6.4《电磁波及其应用》课时教案（表格式）-2025--2026年粤教版高中物理必修第三册

6.4《电磁波及其应用》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 粤教版高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节课选自粤教版高中物理必修第三册第六章第四节《电磁波及其应用》，是电磁学知识体系中的重要组成部分。教材从麦克斯韦电磁场理论出发，系统阐述了电磁波的产生、传播特性及其在现代科技中的广泛应用。内容结构清晰，由理论推导到实际应用层层递进，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。通过学习，学生不仅能掌握电磁波的基本规律，还能理解其在通信、医疗、遥感等领域的关键作用，为后续学习现代信息技术打下基础。
学情分析
高二学生已具备一定的电磁学基础知识，如电场、磁场、电磁感应等内容，并初步了解波动的基本特征。但对抽象的电磁场理论仍存在认知困难，尤其是“变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场”这一核心思想难以直观理解。此外，学生虽日常接触手机、Wi-Fi等电磁技术产品，却缺乏对其工作原理的科学认识。因此教学中需借助实验演示与生活实例增强感性认识，利用类比法化解抽象概念，激发探究兴趣。同时应关注学生思维由形象向逻辑过渡的特点，引导其建立物理模型，发展科学推理能力。
课时教学目标
物理观念
1. 理解电磁波是由相互垂直且同相振荡的电场和磁场在空间中以波的形式传播形成的，知道电磁波是一种横波，能够在真空中传播。
2. 掌握电磁波谱的组成，能够区分不同波段（如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线）的主要特点及典型应用领域。
科学思维
1. 能够运用麦克斯韦电磁场理论解释电磁波产生的机理，构建“变化的电磁场→电磁波辐射”的逻辑链条，提升抽象建模与因果推理能力。
2. 通过对电磁波谱的学习，学会分类比较不同电磁波的频率、波长与能量关系，形成系统化、结构化的知识网络。
科学探究
1. 通过观察LC振荡电路实验或模拟动画，描述电磁波发射的过程，提出关于电磁波传播条件的可检验问题，并设计简单方案进行验证。
2. 利用小组合作方式查阅资料，分析某一类电磁波（如微波或X射线）在现实生活中的具体应用场景，归纳其技术优势与潜在风险。
科学态度与责任
1. 认识到电磁波技术对人类社会发展的重要推动作用，增强科技服务于社会的责任意识，树立正确的科学技术观。
2. 关注电磁辐射的安全使用问题，能在生活中合理规避过度暴露于高强度电磁环境的风险，养成科学理性的生活态度。
教学重点、难点
重点
1. 电磁波的产生机制与传播特性，理解其无需介质可在真空中传播的本质。
2. 电磁波谱的构成及其各波段的应用实例，建立物理知识与现实生活的联系。
难点
1. 麦克斯韦电磁场理论中“变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场”的抽象概念理解。
2. 从宏观现象中抽象出电磁波作为能量传递载体的物理图像，克服“看不见、摸不着”的认知障碍。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、讲授法、合作探究法、多媒体辅助教学
教具准备
多媒体课件、LC振荡电路演示仪、收音机、红外遥控器、紫外线灯、X射线片样本（图片）、电磁波谱挂图
教学环节 教师活动 学生活动
创设情境，导入新课
【5分钟】 一、生活现象引入，激发认知冲突 （一）、播放视频片段：城市夜景中的无线信号传输场景
教师播放一段精心剪辑的城市夜景视频：高楼林立间闪烁着无数灯光，空中隐约可见虚拟的信号波纹扩散，手机正在接收信息，无人机在飞行中传回画面，卫星在轨道上运行……背景音乐渐弱，教师缓缓提问：“同学们，请问你们有没有想过，这些设备之间是如何实现‘隔空对话’的？我们手中的手机没有插线，却能打电话、上网、看视频，这背后究竟隐藏着怎样的物理奥秘？”
紧接着，教师拿出一个关闭屏幕的智能手机，将其靠近一台正常工作的收音机，突然播放一段音频，学生会听到明显的电流干扰声。“听到了吗？这就是电磁波在‘说话’。”教师继续引导：“虽然我们看不见它，但它每时每刻都在我们身边穿梭，就像空气一样无处不在。那么，这种神秘的‘无形之手’到底是什么？它是如何产生的？又是怎样传播的呢？”
