同学们看到，水面上有一圈圈凸凹相间的状态从木棍接触水面处向外传播，形成了水波。②音叉（或其他发声体）振动时，在空气中会有疏密相间的状态向外传播，形成声波。声波看不见，摸不到，但声波传到我们的耳朵，会引起鼓膜振动，使我们产生听觉。总结以上实验（和其他事例）得出结论：板书：波是自然界普通存在的现象 (2)电磁波板书：当导体中有迅速变化的电流时，会向周围空间发射电磁波。电磁波看不到，摸不着，我们可以通过实验来间接观察它的存在。演示课本上图13—2的实验，实验后让学生阅读课本上“实验”后的两个自然段，再提出以下问题让学生回答。①为什么会发生这种现象？②举出日常生活中发生的类似的现象。教师归纳小结，讲解电磁波的初步知识，并说明间接观察是物理学常用的研究方法（如借助小磁针可以间接地研究磁场）。 (3)电磁波的频率和波长讲解课本图13—3水波在1秒内传播的波形图，结合小木棍振动时产生水波的演示实验说明：①波峰与波谷的概念；②在1秒内出现的波峰数（或波谷数）叫水波的`频率；频率的单位叫做赫兹，简称赫。常用的频率单位是千赫和兆赫。板
论电磁波的产生及传播 广东省博罗高级中学（516100） 林海兵 摘要：电磁波是一种特殊的机械波，它的传播媒质是电性子。它是由电子运动激发电性子而形成。 关键词：电磁波，机械波，电性子，感应电场，速度矢量，磁场，剪应变矢量 1 经典电磁波理论 自从十八世纪末人们发现电荷开始，人们对电的一步步深入地研究使人类社会进入了一个崭新的纪元，从磨擦起电到电流的产生，到电流的热效应，到电流的磁效应，到电流在磁场的安培力，一直到电磁效应，电自始至终都与磁有着密不可分的关系，这种超乎寻常关系引起了麦克斯韦的极大的关注，并对其进行了前所未有的探索，最终麦克斯韦建立了感应电场与磁场之间关系的方程组。 1.1 麦克斯韦电磁方程组 麦克斯韦电磁方程组所描述的是均匀的自由空间的感应电场与磁场之间的关系： 0=??E 1.1 t B E ??-=?? 1.2 0=??B 1.3 t E B ??=?? εμ 1.4 对于以上的四式中的1.1与1.3两式，人们一直以为，这是描述自由空间的感应电场与磁场均为涡旋场，所谓涡旋场，是指描述场的电场线或磁场线均是一系列的闭合曲线，电场线或磁场线没有起点也没有终点。对于1.2与1.4两式，人们又一直认为，这是描述感应电场与磁场之间的相互激发的关系：变化的磁场将产生变化的感应电场，变化的感应电场也将产生磁场。人们对以上四式进行求解而得到的平面波方程发现，这两个相互激发的感应电场与磁场在任何时刻始终保持同相。 1.2 对电磁波的产生与传播的描述
最终人们建立了以麦克斯韦电磁方程组为基础的一个十分完美的电磁理论，并预言了电磁波的存在，指出电磁波的传播速度等于光速，麦克斯韦甚至认为，光波的本质就是一种电磁波。 关于电磁波的产生与传播，人们开始认为这是它以“以太”为传播媒质的，但是经历了一系列的观察测量实验之后，人们始终没有能够观察到“以太”的存在，于是，人们最终否定了“以太”的存在。于是，关于电磁波的传播，人们以为它是依靠“电磁场”这种物质传播，但是“电磁场”又是怎样的一种物质，人们又说不清楚，只能说它不是由物质粒子构成了，虽然人们看不见它，但可以通常实验来观察它，它对放入其中的带电粒子等有力的作用。在电磁波的传播过程中，人们一直以为，由变化的电场产生变化的感应磁场，变化的感应磁场再产生了变化的感应电场，变化的感应电场又产生了变化的感应磁场，变化的感应磁场再产生了变化的感应电场……由于变化的电场与变化的磁场之间不断地交替产生，就形成了电磁波在空间的传播。 对于电磁波的空间传播图像，人们始终没有能够找到一个很好地描述其传播的图像，于是人们根据以上的电磁场的相互激发产生的机理，人们得了如图1所示的电磁波的传播图 像。但是，由于根据麦克斯韦电磁方程组的平面波的解可知，这相互激发的电场与磁场是相位相同的场。很明显，图1所示的电磁波的电场与磁场是具有不同相位的，电场产生的磁场的相位一定落后于电场，由磁场产生的感应电场的相位也一定落后于磁场。所以，图1的描述很明显是错误的。于是又出现了如图2所示的图像。确实，图2能够很好地反映了感应电场与感应磁场的相位关系，也能够很好地反映出玻印亭矢量与电场和磁场的关系。但是它同样地存在一个不可克服的缺点：空间的电场与磁场不是涡旋场吗？图2如何把这涡旋场表示出来，再者，人们总是说电场与磁场是相互激发产生的，图2又如何表示其相互激发的关系？ 1.3 对“场”的认识
