Урок физики 11 класс Электромагнитные волны

Урок физики в 11 классе по теме

«Электромагнитные волны»

по учебнику Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева.

Цели урока:

Учебная:

• познакомить учащихся с особенностями возникновения, распространения, видами электромагнитных волн;

• рассмотреть этапы создания теории электромагнитного поля и экспериментального подтверждения этой теории;

Воспитательная: ознакомить учащихся с интересными эпизодами биографии

Г. Герца, М. Фарадея, Максвелла Д. К., Эрстеда Х.К., А.С. Попова;

Развивающая: способствовать развитию интереса к предмету.

Демонстрации: слайды, видеоролик.

ХОД УРОКА

Орг. Момент.

Приложение 1.Презентация. (СЛАЙДЫ № 1,2). Сегодня мы познакомимся с особенностями распространения электромагнитных волн, отметим этапы создания теории электромагнитного поля и экспериментального подтверждения этой теории, остановимся на некоторых биографических данных.

Повторение.

Для осуществления целей урока нам необходимо повторить некоторые вопросы:

Что такое волна, в частности механическая волна? (Распространение колебаний частиц вещества в пространстве)

Какие величины характеризуют волну? (длина волны, скорость волны, период колебаний и частота колебаний)

Какая математическая связь между длиной волны и периодом колебаний? (длина волны равна произведению скорости волны и периода колебаний)

(СЛАЙД № 3)

Изучение нового материала.

Электромагнитная волна во многом схожа с механической волной, но есть и различия. Основное отличие состоит в том, что для распространения этой волны не нужна среда. Электромагнитная волна - результат распространения переменного электрического поля и переменного магнитного полей в пространстве, т.е. электромагнитного поля.

Электромагнитное поле создается ускоренно движущимися заряженными частицами. Его наличие относительно. Это особый вид материи, является совокупностью переменных электрического и магнитного полей.

Электромагнитная волна - распространение электромагнитного поля в пространстве.

Рассмотрим виды электромагнитных волн по шкале электромагнитных волн, применяемые длины волн (СЛАЙДЫ № 4,5)

Этапы создания теории электромагнитной волны и ее практического подтверждения.

Ханс Кристиан Эрстед (1820 г.) (СЛАЙД № 6) датский физик, непременный секретарь Датского королевского общества (с 1815 года).

С 1806 года - профессор этого университета, с 1829 года одновременно директор Копенгагенской политехнической школы. Работы Эрстеда посвящены электричеству, акустике, молекулярной физике.

В 1820 году он обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что привело к возникновению новой области физики - электромагнетизма. Идея взаимосвязи между различными явлениями природы - характерна для научного творчества Эрстеда; в частности он один из первых высказал мысль, что свет представляет собой электромагнитные явления. В 1822-1823 годах независимо от Ж. Фурье переоткрыл термоэлектрический эффект и построил первый термоэлемент. Экспериментально изучал сжимаемость и упругость жидкостей и газов, изобрел пьезометр (1822). Проводил исследования по акустике, в частности пытался обнаружить возникновение электрических явлений за счет звука. Исследовал отклонения от закона Бойля-Мариотта.

Эрстед был блестящим лектором и популяризатором, организовал в 1824 году Общество по распространению естествознания, создал первую в Дании физическую лабораторию, способствовал улучшению преподавания физики в учебных заведениях страны.

Эрстед почетный член многих академий наук, в частности Петербургской АН (1830).

Майкл Фарадей (1831 г.)(СЛАЙД № 7)Гениальный ученый Майкл Фарадей был самоучкой. В школе получил только начальное образование, а затем в силу жизненных проблем работал и попутно изучал научно-популярную литературу по физике и химии. Позже Фарадей стал лаборантом у известного в то время химики, затем превзошел своего учителя и сделал много важного для развития таких наук, как физика и химия. В 1821 году Майкл Фарадей узнал об открытии Эрстеда, которое заключалось в том, что электрическое поле создает магнитное поле. После обдумывания этого явления, Фарадей задался целью получить из магнитного поля электрическое поле и в качестве постоянного напоминания он носил в кармане магнит. Через десять лет он претворил свой девиз в жизнь. Превратил магнетизм в электричество: ~ магнитное поле создает ~ электрический ток

Максвелл Джеймс Клерк (1831-1879) (СЛАЙД № 8-10) Ученый-теоретик вывел уравнения, которые носят его имя. Эти уравнения говорили о том, что переменные магнитное и электрическое поля создают друг друга. Из этих уравнений следует, что переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле, а оно создает переменное магнитное поле. Кроме того, в его уравнениях была постоянная величина - это скорость света в вакууме. Т.е. из этой теории следовало, что электромагнитная волна распространяется в пространстве со скоростью света в вакууме. Поистине гениальная работа была оценена многими учеными того времени, А. Эйнштейн говорил, что самым увлекательным во время его учения была теория Максвелла.

(СЛАЙДЫ № 11-12). Рассмотрим график распространения электромагнитной волны.

Схема распространения электромагнитной волны представлена на рисунке слайда и рис. 120 стр. 144 учебника физики § 48.