（二）、回顾旧知，搭建思维桥梁
教师在黑板上快速画出两个基本物理图示：一个是通电直导线周围的环形磁场（安培定则），另一个是闭合线圈在磁场中运动产生感应电流（法拉第电磁感应定律）。然后提问：“我们已经知道，电流可以产生磁场，而变化的磁场又能在线圈中激发出电流——也就是电动势。那么，如果我们将这两个过程连接起来会发生什么？”
教师进一步设问：“假如有一段导线中通有迅速变化的电流，它会产生迅速变化的磁场；这个变化的磁场又会在邻近空间激发出变化的电场；而这变化的电场是否又会再激发出新的变化磁场？如此循环往复，会不会有一种能量就这样脱离源头，在空间中自行传播出去？”
此时，教师郑重介绍：“19世纪60年代，英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦正是基于这样的深刻思考，提出了划时代的电磁场理论，并预言了一种新型波动的存在——这就是今天我们所要学习的主题：电磁波。” 1. 观看视频，感受现代通信技术的神奇。
2. 听到干扰声后产生好奇，思考信号的来源。
3. 回忆电磁感应相关知识，尝试理解电与磁的相互转化。
4. 在教师引导下进入探究状态，期待揭开电磁波的面纱。
评价任务 现象感知：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
旧知迁移：☆☆☆
设计意图 通过真实生活情境引发学生的认知冲突，激发探究欲望。利用视觉与听觉双重刺激增强代入感，使抽象概念具象化。同时通过复习电磁感应规律，为理解麦克斯韦理论提供认知支架，帮助学生构建“变化的电磁场→电磁波”的逻辑起点，体现“从经验到理论”的科学思维路径。
新知讲授，建构概念
【15分钟】 一、讲解麦克斯韦电磁场理论的核心思想 （一）、系统阐述“位移电流”假说与电磁波预言
教师结合PPT展示麦克斯韦的生平简介及其科学贡献，强调他在1864年发表的论文《电磁场的动力学理论》中提出的四大方程组（不展开数学形式，仅说明其统一性）。重点讲解他为完善安培定律而引入的“位移电流”概念：即变化的电场等效于一种“电流”，也能产生磁场。这一突破性设想打破了“只有传导电流才能产生磁场”的传统观念。
教师用动态动画演示：在一个平行板电容器充电过程中，尽管两极板之间没有自由电荷流动（即无传导电流），但由于极板上的电荷量随时间变化，导致极板间的电场也在持续变化，这种变化的电场就如同一股“虚拟电流”——位移电流，它同样能激发环绕的磁场。这样，即使在真空中，只要存在快速变化的电场，就能产生变化的磁场，进而又激发出新的变化电场……如此交替传播，形成自维持的波动——电磁波。
（二）、解析电磁波的产生条件与传播特性
教师指出：“要有效发射电磁波，必须满足两个条件：一是要有高频振荡的电流源，二是要有开放式的天线结构。”接着展示LC振荡电路模型：当电容器放电时，电流流过电感线圈储存磁能；随后磁能又转化为电能重新充电，形成周期性振荡。但在封闭的LC回路中，电磁能量主要在元件内部来回转换，辐射极少。
教师通过动画对比演示封闭LC电路与开放振子天线的区别：将电容器两极板拉开、导线伸展成直线状，形成偶极子天线。此时电场和磁场更易向周围空间扩展，从而实现高效的电磁波辐射。并强调：“电磁波是横波，电场E、磁场B和传播方向v三者互相垂直，符合右手螺旋定则。”
教师补充：“最令人惊叹的是，麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，还计算出其传播速度等于光速c≈3×10 m/s。由此他大胆推测：光本身就是一种电磁波！这一结论后来被赫兹实验证实，实现了物理学史上一次伟大的统一——光学与电磁学的融合。” 1. 聆听讲解，理解位移电流的物理意义。
2. 观察动画，认识电磁波自我维持的传播机制。
3. 对比封闭与开放电路，理解高效辐射的条件。
4. 建立E、B、v三矢量垂直的空间想象。
评价任务 理论理解：☆☆☆
图像构建：☆☆☆
历史认知：☆☆☆
设计意图 通过讲述科学史实，让学生体会理论创新的艰难与伟大，培养科学精神。采用动画模拟抽象过程，降低认知难度。强调“变化的电场产生磁场”这一非直观规律，帮助学生突破思维瓶颈。通过对比分析突出天线结构的重要性，深化对电磁波发射机制的理解，体现物理模型的建构过程。
实验观察，验证理论
【8分钟】 一、演示赫兹实验简化版，直观感受电磁波存在 （一）、现场演示火花隙发射与接收装置