第2节电磁波的海洋 知识要点课标要求 1．电磁波的产生了解电磁波的产生 2．电磁波的传播知道电磁波怎么传播，了解描述电磁波的物理量，以及 电磁波的传播特点 3．电磁波的家族和应用知道电磁的波谱，了解电磁波的主要用途 教学过程 新课引入 生活中我们收听广播、看电视节目，广播中的声音怎么能从很远的地方传到这里呢？看 到的电视节目的图像是怎么从荧屏上得到的呢？从疑问中导入课题电磁波 探究点一电磁波是怎么样产生的 活动1：我们前面提到过水波、声波。用实验来说明什么是水波、声波。 实验1：手持木棍，让木棍下端接触水槽水面上，水面上有一圈一圈凸凹相间的状态从 木棍接触水面处向外传播，形成水波。 实验2：两个音叉并排放置，并离得很近，敲击其中一个音叉，和另一个音叉接触的小 珠被弹起。音叉振动时，在空气中会有疏密相间的状态向外传播，形成声波。声波看不见，摸不到，但声波传到我们的耳朵，会引起鼓膜振动，使我们产生听觉。
活动2：看完以上两个实验，那么思考电磁波是怎样产生的？请看看演示。打开收音机的开关，将调谐旋钮旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一截导线，拿到收音机附近，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极相摩擦，它们时断时续地接触，从收音机里听到什么？ 同学们交流、讨论后回答：在收音机里听到“喀喀”的杂音。这是因为在导线与电池组成的电路中产生了快速变化的电流，变化的电流产生了电磁波，收音机接收了这一电磁波，并把它放大转换成声音，这就是我们听到的“喀喀”声。 探究点二电磁波是怎么样传播的 活动1：波是自然界普遍存在的现象。电磁波就是当导体中有快速变化的电流时，会向周围空间发射电磁波。我们知道声波的传播需要介质，那么电磁波的传播是否也需要介质？我们想想如何做实验才能知道电磁波传播是否也需要介质？请同学们设计实验探究
九年级物理《电磁波的海洋》教案 ●教学目标 一、知识目标 1；了解电磁波的产生和传播； 2；知道光速是电磁波以及电磁波在真空中的传播速度； 3；知道波长、频率和波速的关系； 二、能力目标 通过演示了解电磁波的产生，电磁波在真空中的传播，提高学生应用科学文化知识解决实际问题的能力和概括总结的能力； 三、德育目标 通过对电磁波的学习，激发学生敢于向科学挑战、热爱科学、掌握科学的情感； ●教学重点 电磁波； ●教学难点 通过演示了解电磁波的产生； ●教学方法 演示法、讨论法； ●教具准备 微机、收音机、无线寻呼机、真空罩、干电池； ●课时安排
1 课时 ●教学过程 一、复习提问，引入新课 1；声音在真空中的传播速度是多少？ （声音在真空中不传播） 2；光在空气中的传播速度是多少？ （3×105 km/s） 3；声音是如何产生的？ （一切发声物体都在振动） 4；声音的传播是靠什么？ 〔声音的传播是靠介质（固体、液体、气体）〕 ［师］生活中我们收听广播、看电视节目，广播中的声音怎么能从很远的地方传到这里呢？看到的电视节目的图像是怎么从荧屏上得到的呢？ ［生甲］是电线传送的； ［生乙］我们没有看到收音机、电视机有电线直接通向电台或电视台，所以这些都不是用电线来传播信号的； ［生丙］是靠电磁波来传播信号的； ［师］电磁波在信息的传递中扮演着十分重要的角色；那么电磁波是怎样产生的？怎样传播的？这节课我们就来学习这方面的知识； 二、进行新课 第二节电磁波的海洋［板书］
