4.4 电磁波谱 教学设计-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册‘
文档属性
| 名称 | 4.4 电磁波谱 教学设计-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册‘ |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-09 09:15:50 | ||
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文档简介
《4.4电磁波谱》教学设计
一、教材分析
人教版选择性必修二第四章第四节电磁波谱，本节内容是在学习了电磁波的产生，发射及接收原理的基础上，通过学习电磁波谱，知道电磁波谱是按照电磁波频率的高低进行排列的，通过学习本节内容，知道电磁波随着频率的升高其能量及波长的变化规律，同时也要清楚红外线及紫外线的特点及其在现实生活中的应用。
二、教学目标与核心素养
物理观念：了解什么是电磁波谱，知道各种可见光和不可见光与无线电波一样，也是电磁波。了解不同波长(或频率)范围的电磁波的特性以及应用。
科学思维：了解电磁波谱中各波段的主要特性和在科技、经济、社会发展中的应用。
科学探究：体会电磁波的应用对现代社会的影响,明确不同的电磁波具有的不同用途和危害。引发学生对波动现象的好奇心。
科学态度与责任：引导和培养学生仔细观察实验现象并尝试归纳现象的学习习惯，激发学生勇于探索的积极性。了解寻找地外文明的主要历史和当前的进展，激发学生探索地外未知生命的热情，增加求知欲。
三、教学重难点
教学重点：电磁波的组成，分波段解释无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点与应用
教学难点：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点与应用
四、教学过程
【引入新课】
说到 “谱”，同学们想到了什么呢？对，菜谱，家谱，人物关系谱，等等。像这样依照事物的类别、系统，制成的表册就称为谱。建立谱，方便我们归类、查找、总结各事物之间的关系。建立谱系，在科学上，也有着广泛的应用，比方说，化学里的元素周期表，能够准确地反映、预测各种元素的特性及其之间的关系，是分析物质化学行为非常重要的框架。
那么，能不能给电磁波也建一个谱呢？
电磁波谱：按电磁波的波长或频率高低的顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱。由无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来构成范围非常广阔的电磁波谱。
【新课探究】
探究点一、 无线电波
无线电波的概念：技术上把波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波称作无线电波。应用：无线电技术（长、中短波用于发送广播信号。）（微波用于发送电视信号和微波炉。）
无线电波的波段分布及其主要用途（根据：波长/频率）
做一做：移动电话经常使用Wi-Fi联网，也会用蓝牙传输数据。但是，由于Wi-Fi和蓝牙使用了相同频段的无线电波，两者可能互相干扰。请你利用移动电话中的应用程序检查一下，在连接蓝牙音响后，移动电话的上网速度会不会受到影响。再查一查Wi-Fi和蓝牙所使用的电磁波的频率是多少。
探究点二、 红外线
红外线：波长约为760nm～1mm，所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。发现：由英国人赫歇尔于1800年首先发现。特性：热效应。用途：红外摄影、红外线遥感技术。
利用红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础（图）用灵敏的红外探测器接收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感技术在军事上的应用也十分重要。人体也在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理制成的红外体温计不与身体接触也可以测量体温。
播放视频：红外线的应用——夜视仪
做一做：红外线感官发达的动物，蛇的颜面两侧，有对红外线敏感的特殊感受器。在黑夜里，探测由对方发出的红外线，起着犹如双眼视觉的作用。
探究点三、可见光
可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波称为可见光。波长范围：400nm～760nm。特性：能作用于眼睛并引起视。应用：照明、摄影等。
各色光在真空中的波长和频率
STSE：紫极魔瞳
探究点四、紫外线
在紫光之外，波长范围为5 370nm的电磁波是紫外线，特性：荧光效应、化学作用、杀菌消毒。发现：由德国物理学家里特于1801年首先发现的。应用：感光技术、医用消毒等。
想一想: 人为什么不能长时间在太阳下暴晒？
紫外线的作用较强，人体适量接受太阳光里的紫外线照射，能促进钙质吸收。但过多地吸收紫外线，会对皮肤和眼睛造成伤害。
探究点五、X 射线和 γ 射线
