15.1 电磁波 教案【核心素养目标】（2022新课标）

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第十五章 怎样传递信息——通信技术简介
15.1 电磁波
教学目标：
1.物理观念：
（1）了解电磁波的产生和传播；
（2）知道光是电磁波，电磁波在真空中的传播速度；
（3）知道波长、频率和波速的关系。
2.科学思维：
通过观察电磁波频率表，认识电磁波在不同波段有不同的作用。
3.科学探究：
通过观察与思考了解电磁波的存在，电磁波在真空中的传播。
4.科学态度与责任：
体验电磁波是一种物质，电磁波是真实存在的。
教学重点：电磁波的传播。
教学难点：电磁波的波长、波速和频率。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、收音机、干电池、导线、台灯。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
2023年9月21日下午，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，新晋“太空教师”景海鹏、朱杨柱、桂海潮为广大青少年带来一场精彩的太空科普课，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课。
在约48分钟的授课中，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮生动展示介绍了空间站梦天实验舱工作生活场景，演示了球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验以及又见陀螺实验，并生动讲解了实验背后的科学原理。
授课期间，航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了实时互动交流。
你知道我国空间站与北京航天控制中心靠什么进行通信的吗？
二、新课讲授，师生互动
电磁波(electromagnetic wave) 是我们经常听到的一个词语。例如， 广播电台和电视台利用电磁波传递声音和图像，微波炉靠电磁波加热食品，“手机”(移动电话)通过电磁波通话等。在生活中，我们能够看到将石子投入水中在水面激起的水波，能够听到琴弦振动在空气中激起的声波。而电磁波似乎是一种“无形的波浪”，它是怎样产生的，又是怎样传播的呢
（一）电磁波的产生
观察与思考
1.如图所示，取一台中波收音机，用调谐旋钮将指针调到没有电台的位置，并且将音量开大。用一只老式手电筒靠近收音机，一下一下地按动它的开关。在电路通、断的瞬间，收音机会随着发出“咔、咔 ”声，这是什么原因
2.将这个收音机贴近一个调光台灯，旋动调光旋钮使灯光变亮，收音机立刻发出持续的“嘎、嘎 ”声，这又是什么原因
如果说上述实验中收音机接收的是电磁波，那就表明在两种情况下都产生了电磁波。第一种情况是手电筒中的电流时有时无，发生了变化，第二种情况是台灯中的电流发生了变化。所以，我们可以得到结论：变化的电流能在周围的空间中产生电磁波。
在电台中，采用专门的电子器件和电路来产生变化得非常快的电流，这种电流称为振荡电流。将振荡电流送入电台的发射天线，就会在天线周围的空间中激起电磁波，并传向远方。
振荡电流是一种周期性变化的电流，变化的快慢用频率表示。频率的国际单位是赫兹(Hz)。物理学的研究表明，只有频率很高的电流产生的电磁波才能传到远方， 因此表示电磁波的频率要用较大的单位， 如千(kHz) 、兆赫(MHz) 、吉赫(GHz) 。
1kHz=103Hz；
1MHz=106Hz；
1GHz=109Hz。
电磁波是一个大家族。红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，都是家族中的成员，只是它们各有不同的波长和频率范围，如图所示。
通常用于广播、电视和移动电话的电磁波叫作无线电波，它包括长波、中波、短波和微波。无线电波的频率大体在几百千赫至几千兆赫这个范围内(如下表）。例如北京人民广播电台新闻台的频率为中波(AM) 828kHz和调频(FM) 100.6MHz。
我国无线电波频段的分配
你知道吗
电磁波的发现
电磁波的发现归功于德国物理学家赫兹和英国物理学家麦克斯韦。1864年，麦克斯韦预言了电磁波的存在。20年后，赫兹通过实验验证了麦克斯韦的预言。从此，一项划时代的新技术——无线电技术诞生了。不久，各国的学者纷纷开始研究如何利用电磁波作为无线传输信息的工具。1894年，电磁波进入了通信领域，开创了通信的新时代——无线通信。
赫兹虽然只活了短短37年，却做出了两大贡献：一是在实验上证实了麦克斯韦预言的电磁波；二是发现了光电效应。
（二）电磁波的传播
声波的传播需要介质(例如空气)，电磁波的传播也需要介质吗 无须亲自做实验，只要想一想，太空中的航天员和火星探测器都能够依靠电磁波和地球上的指挥控制中心进行联络，就能知道电磁波可以在真空中传播。
物理学的研究表明：电磁波在真空中传播的速度，约为3×108m/s。在空气中传播的速度与在真空中非常接近。
除了频率、波速(波的传播速度)以外，描述波的物理量还有波长。如图所示显示了某个水面波峰波的纵截面，相邻两个波峰(或波谷)间的距离叫作波长。
科学窗
波长、频率与波速的关系
波速与波的频率、波长的关系是
波速=波长×频率
用 表示电磁波的频率，λ表示电磁波的波长，c表示电磁波速，则有 =λ 。
在波速一定的条件下，频率越高，则波长越短。用图所示的水面波实验可以观察这个规律。在一个较大的平盘中或者在较大的水池中，用细杆头部连续点击水面中央，间隔的时间要均匀，但是一次较慢，另一次较快，即两次点击的频率不同，你就会看到两次形成的水波的波长不同。
三、总结反思，超越自我
1. 变化的电流能在周围空间中产生电磁波。
电磁波既可以在介质中传播，也可以在真空中传播。
2.电磁波家族中，所有电磁波的传播速度都一样，即c＝3×108 m/s。
雷达发射和接收电磁波。隐形飞机降低反射面和吸收电磁波。
广播、电视和移动电话是无线电磁波。电磁波过量照射对人体有害。
四、板书设计，整合提升
1. 变化的电流能在周围空间中产生电磁波。
电磁波既可以在介质中传播，也可以在真空中传播。
2.电磁波家族中，所有电磁波的传播速度都一样，即c＝3×108 m/s。
雷达发射和接收电磁波。隐形飞机降低反射面和吸收电磁波。
广播、电视和移动电话是无线电磁波。电磁波过量照射对人体有害。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列用电设备不是利用电磁波的是（ ）
A. 收音机
B. 电视机
C. 无线手机
D. 有线电话
2．下列用电器和通信设备，不是利用电磁波工作的是( )
A.电冰箱
B.移动电话
C.微波炉
D.电视剧
3. 2023年10月31日，神州十六号飞船从中国空间站安全返回地面，宇航员与北京航天指挥中心的通信主要依靠( )
A.电磁波
B.声波
C.超声波
D.次声波
4．电磁波不需要介质也能向外传递能量，形成电磁辐射。电磁辐射对人体健康影响已引起人们的广泛关注。以下活动几乎不会对人产生电磁辐射的是( )
A.使用手电筒
B.玩电脑游戏
C.接听手机
D.紧靠工作着的微波炉
5．下列说法不正确的是( )
A. 雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的专用设备
B. 雷达同时具有发射和接受电磁波的功能
C. 隐形飞机所谓的“隐形”，是变得无影无踪
D. 雷达可以测定目标的方位和距离
参考答案1.D；2.A；3.A；4.A；5.C。
六、作业：P174.T1
课外作业P175.T2、T3、T4。
P175阅读材料 微波炉
教学反思：
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