一、电磁波是怎样产生的？［板书］ ［师］我们前面提到过水波、声波；用实验来说明什么是水波、声波； ［生甲］手持木棍，让木棍下端接触水槽水面上，水面上有一圈一圈凸凹相间的状态从木棍接触水面处向外传播，形成水波； ［生乙］两个音叉并排放置，并离得很近，敲击其中一个音叉，和另一个音叉接触的小珠被弹起；音叉振动时，在空气中会有疏密相间的状态向外传播，形成声波；声波看不见，摸不到，但声波传到我们的耳朵，会引起鼓膜振动，使我们产生听觉； ［师］那么电磁波是怎样产生的？看演示； ［演示］打开收音机的开关，将调谐旋钮旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一截导线，拿到收音机附近，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极相摩擦，使它们时断时续地接触，从收音机里听到什么？ ［生甲］在收音机里听到“喀喀”的杂音； ［生乙］这是因为在导线与电池组成的电路中产生了快速变化的电流，变化的电流产生了电磁波，收音机接收了这一电磁波，并把它放大转换成声音，这就是我们听到的“喀喀”声； ［师］波是自然界普遍存在的现象；电磁波就是当导体中有快速变化的电流时，会向周围空间发射电磁波；我们知道声波的传播需要介质，那么电磁波的传播是否也需要介质？ 二、电磁波是怎样传播的？［板书］
《电磁场与电磁波》课程教学大纲适用专业：电子信息专业本科 学时：50 学分：3学分 课程代码：B01000252 一、教学目的、任务与教学原则和方法 一切电现象，都会产生电磁场，而电磁波的辐射与传播规律，更是一切无线电活动的基础。因此，在各国的理工科大学中，《电磁场与电磁波》都是通信工程、电子信息工程等专业的专业基础课，课程理论性、系统性很强，逻辑严谨，学习它不仅可以获得场和波的理论，而且有助于培养正确的思维方法和分析问题的能力。 “电磁场与电磁波”还是多种学科的交叉点，它不仅是微波、天线、电磁兼容的理论基础，而且各种现代通信方式，如光纤通信、移动通信、卫星通信，以及电视、雷达等各种专门学科，都是以电磁波携带信息的方式来实现的。广泛应用的超小超薄的大规模集成电路更是充满了电磁场的问题。由于“电磁场与电磁波”是众多学科的理论基础，从而成为相关专业课程建设的一个非常重要的环节。 本课程包括电磁场与电磁波两大部分。电磁场部分是在《电磁学》课程的基础上，运用矢量分析的方法，描述静电场和恒定磁场的基本物理概念，在总结基本实验定律的基础上给出电磁场的基本规律，研究静态场的解题方法。电磁波部分主要是介绍有关电磁波在各种介质中的传播规律及天线的基本理论，其教学目的和要求： （一）内容方面，应使学生牢固掌握矢量运算，梯度、散度和旋度概念，高斯公式和斯托克司公式；掌握恒定和时变电磁场的麦克斯韦方程组、泊松方程、电磁波的波动方程等；掌握分离变量法、镜像法、有有界空间中电磁波的求解方法等；理解电磁场的矢势和标势、规范变换、规范不变性、库仑规范、洛仑兹规范、时谐平面电磁波、推迟势、电磁辐射、截止频率和谐振频率等概念。 （二）能力方面，应使学生学会和掌握如何通过数学方法求解一些基本和实际问题，对结果给予物理解释的科学研究方法；使学生在运算能力和抽象思维能力方面受到初步而又严格的训练；培养学生解决和研究问题的能力，培养学生严谨的科学学风。 （三）方法方面，着重物理概念、基本规律和基本问题的解释和阐述，注意本课程与大学物理电磁学的衔接，以及与后继课程联系，注重解决常见基本问题和实际问题。在帮助学生打下坚实基础的前提下，坚持教学内容与现代科学技术接轨，使现代科学技术的成果渗透到本课程内容之中，提高学生的兴趣，拓宽学生的知识面。 通过本课程的学习，使学生牢固掌握电磁场与电磁波方面的基本概念、基本理论及主要分析方法，具有基本的电磁问题解题能力，对天线理论也要有一定的了解。为以后现代通信技术的学习与应用打下良好的基础。 二、本课程的内容及要求 第一章矢量分析 【教学目的和要求】 理解标量场与矢量场的概念，了解标量场的等值面和矢量场的矢量线