教师取出一套简易赫兹实验演示装置：左侧为高压感应线圈连接一对金属小球（发射器），中间留有微小间隙；右侧为一个环形导线两端也留有微小间隙（接收器），整个装置置于讲台中央。
教师接通电源，高压击穿发射端空气产生明亮火花，同时引导学生仔细观察接收环两端是否出现微弱火花。“请大家安静观察！现在我打开电源……看到了吗？接收器那边也有火花闪现！”教师提醒：“这说明即使没有导线连接，能量也跨越了空间传递了过来。这就是电磁波在起作用！”
随后，教师改变接收环的方向，当环面与发射器垂直时，火花消失；旋转至平行位置，火花重现。教师解释：“这说明电磁波具有偏振性，只有当接收天线方向与电场振动方向一致时，才能有效接收信号，再次证明电磁波是横波。”
（二）、拓展体验：多种电磁波感知实验
教师依次演示：
1. 使用红外遥控器对准收音机麦克风按下按钮，学生听到“嘀”声，说明红外信号被接收并转换为声音；
2. 打开紫外线灯照射荧光物质，展示其发光效应；
3. 展示X射线拍摄的人体骨骼图像（投影），介绍其穿透能力；
4. 播放一段雷达扫描动画，解释微波测距原理。
教师总结：“刚才我们看到的、听到的、甚至医学影像中使用的，都是不同频率的电磁波。它们共同构成了一个庞大的家族——电磁波谱。” 1. 观察火花现象，确认电磁波的能量传递。
2. 注意接收器方向变化对信号的影响。
3. 参与互动，体验不同电磁波的存在形式。
4. 初步建立电磁波谱的整体印象。
评价任务 现象观察：☆☆☆
规律归纳：☆☆☆
实证意识：☆☆☆
设计意图 通过经典实验再现，让学生亲历“理论预测—实验验证”的科学过程，增强对电磁波真实性的认同感。利用方向性实验揭示横波特性和偏振现象，强化空间观念。多感官体验不同波段电磁波的应用，打破“电磁波=无线电”的片面认知，为后续学习电磁波谱奠定感性基础，体现“做中学”的探究理念。
合作探究，深化认知
【10分钟】 一、分组任务：绘制电磁波谱图谱并分析应用 （一）、发布探究任务与分工要求
教师将全班分为六个小组，每组分配一个电磁波波段进行深入研究：第一组——无线电波；第二组——微波；第三组——红外线；第四组——可见光；第五组——紫外线；第六组——X射线与γ射线。发放统一格式的研究表格，包含项目：波长范围、频率范围、主要产生方式、典型应用、安全注意事项。
教师提供资源支持：教室电脑已打开预设网页链接，包含权威科普网站、国家气象局雷达图、医院放射科介绍页面、天文望远镜观测资料等。允许学生使用平板查阅信息，限时8分钟完成资料整理与汇报准备。
（二）、指导探究过程与思维引导
教师巡视各组，适时介入指导。例如提醒第一组同学注意AM/FM广播的区别；建议第二组关注微波炉加热原理与卫星通信；提示第三组联系夜视仪与体温检测；鼓励第四组思考颜色与波长的关系；引导第五组讨论防晒霜的作用机制；启发第六组比较X光拍片与CT扫描的不同。
特别强调：“不仅要列出用途，还要思考：这项技术解决了什么实际问题？它的优势在哪里？是否存在潜在危害？我们应该如何科学使用？”引导学生从技术、伦理、安全多维度审视科技应用。
（三）、组织成果展示与互评交流
时间到后，邀请每组代表上台投影展示研究成果，每人发言不超过90秒。其他小组认真倾听并记录要点，准备提问或补充。教师在黑板上同步绘制完整的电磁波谱示意图，随着各组汇报逐项填写关键信息。
例如，当第五组汇报紫外线时，教师补充：“适量紫外线有助于人体合成维生素D，但过量照射会导致皮肤癌变。澳大利亚因臭氧层稀薄，紫外线强烈，政府长期推行‘Slip, Slop, Slap’防护运动——穿衣服(Slip on a shirt)、涂防晒霜(Slop on sunscreen)、戴帽子(Slap on a hat)。”以此渗透健康教育。 1. 小组分工协作，查阅指定波段资料。
2. 整理关键参数与应用场景。
3. 准备简洁明了的汇报内容。
4. 上台展示并回应同学提问。
评价任务 信息提取：☆☆☆
合作表现：☆☆☆
表达清晰：☆☆☆
设计意图 通过合作探究任务驱动深度学习，培养学生的信息素养与团队协作能力。设置结构化研究框架，引导学生系统梳理知识。结合现实生活案例，促进知识迁移应用。鼓励批判性思考科技利弊，落实科学态度与社会责任的培养目标。师生共建知识图谱，增强课堂参与感与成就感。
课堂总结，升华主题
【7分钟】 一、结构化归纳与情感升华 （一）、系统梳理本课核心知识脉络
