高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电磁波的发现及应用教案及反思

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一、学习目标展示

1．了解麦克斯韦电磁场理论的内容。

2．知道电磁波的形成及赫兹的实验结论。

3．知道电磁波在真空中传播速度及波长、频率和波速的关系。

4．了解电磁波谱的组成及各种电磁波的特点、应用。

 二、情景引入

电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风千里眼”的梦想变成了现实。

那么，电磁波是怎样发现的呢？

了解本节课学习目标

学生观察图片认真思考

有目的的学习

为引入课题做铺垫

讲授新课

【自学感知】

一、电磁场

1．麦克斯韦的电磁理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。

2．电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。

 二、电磁波

1．麦克斯韦推断：周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场。

2．麦克斯韦预言：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。

3．机械波的传播离不开介质，电磁波可以在真空中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”

4．光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波的速度等于光速。

5．赫兹的贡献：1886年德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。

做一做：

三、电磁波谱

1、波的几个概念：在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰；凹下的最低处叫作波谷。邻近的两个波峰（或波谷）的距离叫作波长。在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。波速=波长 × 频率

2．电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝λf

。

3．电磁波在真空中的速度：c＝ 3×108 m/s。

4．电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、 γ射线，都是电磁波。可见光只是电磁波中的一小部分。按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。

5．各种电磁波的应用

(1)无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，微波可以用于卫星通信、电视等的信号传播。

(2)红外线可以用于加热理疗，可见光可以用于通信。

(3)紫外线可以消毒，X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞。

四、电磁波的能量

1．光是一种电磁波——传播着的电磁场，光具有能量。

2．电磁波具有能量，电磁波是一种物质。

五、电磁波通信

1．电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。

2．信息通信都是通过电磁波来传递的。

3．电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。

【探究解惑 】 

探究一：对麦克斯韦电磁场理论的理解

1．对麦克斯韦电磁场理论的理解

2．电磁场的产生：如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化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变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。

【例1】下列有关电磁场理论的说法正确的是(　　)

A．任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场

B．任何电场都要在周围空间产生磁场

C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场

D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场

答案:C

解析:根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的，故A错。同理，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错。电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电荷周围只有静电场，静止磁体周围只有稳定的磁场。只有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统一体，即电磁场，故D错。

探究二：对波长、频率与波速之间的关系的理解：

 波速＝波长×频率，即v＝λf。

(1)频率由波源决定，与介质无关，波长、波速的大小与介质有关。所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小。

(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。

(3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同：v＝c。

【例2】(多选)下列关于电磁波的说法中，正确的是(　    　)

A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播

B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s

C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短

D．只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波

答案： AC

解析：电磁场向外部空间的传播形成了电磁波，电磁波只有在真空中的传播速度才为3.0×108 m/s，在其他介质中的传播时频率不变，速度小于3.0×108 m/s，由c＝λf 可知波长变短，只有交变的电场和磁场才能产生电磁波，A、C正确，B、D错误。

探究三：各种电磁波有哪些共性及个性？

1.共性

(1)它们在本质上都是电磁波,它们的行为遵从相同的规律,各波段之间的区别并没有绝对的意义。

(2)都遵守公式c＝λf,它们在真空中的传播速度都是c＝ 3.0×108 m/s

(3)它们的传播都不需要介质。

2.个性

(1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性。波长越短穿透能力越强。

(2)同频率的电磁波,在不同介质中速度不同。不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越大,速度越小。

(3)用途不同:无线电波用于通信和广播,红外线用于加热和遥感技术,紫外线用于杀菌消毒,X射线应用于医学上的X光照相,γ射线用于检查金属部件的缺陷,摧毁病变的细胞等。

【例3】下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上。

(1)X光机,　　　。 

(2)紫外线灯,　　　。 

(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用　　　。 

A.紫外线具有很强的荧光作用

B.紫外线具有杀菌消毒作用

C.X射线具有很强的穿透性

D.红外线具有显著的热效应

答案::(1)C　(2)B　(3)D

解析:(1)X光机是用来透视人的体内器官的,因此需要具有较强穿透力的电磁波,但又不能对人体造成太大的伤害,因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线,选C。

(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,因此选B。

(3)“神灯”又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快,因此选D。

学生阅读课文，认真研究，然后填空，对填不出的空重新看书理解并与同桌讨论。

学生理解后记忆

学生思考讨论

并回答

学生独立完成解题过程

在教师的引导下学生分析。

学生思考讨论并在教师的引导下回答

学生练习

把读书自学的机会还给学生。

锻炼学生的逻辑思维能力

帮助学生透彻理解规律的实质。

让学生理解实际情形下所学知识是如何应用的。

锻炼学生的分析能力，

教师引导下的讨论，注重学生的讨论过程，淡化探究的结果，给学生成功的喜悦。

强化所学知识的应用。

课堂小结

梳理自己本节所学知识。

根据学生表述，查漏补缺，

板书设计

13.4《电磁波的发现及应用》

一、电磁场

1．麦克斯韦的电磁理论：

2．电磁场：

二、电磁波

1．麦克斯韦推断：

2．麦克斯韦预言：

3．电磁波可以在真空中传播

4．光的电磁理论：

5．赫兹的贡献：证实了麦克斯韦的电磁场理论

三、电磁波谱

1．c＝λf

2．电磁波在真空中的速度：c＝ 3×108 m/s。

3．电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、 γ射线，都是电磁波。

4．各种电磁波的应用

四、电磁波的能量

五、电磁波通信

教学反思