电磁波传播特性实验报告 Part1 电磁波参量的测量 一、实验目的 1、了解电磁波综合测试仪的结构，掌握其工作原理 2、利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，确定电磁波的相位常数K 和波速v。 二、实验原理 1、自由空间电磁波参量的测量 当两束等幅，同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内沿相同或相反方向传播时，由于相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间中电磁波波长λ值，再由 得到电磁波的主要参数K和v等。 电磁波参量测试原理如图1-1所示，和分别表示发射和接收喇叭天线，A和B分别表示固定和可移动的金属反射板，C表示半透射板（有机玻璃板）。由TP发射平面电磁波，在平面波前进的方向上放置成°角的半透射板，由于该板的作用，将入射波分成两束波，一束向A板方向传播，另一束向B板方向传播。由于A和B为金属全反射板，两列波就再次返回到半透射板并达到接收喇叭天线处。于是收到两束同频率，振动方向一致的两个波。如果这两个波的相位差为π的偶数倍，则干涉加强；如果相位差为π的奇数倍，则干涉减弱。 移动反射板B，当的表头指示从一次极小变到又一次极小时，则反射板B 就移动了λ/2的距离，由这个距离就可以求得平面波的波长。 设入射波为垂直极化波
当入射波以入射角向介质板C斜入射时，在分界面上产生反射波和折射波。设C板的反射系数为R，为由空气进入介质板的折射系数，为由介质板进入空气的折射系数。固定板A和可移动板B都是金属板，反射系数均为1?。在一次近似的条件下，接收喇叭天线处的相干波分别为 这里 其中，为B板移动距离，而与传播的路程差为2ΔL。 由于与的相位差为，因此，当2ΔL满足 和同相相加，接收指示为最大。 当2ΔL时满足 和反相抵消，接收指示为零。这里，n表示相干波合成驻波场的波节点数。
《电磁场与电磁波》教学大纲 、课程基本信息 课程名称：电磁场与电磁波 课程编码：58083004 课程类别：专业教育必修 适用专业：通信工程 开课学期：3-3 课程学时：总学时：64学时；其中理论48学时，实验16学时。 课程学分：4 先修课程：大学物理、模拟电子线路、数字逻辑电路 并修课程： 课程简介：《电磁场与电磁波》课程是高等学校通信工程等电子科学与技术类各专业本科生必修的一门技术基础课。电磁场与电磁波是通信技术的理论基础，是通信工程专业本科学生的知识结构中重要组成部分。本课程包括电磁场与电磁波两大部分。电磁场部分是在《电磁学》课程的基础上，运用矢量分析的方法，描述静电场和恒定磁场的基本物理概念，在总结基本实验定律的基础上给出电磁场的基本规律，研究静态场的解题方法。电磁波部分主要是介绍有关电磁波在各种介质中的传播规律及天线的基本理论。二、课程教育目标 本课程使学生掌握电磁场的有关定理、定律、麦克斯韦方程等的物理意义及数学表达式。使学生熟悉一些重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉氏方程等）的建立过程以及分析方法。 培养学生正确的思维方法和分析问题的能力，使学生学会用”场"的观点去观察、分析和计算一些简单、典型的场的问题。其教育目标主要表在以下三方面： 1、内容方面，应使学生牢固掌握矢量运算，梯度、散度和旋度概念，高斯公式和斯托克司公式; 掌握恒定和时变电磁场的麦克斯韦方程组、泊松方程、电磁波的波动方程等；掌握分离变量法、镜 像法、有有界空间中电磁波的求解方法等；理解电磁场的矢势¦和标势、规范变换、规范不变性、库仑规范、洛仑兹规范、时谐平面电磁波、推迟势、电磁辐射、截止频率和谐振频率等概念。 2、能力方面，应使学生学会和掌握如何通过数学方法求解一些基本和实际问题，对结果给予物理解释的科学研究方法；使学生在运算能力和抽象思维能力方面受到初步而又严格的训练；培养学生解决和研究问题的能力，培养学生严谨的科学学风。 3、方法方面，着重物理概念、基本规律和基本问题的解释和阐述，注意本课程与大学物理电磁学的衔接，以及与后继课程联系，注重解决常见基本问题和实际问题。在帮助学生打下坚实基础的前提下，坚持教学内容与现代科学技术接轨，使现代科学技术的成果渗透到本课程内容之中，提高学生的兴趣，拓宽