X射线波长范围在0.001nm到10nm之间，γ射线波长小于0.001nm。特性：具有很高的能量，更强的穿透能力。应用：医学治疗γ刀，金属探伤，γ 射线对人体正常细胞有很强的破坏作用，因此有γ射线可能出现的地方，必须提出警告，严加防护。
探究点六、STSE-寻找地外文明
人类探索自然奥秘的活动从来没有停止过。20世纪，“外星人”成了科幻小说的主题之一。1960年美国国立射电天文台执行了一项计划：寻找“外星人”。他们使用一台直径26m的射电望远镜，接收21cm波长的无线电信号。宇宙中最多的元素是氢，21cm波长是氢原子辐射的波长之一。如果存在着任何智慧生物，他们都会对氢元素作透彻的研究。同年4月8日，这架射电望远镜开始搜索。遗憾的是，至今没有发现什么有价值的信息。研究人员又在1972、1975年用两台直径更大的射电望远镜和更精密的仪器，在同一波段对 660颗与太阳类似的恒星进行无线电监听，结果仍然没有新的发现。
我国在贵州建造的世界最大的球面射电望远镜 FAST 正在开展对地外文明的探索。除了千方百计接收来自太空的“外星人来电”之外，地球上的人也主动向宇宙发射过几次无线电信号。1974年11月16日，设在波多黎各的一个天文台用波长12.6cm的调频电磁波第一次向银河系发送了人类对外星人的问候。时至今日，人们虽然已经发现了太阳系外的行星，但还没有找到地外文明。目前已知的文明星球只有一个——地球。生活在地球上的人们应该更加爱护自己的地球母亲。
播放视频：探索地外文明
想一想：太空中的太阳动力学观测台（SDO）可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。对比波长为 211 nm 的紫外线和可见光的图像可以看出，它与我们常见的太阳大不相同。除了可见光和紫外线，你还知道太阳能发出哪些波段的电磁波吗？
【课堂练习】
1、波长为0.6 μm的红光，从10m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？这个距离是波长的多少倍？
2、某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来。某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200μs后收到反射波； 隔0.8s后再发出一个脉冲，经198μs收到反射波。求飞机的飞行速度。
【教学反思】
回顾本堂课教学设计，以生活中的谱引入新课，激发学生的求知欲望，以培养学生的物理观念。 教学过程中，主要采用了猜想求证的科学方法来攻克教学重难点，并将抽象的知识点具体化，培了学生科学思维、科学探究的核心素养。最后将知识与生活实际有机结合在一起，拓宽学生视野，从生活走进物理，再从物理走向生活，培养学生科学态度与责任。
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一、教材分析
人教版选择性必修二第四章第四节电磁波谱，本节内容是在学习了电磁波的产生，发射及接收原理的基础上，通过学习电磁波谱，知道电磁波谱是按照电磁波频率的高低进行排列的，通过学习本节内容，知道电磁波随着频率的升高其能量及波长的变化规律，同时也要清楚红外线及紫外线的特点及其在现实生活中的应用。
二、教学目标与核心素养
物理观念：了解什么是电磁波谱，知道各种可见光和不可见光与无线电波一样，也是电磁波。了解不同波长(或频率)范围的电磁波的特性以及应用。
科学思维：了解电磁波谱中各波段的主要特性和在科技、经济、社会发展中的应用。
科学探究：体会电磁波的应用对现代社会的影响,明确不同的电磁波具有的不同用途和危害。引发学生对波动现象的好奇心。
科学态度与责任：引导和培养学生仔细观察实验现象并尝试归纳现象的学习习惯，激发学生勇于探索的积极性。了解寻找地外文明的主要历史和当前的进展，激发学生探索地外未知生命的热情，增加求知欲。
三、教学重难点
教学重点：电磁波的组成，分波段解释无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点与应用
教学难点：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点与应用
四、教学过程
【引入新课】
说到 “谱”，同学们想到了什么呢？对，菜谱，家谱，人物关系谱，等等。像这样依照事物的类别、系统，制成的表册就称为谱。建立谱，方便我们归类、查找、总结各事物之间的关系。建立谱系，在科学上，也有着广泛的应用，比方说，化学里的元素周期表，能够准确地反映、预测各种元素的特性及其之间的关系，是分析物质化学行为非常重要的框架。
那么，能不能给电磁波也建一个谱呢？
电磁波谱：按电磁波的波长或频率高低的顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱。由无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线合起来构成范围非常广阔的电磁波谱。
【新课探究】
探究点一、 无线电波