. Необходимо запомнить, что вектора напряженности электрического поля, магнитной индукции и скорости распространения волны взаимно перпендикулярны.

Из теории Максвелла вытекают выводы, которые необходимо знать!

Генрих Герц (1887 г.)(СЛАЙД № 13-15). Генрих Герц родился болезненным ребенком, но стал очень сообразительным учеником. Ему нравились все предметы, которые изучал. Будущий ученый любил писать стихи, работать на токарном станке. После окончания гимназии Герц поступил в высшее техническое училище, но не пожелал быть узким специалистом и поступил в Берлинский университет, чтобы стать ученым. После поступления в университет Генрих Герц стремиться заниматься в физической лаборатории, но для этого необходимо было заниматься решением конкурсных задач. И он взялся за решение следующей задачи: обладает ли электрический ток кинетической энергией? Эта работа была рассчитана на 9 месяцев, но будущий ученый решил ее через три месяца. Правда, отрицательный результат, с современной точки зрения неверен. Точность измерения необходимо было увеличить в тысячи раз, что тогда не представлялось возможным.

Еще будучи студентом, Герц защитил докторскую диссертацию на "отлично" и получил звание доктора. Ему было 22 года. Ученый успешно занялся теоретическими исследованиями. Изучая теорию Максвелла, он показал высокие экспериментальные навыки, создал прибор, который называется сегодня антенной и с помощью передающей и приемной антенн осуществил создание и прием электромагнитной волны и изучил все свойства этих волн. Он понял, что скорость распространения этих волн конечна и равна скорости распространения света в вакууме. После изучения свойств электромагнитных волн он доказал, что они аналогичны свойствам света. К сожалению, эта робота окончательно подорвала здоровье ученого. Сначала отказали глаза, затем заболели уши, зубы и нос. Вскоре он скончался.

Генрих Герц завершил огромный труд, начатый Фарадеем. Максвелл преобразовал представления Фарадея в математические формулы, а Герц превратил математические образы в видимые и слышимые электромагнитные волны. Слушая радио, просматривая телевизионные передачи, мы должны помнить об этом человеке. Не случайно единица частоты колебаний названа в честь Герца, и совсем не случайно первыми словами, переданными русским физиком А.С. Поповым с помощью беспроводной связи, были "Генрих Герц", зашифрованные азбукой Морзе.

Попов Александр Сергеевич (1895 г.) (СЛАЙДЫ № 16-19)

Попов совершенствовал приемную и передающую антенну и вначале была осуществлена связь на расстоянии

250 м, затем на 600 м. И в 1899 году ученый установил радиосвязь на расстоянии 20 км, а в 1901 - на 150 км. В 1900 году радиосвязь помогла провести спасательные работы в Финском заливе. В 1901 году итальянский инженер Г. Маркони осуществил радиосвязь через Атлантический океан.

Рассмотреть рис. 126 с. 152 учебника § 51

(СЛАЙД № 20) За границей усовершенствованием подобных приборов занималась фирма, организованная итальянским учёным Маркони. Опыты, поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через атлантический океан.

Важнейшим этапом развития радиосвязи было создание в 1913 году генератора незатухающих электромагнитных колебаний.

Кроме передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов электромагнитных волн, стала возможной надёжная и высококачественная радиотелефонная связь - передача речи и музыки с помощью электромагнитных волн.

При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы.

Казалось бы, если эти колебания усилить и подать в антенну, то можно будет передавать на расстояния речь и музыку с помощью электромагнитных волн.

(Слайд № 21). Посмотрим видеофрагмент, где рассмотрены некоторые свойства электромагнитной волны. После просмотра ответим на вопросы.

Вопрос 1.Почему лампочка в приемной антенне изменяет свой накал при внесении металлического стержня?

Вопрос 2. Почему этого не происходит при замене металлического стержня на стеклянный?

(Слайды № 22-25). Распространение электромагнитные волн. Радиосвязь.

Амплитудная модуляция-преобразование амплитуды колебаний высокой (несущей) частоты колебаниями звуковой частоты.

Детектирование - процесс выделения из модулированных колебаний высокой частоты колебаний низкой звуковой частоты. Обратить внимание на §§52,53 учебника.

Закрепление.

1. Ответьте на вопросы:

(СЛАЙД № 26)

Что такое электромагнитная волна?

Кто создал теорию электромагнитной волны?

Кто изучил свойства электромагнитных волн?

Как зависит длина волны от частоты колебания ?

(Ответ: Обратно пропорционально)

Что произойдет с длиной волны, если период колебания частиц увеличится в 2 раза?

(Ответ: Увеличится в 2 раза)

Как изменится частота колебания излучения при переходе волны в более плотную среду?

(Ответ: Не изменится)

Что является причиной излучения электромагнитной волны?

(Ответ: Заряженные частицы, движущиеся с ускорением)

Где используются электромагнитные волны?

(Ответ: сотовый телефон, микроволновая печь, телевидение, радиовещание и т.д.)

2. </ Выполните тест. (СЛАЙДЫ № 27-28) (5-10 мин.)

Домашнее задание. (СЛАЙД № 29) Учебник § 48- § 55, кроме § 50, упр. 7(1)

Спасибо за работу!