《电磁波及其传播》教学设计 吴江经济技术开发区实验初级中学张玉妹 一、教材分析 （一）教材分析 《电磁波及其传播》是苏科版九年级下册，第17章第二节内容，是本章的重点，也是难点。本节由“波的基本特征”“了解电磁波”和“电磁波谱”三部分内容组成，其中“了解电磁波”又由“活动17.2 验证电磁波的存在”和“活动17.3探究电磁波的传播特性”组成。内容相对比较抽象，所以在每部分内容呈现的时候，都采取学生体验的方式，让学生在体验中感知，在感知中探究从而获得新知。 本节课在教学顺序安排上做了较大幅度的调整，开始用对讲机引入课题，然后直接让学生感受电磁波的存在和电磁波可以在空气中传播，从而过渡到电磁波的传播特性的教学，最后从问题“电磁波究竟是什么”进入波的基本特征和电磁波谱的教学。物理新课程理念要求“从生活走向物理，从物理走向社会”，在课堂的最后环节设计了“高压线会产生电磁污染，是真的吗？”这个教学环节，让学生带着问题走出课堂。 （二）学情分析 虽然电磁波在我们的生活中有广泛的应用，但毕竟它看不见、摸不着，非常 的抽象，所以学生还是很难理解的。本节课通过学生直观的体验，让学生根据已有的知识经验去设计实验并自己去验证，充分发挥学生的主观能动性，使学生轻松、愉快的掌握知识，形成技能并锻炼能力。 本节课的难点在于如何理解“波的基本特征”，所以需要在教师实验演示、动画、视频等多种手段的辅助引导下，让学生理解波能传播周期性变化的运动状态，从而了解几个物理量的意义。 二、教学目标 （一）知识与技能 (1)认识波的基本特征，知道波能够传播周期性变化的运动形态。 (2)了解振动的振幅、周期与频率，波长与波速的物理意义，知道它们是描述波的性质的物理量。 (3)了解电磁波的意义，体验电磁波的存在。了解电磁波可以在真空中传播的特
电磁场与电磁波教学实验指导书 “电磁场与电磁波”是理工科院校电子信息类专业一门重要的专业基础课。由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都很重要，而且系统性、理论性很强，因此在学习本课程时，开设必要的实验课，使抽象的概念和理论能形象化、具体化，对学生加深理解和深刻地掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力都是十分有益的。做好本课程的实验，是学好本课程的必要的教学辅助环节。 同学们在做每个实验之前，一定要仔细阅读教材和实验指导书。了解和熟悉实验设备、弄懂实验原理和实验目的、明确实验方法和实验步骤、并牢记相关注意事项，以使各实验得以安全、顺利地完成。实验过程中要按实验步骤要求进行操作，认真观察实验现象，详细、规范地记录实验数据。实验完成后，要认真分析实验结果，详细地写出实验报告。 实验仪器 JMX－JY－002电磁波综合实验仪 一、概述 电磁波综合实验仪，提供了一种融验证与设计为一体的电磁波实验的新方法和装置。它能使学生通过应用本发明方法和装置进行电磁场与电磁波实验，透彻地了解法拉第电磁感应定律、电偶极子、天线基本结构及其特性等重要知识点，使学生直观形象地认识时谐电磁场，深刻理解电磁感应的原理和作用，深刻理解电偶极子和电磁波辐射原理，掌握电磁场和电磁波测量技术的原理和方法，帮助学生建立电磁波的形象化思维方式，加深和加强学生对电磁波产生、发射、传输和接收过程及相关特性的认识，培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。