师：上课同学们好。
生：老师好。
师：请坐。同学们请看，今年以来，俄乌战争、巴以冲突受到各国人民关注。大家发现在现代战争中，无人机已扮演重要角色。我这里带了一台小型无人机，大家看，只要动动按钮，它就可以自己起飞、自己降落。我们来展示一下。（操作演示）可以看到，往左、往后、往左下降，但一旦失去控制，它就无法再受我们操控。同学们接下来思考，我讲话发出声音就能把信息传递给你们，那遥控器是靠什么把我的指令传递给无人机的呢？是磁场吗？我请一位同学来回答。你没有话筒，直接说。
生：遥控器通过发出电磁波。
师：这位同学非常棒，他已经提前了解到我们今天这节课要学习的主题。那么，电磁波是怎样把指令传递给无人机的呢？学完这节课我们就懂了。所以这节课，我们一起来学习第四节——电磁波的发现及应用，同时温故而知新。首先考考大家，我们知道两个带同种电荷的小球靠近时会排斥，是因为小球受到了什么力呢？
生：小球受到了静电力。
师：对，小球受到了静电力。我们知道这个力不是凭空作用于小球的，带电小球会在其周围产生什么场呢？
生：电场。
师：很好。我们再想想，导线接上电池，导线里面就会有电流，类似于电荷的定向移动，电荷在周围会产生什么呢？
生：磁场。
师：很棒，请坐。我们接着思考，上节课学习了电磁感应现象，当磁铁插进去、拔出来的时候，导线里面也有电流。按照刚才的说法，这里有什么场呢？同学们想想，这里既没有普通的磁铁正负极，也没有电荷，那为什么会有电场产生呢？是谁产生的？观察这里面有什么变量？这里有一个磁体，而且磁体放在里面不动的时候会有电流吗？不会，所以猜猜看，这个电场不是带电体产生的，它是由谁产生的呀？
生：磁场。
师：其实很早以前，物理学家麦克斯韦也是这样认为的，他认为这里面是变化的磁场产生的电场。这就是他的第一个假设——变化的磁场产生电场。当然，这只是假设，还有待进一步论证。同学们请看这幅照片，这是什么呀？
生：雪花。
师：雪花很漂亮，因为它的几何图案具有什么特性呢？
生：对称性。
师：对，具有对称性。我们刚才提到变化的磁场会产生电场，那么很容易想到，变化的电场是不是也会产生磁场呢？猜猜看。
生：会还是不会？
师：麦克斯韦根据物理学的对称性和统一性思想，认为变化的电场一定可以产生磁场。这就是他的第二个基本假设。麦克斯韦并没有止步于此，他研究了库仑、法拉第、奥斯特、安培等人的理论研究成果，得出了著名的麦克斯韦方程组，建构了完整的电磁学理论。该理论可以统一描述各种电现象和磁现象，实现了电学和磁学的大一统，认为变化的电场和磁场总是相互联系、不可分割的一个整体，也就是电磁场。麦克斯韦这种大胆假设、严谨推理的科学精神值得我们每位同学学习。他继续根据自己的理论进行推导，如果周围存在周期性变化的电场，按照刚才的理论，它将会在周围产生变化的磁场，这个变化的磁场又会在周围产生什么呢？
生：变化的电场。
师：对，这样一直交替产生，就好像雨滴落在平静的水面上，形成水波向周围扩散一样。所以我们把这种向周围传播的变化的电场和磁场叫做电磁波。麦克斯韦在1865年提出了上述预言。那预言能否成真呢？我们需要怎么做？
生：做实验。
师：对，接下来很多物理学家都开始做实验，想通过实验来确定电磁波是否真的存在，但是过去十几年他们屡屡碰壁，没有成功。直到1886年，物理学家赫兹在经历了很多次失败以后，终于通过实验捕捉到了电磁波，从而证实了麦克斯韦电磁场理论的正确性。通过赫兹的故事，我们知道做实验就要不怕失败，勇于创新，他的这种精神同样值得我们学习。下面我们就跟随赫兹的步伐，模拟赫兹实验，捕捉电磁波。我先介绍一下这里的实验装置，下面的电子感应圈，它的两极之间可以产生周期性变化的高压电，接在保留一定间隔的铜棒上，间隔处空气击穿就可以产生周期性变化的电场，从而产生电磁波。可以看到后面同样有两个铜棒，它和前面的铜棒电路没有任何连接。如果电磁波传送出去了，那么在后面的铜棒里面也应该有电磁感应，电荷也会定向移动，在后面铜棒间隔处也会有一定的电压，这里的氖泡两个电极之间就会发出红色的辉光，从而确认电磁波是否存在。下面同学们就开始来完成实验，看电磁波是否存在，完成以后可以举手示意。能不能把现场灯光稍微调暗一点？
生：唉，这样就更清楚了，是吧？
师：好，这一组已经确认电磁波存在了，这边也看到了。好，你们第三组做完了吗？好，第四组、第五组，第六组还没有。好，都到了。好，这是我们的第一步，请大家停下来。我们的实验还有第二步，请看下面我们就采用控制变量法来探究接收电磁波的条件。比如说，第二小组让两组铜棒不平行，比如说垂直，看能不能接收到；三四小组在保持平行的情况下增大距离；第五小组使用的铜棒更长，看看你们能接收到的最大距离是不是比三四组的更大？好，现在开始完成我们的探究，同样请灯光再稍微调暗一点。好，完成探究以后我们就停下来讲一下结论，你们这边做完了没有？
生：可以看到，还是这样，还可以再来。
师：下面请同学们汇报一下你们实验探究的结论，我们从第二组开始，请第二组代表汇报一下你们的成果。
生：看，要不你来。
师：你们调整的是角度，垂直的时候怎么了？
生：接收不到。
师：好，那我们这边三四组，我挑第三组吧。
生：我们操作的实验是探究距离对接收电磁波的影响，发现距离越远，氖泡越暗，差不多到30厘米的时候它就不亮了。
生：我们探究的是不同长度的铜棒接收电磁波是否不一样，发现我们的铜棒更长，接收的距离也会更远。
师：通过刚才五个小组控制变量法的探究，我们发现想要更好地检测到电磁波的存在，需要满足一定的条件。比如说尽可能保持两组铜棒平行，距离不能太远，而且铜棒的长度也有一定关系。正是对接收条件的不断深入研究，1901年马可尼实现了电磁波横跨大西洋的传播，首次实现了无线电通信。像我们现在用的收音机、广播电视等等都是无线电的应用，所以现在空间当中电磁波已经无处不在。下面我们也可以采用现代技术，看是不是能够检测得更灵敏一些。比如说我这里有一台收音机，我看它能不能检测到同学们铜棒放出来的电磁波。第一组同学，你们来产生电磁波，我这里来接收。（操作）现在噪音比较明显，我们来看一下。好，你关掉。