13.4《电磁波的发现及应用》教学设计-2020-2021学年人教版（2019）高中物理必修第三册（word版含答案）

13.4《电磁波的发现及应用》教学设计
课题
13.4《电磁波的发现及应用》
学科
物理
年级
教材
分析
本节课的内容是该章第一单元的开篇.这一单元教材在安排上是按照物理学
史的发展脉络展开的，讲述了麦克斯韦发现电磁波的背景和过程，这是一次生动
的科学思维和科学方法的教育.麦克斯韦凭借自己的数学天赋，从研究法拉第的
电磁感应定律到预言“电磁波的存在"，最终建立了完整的电磁学理论.无处不
体现着科学探索的精神和方法，更在无形中渗透着创新思维在科学发展中的推动作用。
学情分析
这节内容在本章教学中起到开门砖的作用.对学生来说本节内容是比较抽象的，陌生的，甚至是无法感知的.对电磁波的产生机制及存在充满好奇又觉得非
常神秘不易理解.所以我们必须去引导学生了解人们对电磁波认知的发展历程，
从麦克斯韦预言“电磁波的存在”到赫兹用“电火花实验”证实预言的成立.在
学生整体感知的过程中引导学生体会这些科学巨人们的思路、方法及他们一丝不
荀的科学精神，并激发他们热爱科学、探索真理的求知热情。
教学目标与核心素养
一、教学目标
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、核心素养
物理观念：了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念以及物质性，培养学生用物质观研究问题的观念。
科学思维：通过建立场是物质存在的另一种形式，明白电磁波的传递方式，构建相应的物理模型。
科学探究：经历捕捉电磁波的实验的探究活动，培养学生科学探索的方法和能力。
科学态度与责任：通过麦克斯韦电磁场理论的学习感悟自然界的对称、和谐美；认识到电磁波存在于生活的方方面面；感悟科技对生活的影响。
重点
麦克斯韦电磁场理论
难点
电磁波的特性，波长、波速、频率的关系。
教学过程
环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
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
恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场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
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
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精品试卷·第
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页
（共
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