《JMX-JY-002电磁波综合实验仪》在001型基础上，添加了对天线不同极化角度的测量，学生通过测量，可绘制不同极化天线的方向图，使得学生对电磁波的感受更加深刻。 二、特点 1、理论与实践结合性强 2、直接面向《电磁场与波》的课程建设与改革需要，紧密配合教学大纲，使课堂环节与实验环节紧密结合。 3、针对重要知识点“电磁场与电磁波”课堂教学环节长期存在难于直观表达的困难，形象地体验抽象的知识。 4、实验内容的设置，融综合性、设计性与验证性与一体，帮助学生建立一套电磁波的形象化思维方式，加深和加强对电磁波产生、发射、传输、接收过程及相关特性的认识。 5、培养学生对电磁波分析和电磁波应用的创新能力。 三、系统配置及工作原理
高中物理-电磁波谱电磁波的应用教案 教学目标 1．了解电磁波谱的构成,知道各波段的电磁波的主要作用及应用。 2．知道电磁波具有能量,是一种物质。 3．通过查阅与电磁波谱中各种频段波的应用相关的资料,培养学生收集信息,加工处理信息的能力。 重点重难点 无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用 设计思想 本节内容属于“非主干”的知识,要求较低。而且教材具有可阅读性强、可拓展性强的特点,各种电磁波的特点与应用,贴近生活、可阅读性强；电磁波与生活密切相关,使得这部分知识具有极强生活基础,可以引申出很多课本知识以外的拓展。教学主要采用学生自主阅读自主归纳整理的方法。 教学资源课件 教学设计 【课堂引入】 问题：电磁波跟我们生活联系很近,无所不在,同学们可否举出与电磁波有关的例子？ 接收电视信号、手机、微波炉、雷达、食堂里的紫外线消毒等等。 电磁波的范围很广。我们通常所说的,无线电波、光波和各种射线,如红外线、紫外线、X 射线、γ射线等,都是电磁波。我们把各种电磁波按照波长或频率大小的顺序排列成谱,就叫电磁波谱。这节课我们就来学习电磁波谱中各种电磁波的特点和主要作用。 【课堂学习】 学习活动一：电磁波谱 问题1：如图,说出电磁波家族中,主要有哪些种类？波长最长的是什么？波长最短的是什么？他们主要在哪些方面有应用？ 电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。波长最长的是无线电波中的长波。波长最短的是γ射线。 过渡：下面我们依次认识这些电磁波的特点和应用。 学习活动二：无线电波 教师提出问题,引导学生通过看书,讨论并回答问题 问题1：无线电波的波长范围？ 问题2：各个波段的无线电波有哪些主要应用？
《电磁波的海洋》 课题§21～2 电磁波的海洋 设计思想 本节内容主要是通过学生观察实验和生活实例展现，让学生经历了“观察—思考—结论”的过程。由于物理与生活、社会有着极为紧密和广泛的联系，在课堂上不可能将庞大数量的信息在有限的时间内塞给学生。因此必须改变“只有讲过才算教过”的观念，应该让学生通过阅读教科书和补充材料来收集各种形式的信息，同时开展调查研究和讨论展示进行学习。本节课对学生知识层面的要求不是很高，但本节课可以很好的体现学生自主学习和相互合作的精神。 学情分析 我们生活在电磁波的海洋里，收音机、电视机、移动电话等等都是靠电磁波来传递信息的。但电磁波是什么？学生往往感到迷惑，它是怎样产生的？这是本章的重点内容。这一节所讲的知识大部分是生活中的客观存在，但学生又无法用视觉、触觉去认识，因此教学中从学生身边的事物讲起，通过对图片的分析、实验演示，让学生体会到了物理知识确实与我们的生活息息相关，充分展示了物理学科的实用性、趣味性、实验性和科学性等特点，进而激发学生学习的兴趣，引起学生的思考。 教材分析 本节为初中物理九年级第二十一章第二节的内容，这一部分内容从学生身边的事物讲起，让学生体会到了物理学确实与我们的生活息息相关，充分展示了物理的实用性、趣味性、实验性和科学性，进而激发了学生的求知欲，引起学生的思考。当今时代信息技术飞速发展，信息技术渗透在人们生活中的各个领域。虽然学生对信息传递的工具较为熟悉，但对信息传递的技术却知之甚少，通过学习让学生对电磁波有初步了解，为学生学习无线电知识做好铺垫，体现出“从生活到物理、从物理到生活”的思想。相比之下，在概念的引入上比较直截了当，教材更注重物理知识的探究过程和学生获得知识的过程。 教学知识与1．了解电磁波的产生和传播；