无线电波的概念：技术上把波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波称作无线电波。应用：无线电技术（长、中短波用于发送广播信号。）（微波用于发送电视信号和微波炉。）
无线电波的波段分布及其主要用途（根据：波长/频率）
做一做：移动电话经常使用Wi-Fi联网，也会用蓝牙传输数据。但是，由于Wi-Fi和蓝牙使用了相同频段的无线电波，两者可能互相干扰。请你利用移动电话中的应用程序检查一下，在连接蓝牙音响后，移动电话的上网速度会不会受到影响。再查一查Wi-Fi和蓝牙所使用的电磁波的频率是多少。
探究点二、 红外线
红外线：波长约为760nm～1mm，所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。发现：由英国人赫歇尔于1800年首先发现。特性：热效应。用途：红外摄影、红外线遥感技术。
利用红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础（图）用灵敏的红外探测器接收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感技术在军事上的应用也十分重要。人体也在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理制成的红外体温计不与身体接触也可以测量体温。
播放视频：红外线的应用——夜视仪
做一做：红外线感官发达的动物，蛇的颜面两侧，有对红外线敏感的特殊感受器。在黑夜里，探测由对方发出的红外线，起着犹如双眼视觉的作用。
探究点三、可见光
可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波称为可见光。波长范围：400nm～760nm。特性：能作用于眼睛并引起视。应用：照明、摄影等。
各色光在真空中的波长和频率
STSE：紫极魔瞳
探究点四、紫外线
在紫光之外，波长范围为5 370nm的电磁波是紫外线，特性：荧光效应、化学作用、杀菌消毒。发现：由德国物理学家里特于1801年首先发现的。应用：感光技术、医用消毒等。
想一想: 人为什么不能长时间在太阳下暴晒？
紫外线的作用较强，人体适量接受太阳光里的紫外线照射，能促进钙质吸收。但过多地吸收紫外线，会对皮肤和眼睛造成伤害。
探究点五、X 射线和 γ 射线
X射线波长范围在0.001nm到10nm之间，γ射线波长小于0.001nm。特性：具有很高的能量，更强的穿透能力。应用：医学治疗γ刀，金属探伤，γ 射线对人体正常细胞有很强的破坏作用，因此有γ射线可能出现的地方，必须提出警告，严加防护。
探究点六、STSE-寻找地外文明
人类探索自然奥秘的活动从来没有停止过。20世纪，“外星人”成了科幻小说的主题之一。1960年美国国立射电天文台执行了一项计划：寻找“外星人”。他们使用一台直径26m的射电望远镜，接收21cm波长的无线电信号。宇宙中最多的元素是氢，21cm波长是氢原子辐射的波长之一。如果存在着任何智慧生物，他们都会对氢元素作透彻的研究。同年4月8日，这架射电望远镜开始搜索。遗憾的是，至今没有发现什么有价值的信息。研究人员又在1972、1975年用两台直径更大的射电望远镜和更精密的仪器，在同一波段对 660颗与太阳类似的恒星进行无线电监听，结果仍然没有新的发现。
我国在贵州建造的世界最大的球面射电望远镜 FAST 正在开展对地外文明的探索。除了千方百计接收来自太空的“外星人来电”之外，地球上的人也主动向宇宙发射过几次无线电信号。1974年11月16日，设在波多黎各的一个天文台用波长12.6cm的调频电磁波第一次向银河系发送了人类对外星人的问候。时至今日，人们虽然已经发现了太阳系外的行星，但还没有找到地外文明。目前已知的文明星球只有一个——地球。生活在地球上的人们应该更加爱护自己的地球母亲。
播放视频：探索地外文明
想一想：太空中的太阳动力学观测台（SDO）可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。对比波长为 211 nm 的紫外线和可见光的图像可以看出，它与我们常见的太阳大不相同。除了可见光和紫外线，你还知道太阳能发出哪些波段的电磁波吗？
【课堂练习】
1、波长为0.6 μm的红光，从10m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？这个距离是波长的多少倍？
2、某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来。某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200μs后收到反射波； 隔0.8s后再发出一个脉冲，经198μs收到反射波。求飞机的飞行速度。
【教学反思】
回顾本堂课教学设计，以生活中的谱引入新课，激发学生的求知欲望，以培养学生的物理观念。 教学过程中，主要采用了猜想求证的科学方法来攻克教学重难点，并将抽象的知识点具体化，培了学生科学思维、科学探究的核心素养。最后将知识与生活实际有机结合在一起，拓宽学生视野，从生活走进物理，再从物理走向生活，培养学生科学态度与责任。
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