物理第十五章 怎样传递信息——通信技术简介一 电磁波教案

第一节　电磁波

一、教学目标

1.通过实验了解电磁波的产生和传播，提升探究物理知识的兴趣；

2.知道光是电磁波，以及电磁波在真空中的传播速度；

3.知道波长、频率和波速；

4.了解电磁波的应用及对人类生活和社会发展的影响，深入体会物理学与生活的密切联系，树立将科学服务于人类的意识。

二、教学重点和难点

教学重点：电磁波作为现代通信的基础，鉴于电磁波理论的抽象性和学生认知基础，将了解电磁波的应用对人类生活和社会发展的影响作为本节的重点。

教学难点：电磁波的产生是本节的难点，可通过演示实验来打破学生对电磁波的神秘感，在此基础上分析得出变化的电流产生电磁波。

三、教学过程

1.教学引入

演示实验：演示动画收音机收听节目；使用遥控器打开或关闭教室内的电器；使用手机和校外的某人通话；

提出问题：这些电器是靠什么传递信息的？            

收音机收听节目，遥控器控制电器……它们利用了一种看不见的特殊物质。这种特殊的物质就是电磁波。

过渡：电磁波是怎样产生的？

2.“知识点”教学

电磁波的产生

我们可以用简易的装置产生电磁波。电池组、小灯泡、开关，将它们用导线连成电路。取一台收音机，实验中要利用它检验电磁波的产生。

（1）首先收音机关闭，轻轻闭合开关，小灯泡发光，说明电路中有电流通过，此时并没有其他现象出现；轻轻断开开关，小灯泡熄灭，说明电路中没有电流通过，此时也没有其他现象出现。

（2）然后将收音机打开，调到中波段，用调谐旋钮将指针调到没有电台的位置，并且将音量开大。轻轻闭合开关，小灯泡发光，闭合开关的一瞬间听到收音机发出了“咔”的响声，小灯泡持续工作，收音机的声音仍旧没有明显变化。当把开关轻轻断开的一瞬间，小灯泡熄灭，我们听到收音机发出了“咔”的响声。

引导学生思考以下问题：

①收音机为什么发出“咔咔”声？②收音机何时发出“咔咔”声？③“咔咔”声说明了什么？

收音机发出“咔咔”声，说明它接收到了电磁波，“咔咔”声产生于闭合、断开开关的一瞬间，这说明当电路中的电流从无到有，或从有到无时，即电流变化时，收音机接收到了电磁波，也就是说变化的电流在周围空间产生电磁波。

（3）换用锯条进行实验，锯条上锯齿参差不齐。用导线将电池组的负极与锯条相连接，用另一根导线与电池的正极连接。然后用导线的另一端与锯条的锯齿相摩擦。大家看到，在摩擦的同时，听到了收音机发出了“咔咔”的响声。

通过实验再次引导学生体验：变化的电流能在周围空间产生电磁波。

收音机接收到的电磁波是用变化得非常快的电流产生的，称为振荡电流。变化的快慢用频率表示，频率的国际单位是赫兹（Hz）

1kHz = 103Hz     1MHz = 106Hz

学生阅读课文了解电磁波大家族中的成员，看表15-1了解我国无线电波频段的分配。

电磁波的传播与速度

提出问题：声波的传播需要介质，电磁波的传播也需要介质吗？

电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播。

提出问题：你能设计实验，证明电磁波可以在真空中传播吗？

学生自然类比前面做过的真空铃实验。将手机悬挂在真空罩中，用另一手机拨打，可以看到真空罩中手机的来电显示，然后用抽气机将真空罩中的空气抽到近似真空状态，再次拨打，仍然可以看到真空罩中手机的来电显示，说明电磁波可以在真空中传播。

提问：你还记得声音在空气中传播的速度吗？电磁波的传播速度又是多大呢？

研究表明电磁波在真空中传播的速度约3×108m/s。

通过介绍电磁波发现过程，进行科学史学习，感受数学方法在物理研究中的作用和科学发展的艰难。

英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究成果的基础上，进行了一些大胆假设，用几个公式概括了他对于电磁现象的认识。从这些公式出发，经过数学运算，他发现变化的电磁场将以波的形式向空间传播，这就是我们今天所说的电磁波。他还推导出了电磁波的速度。令人惊奇的是，电磁波的速度与光速相等。于是他断定，光也是一种电磁波！

10年后，德国杰出的青年物理学家赫兹用实验探测到了电磁波。接着他又通过实验证明了电磁波同光波一样具有反射、折射等特性，电磁波的传播速度也与光速相同。赫兹的实验证实了麦克斯韦的伟大预言。

电磁波的波长、频率与波速的关系

除了频率、波速以外，描述波的物理量还有波长。动画播放水波的形成过程，引导学生对比水波的波长从而认识电磁波的波长。阅读科学窗了解电磁波的波速、波长和频率的关系： c=λf。

电磁波的应用

电磁波的利用改变了我们的生活方式和节奏，无论是在商业，还是在军事上都起到了重要的作用，并且在电磁波的应用技术还在飞快地向前发展着，不久的将来我们会从电磁波获得更大的益处。

请同学介绍自己了解到的电磁波的应用。

3.课堂小结

（1）电磁波的产生  （2）电磁波的传播与速度

（3）电磁波的波长、频率与波速的关系

（4）电磁波的应用

4.小练习

（1）“嫦娥二号”从近月轨道向地球传回许多精美月球照片，这些图片经过1.28 s后到达地球，那么地球与月球相距大约为_________km。

（2）中央电视台第一套节目（新闻、综合频道）的中心频率为60.5MHz ，求它对应的波长。