《电磁场与电磁波课程》教学大纲 课程编号： 一、课程性质、目的及开课对象 （一）课程性质：专业课 （二）目的：通过本课程的学习，全面地，系统地掌握宏观电磁场的基本性质和基本规律，及其应用方面的基本知识及技能。使学生对工程中的电磁现象与电磁过程，能应用场的观点进行初步分析；对一些简单的问题能进行计算；为学习专业或进一步研究电磁场问题，准备必要的理论基础。 （三）开课对象：物理学院电子信息工程专业本科生 二、教学方法与考核方式 （一）教学方法：以讲授为主，多媒体课件为辅。 （二）考核方式：考试 三、学时数分配 总学时：54学时，大纲中带*号的内容不是必讲的，未计入学时之内。 四、教学内容与学时 第一章矢量分析(7学时) 【主要内容】： 1.1 矢量代数 1.2 三种常用的正交坐标系 1.3标量场的梯度 1.4矢量场的通量与散度 1.5矢量场的环流与旋度 1.6无旋场与无散场 1.7拉普拉斯运算与格林定理 1.8亥姆霍兹定理 重点难点：矢量场的散度和旋度、标量场的梯度；散度、旋度和梯度的计算公式和方法；散度定理和斯托克斯定理；拉普拉斯运算与格林定理及亥姆霍兹定理。 第二章电磁场的基本规律(11学时) 【主要内容】：
2.1电荷守恒定律 2.2真空中静电场的基本规律 2.3真空中恒定磁场的基本规律 2.4媒质的电磁特性 2.5电磁感应定律和位移电流 2.6麦克斯韦方程组 2.7电磁场的边界条件 重点难点：电流连续性方程；库仑定律，磁感应强度，安培力定律；麦克斯韦方程组，电磁场的边界条件。 第三章静态电磁场及其边值问题的求解(11学时) 【主要内容】： 3.1静电场分析 3.2导电媒质中的恒定电场分析 3.3恒定磁场分析 3.4静态场的边值问题及解的唯一性定理 3.5镜像法 3.6分离变量法 *3.7有限差分法 重点难点：电位移的定义以及它和电场强度，极化强度之间的关系，高斯定律应用；静电场的基本方程，电位所满足的微分方程(泊松方程和拉普拉斯方程)，电位移和电位在不同媒质分界面上的衔接条件，一维边值问题的求解方法；镜像法，分离变量法。 第四章时变电磁场(7学时) 【主要内容】： 4.1波动方程 4.2电磁场的位函数 4.3电磁能量守恒定律 4.4惟一性定理 4.5时谐电磁场
《电磁波》 教学目标： （1）了解光信号和电信号的转换过程； （2）了解电视信号的录制、发射和接收过程； （3）了解雷达的定位原理。 教学重点： 电磁波在信息社会的作用。 教学难点： 电磁波在信息社会的作用。 教学过程： 1、电视和雷达 （1）电视 电视的历史： 1927年，美国人研制出最早的电视机。1928年，美国通用公司生产出第一台电视机。 1925年，美国开始试验发射一些电视图像，不仅小，而且模糊不清。1927年，纽约州斯克内克塔迪一家老资格的无线电台开始每周三次进行试验性广播。1939年，全国广播公司在纽约市试验广播。 美国最早的电视机，荧光屏是圆形的，只有5-9英寸大，差不多要坐在电视机跟前才能看清。但是，电视很快以惊人的速度冲进了美国人的家庭（第二次世界大战中，电视的发展一度陷入停顿。1947年美国家庭中约有1．4万台电视机，1949年达到近100万台。1955年，将近3000万台，1960年，达6000万台，于1951年问世的彩色电视机以及大屏幕电视机也进入美国人家庭。目前美国约有l．2l亿台电视机，平均不到两个人就有一台电视机）。 中国最早的电视诞生在1958年3月17日。 这天晚上，我国电视广播中心在北京第一次试播电视节目，国营天津无线电厂（后改为天津通信广播公司）研制的中国第一台电视接收机实地接收试验成功。 这台被誉为“华夏第一屏”的北京牌820型35cm电子管黑白电视机，如今摆在天津通信广播公司的产品陈列室里。我国在1958年以前还没有电视广播，国内不能生产电视机。1957年4月，第二机械工业部第十局把研制电视接收机的任务交给国营天津无线电厂，厂领导立即组织试制小组，黄仕机同志主持设计。当年，试制组多数成员只有20岁上下，他们对电视这门综合电、磁、声、光的新技术极其生疏，没有见过电视机，参考资料也很少，通过对资料、国外样机、样件的研究，他们根据当时国内元器件生产能力和工艺加工水平，制定了“电视接收和调频接收两用、通道和扫描分开供电、采用国产电子管器件”的电视机设计方案。
电磁波的海洋教案 Revised by Petrel at 2021
二、电磁波的海洋 教学目标： 1、知识和技能 ●了解电磁波的产生和传播。 ●知道光是电磁波，电磁波在真空的传播速度。 ●知道波长、频率和波速的关系。 2、过程和方法 ●通过演示了解电磁波的产生，电磁波在真空的传播。 重、难点： 1、电磁波的产生。 2、波长、频率和波速的关系。 教学器材： 电脑平台、收音机、电源、导线 教学课时：1时 教学过程： 一、前提测评： 无 二、导学达标： 引入课题：电话的传播需要电话线，收音机、电视信号的传 播没有导线，它们靠什么传播？……电磁波进行新课： 1、电磁波的产生：
演示：课本80页试验 结果：产生了电磁波（为什么电流要时断时续） 结论：变化的电流产生电磁波 2、电磁波的传播： 在很多介质中可以传播，在真空中也能传播； 在真空中的传播速度最大，用c表示： c＝3×108m/s 这是宇宙中最大的速度 ①波长：用λ表示，单位是m ②频率：1秒钟变化的次数，用f表示，单位Hz 1MHz＝1000kHz＝1000000Hz 它们的关系： c＝λf 3、电磁波的分类： 课本81页图示，分类的依据是频率或波长 光也是一种电磁波 阅读“科学世界” 录像……电磁波的海洋 3、达标练习：课本后83页“动手动脑学物理” 完成物理套餐中的本节内容。
小结：根据板书，总结本节内容，明确重、难点。 课后活动： 1、完成物理套餐中课堂未完成的内容。 2、课本后练习。 教学后记：1、大多数内容只要让学生了解就可以了。 2、部分内容可以加入少量课外知识，但注意不要太多， 太深，否则会起反效果。
第一章习题解答 1.1 给定三个矢量A 、B 和C 如下： 23x y z =+-A e e e 4y z =-+B e e 52x z =-C e e 求：（1）A a ；（2）-A B ；（3）A B g ；（4）AB θ；（5）A 在B 上的分量；（6）?A C ； （7）()?A B C g 和()?A B C g ；（8）()??A B C 和()??A B C 。 解 （1 ）23A x y z +-===+e e e A a e e e A （2）-=A B (23)(4)x y z y z +---+=e e e e e 64x y z +-=e e e （3）=A B g (23)x y z +-e e e (4)y z -+=e e g －11 （4）由 cos AB θ = ==A B A B g ，得 1cos AB θ- =(135.5=o （5）A 在B 上的分量 B A =A cos AB θ ==A B B g （6）?=A C 1235 02x y z -=-e e e 41310x y z ---e e e （7）由于?=B C 041502x y z -=-e e e 8520x y z ++e e e ?=A B 123041 x y z -=-e e e 1014x y z ---e e e 所以 ()?=A B C g (23)x y z +-e e e g (8520)42x y z ++=-e e e ()?=A B C g (1014)x y z ---e e e g (52)42x z -=-e e （8）()??=A B C 10145 02 x y z ---=-e e e 2405x y z -+e e e