教师站在黑板前，手指完整的电磁波谱图，带领学生回顾：“今天我们沿着麦克斯韦的思想足迹，揭开了电磁波的神秘面纱。我们知道了：变化的电场和磁场相互激发，可以在真空中以光速传播，形成电磁波。它不需要介质，是一种横波，携带着能量与信息穿越空间。”
接着逐一指认各波段：“从波长最长的无线电波，到用于通信的微波，再到我们能感受到热量的红外线，眼睛能看到的可见光，能使皮肤晒伤的紫外线，穿透力极强的X射线，直至源自原子核内部的γ射线——它们本质上都是电磁波，只是频率不同，因而表现出迥异的性质与用途。”
（二）、引用名言，升华科学精神
教师深情地说：“爱因斯坦曾高度评价麦克斯韦的工作：‘这是自牛顿以来，物理学中最深刻、最富有成果的变革。’的确，正是这位未曾亲手做过赫兹实验的理论家，用笔尖预言了一个全新的世界。他的成功告诉我们：严谨的数学推导与深刻的物理洞察，足以穿透表象，触及宇宙运行的深层规律。”
最后，教师以一句富有诗意的语言结束：“在这个万物互联的时代，每一通电话、每一次导航、每一张医学影像的背后，都跃动着电磁波的身影。它们无声无息地穿行于天地之间，连接着人与人、心与心。让我们怀着敬畏之心去理解自然，用智慧之光照亮前行之路，做一名既有科学头脑又有社会责任感的现代公民。” 1. 跟随教师回顾知识体系。
2. 理解电磁波谱的整体结构。
3. 感受科学巨匠的思想力量。
4. 升华对科技与人文关系的认识。
评价任务 知识整合：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
价值认同：☆☆☆
设计意图 通过结构化总结帮助学生形成系统的知识网络，强化记忆。引用科学家评价提升课程的文化厚度，激发学生对理论物理的敬仰之情。结尾融入科技人文视角，引导学生思考科技进步与人类福祉的关系，实现“知识—能力—价值观”的有机统一，达到激励性与升华式总结的双重效果。
作业设计
一、基础巩固题
1. 下列关于电磁波的说法中正确的是（ ）
A. 电磁波不能在真空中传播
B. 电磁波是纵波，传播方向与电场方向相同
C. 变化的电场一定产生变化的磁场
D. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了它
2. 按照波长由长到短的顺序排列以下电磁波：
① X射线 ② 红外线 ③ 可见光 ④ 无线电波 ⑤ 紫外线 ⑥ γ射线 ⑦ 微波
正确排序为：_____________________________________
二、应用拓展题
3. 请查阅资料，简述微波炉加热食物的原理，并解释为什么微波炉的外壳要用金属网屏蔽？
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
三、实践探究题
4. 设计一个小调查：采访三位家人或邻居，了解他们每天使用哪些依赖电磁波的技术产品（如手机、Wi-Fi、电视、微波炉等），并询问他们是否担心电磁辐射问题。根据调查结果写一份200字左右的小报告，谈谈你对“便利与安全”的看法。
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
【答案解析】
一、基础巩固题
1. D 【解析】A错误，电磁波可在真空中传播；B错误，电磁波是横波；C错误，均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非“一定变化”；D正确，符合科学史实。
2. ④⑦②③⑤①⑥ 【解析】按波长从长到短依次为：无线电波 > 微波 > 红外线 > 可见光 > 紫外线 > X射线 > γ射线。
二、应用拓展题
3. 微波炉利用频率约为2.45GHz的微波照射食物，水分子在此频率下共振吸收能量，转化为热能从而加热食物。金属网起到法拉第笼作用，阻止微波泄漏，保护使用者免受辐射伤害。
板书设计
6.4 电磁波及其应用
【左侧主板书】
一、电磁波的产生
变化的电场 → 变化的磁场 → 新的变化电场 → ……
↑　　　　　↑　　　　　↑
位移电流假说 —— 麦克斯韦理论 —— 自我传播
二、电磁波的特性
1. 横波：E ⊥ B ⊥ v（右手螺旋）
2. 真空中传播速度 c = 3×10 m/s
3. 无需介质，携带能量与信息
三、电磁波谱（从左到右：波长减小，频率增大）
[文本图示]
无线电波 — 微波 — 红外线 — 可见光 — 紫外线 — X射线 — γ射线
通信 雷达 热效应 视觉 杀菌 医疗 核反应
加热 晒伤 消毒 探伤 治疗
教学反思
成功之处
1. 通过城市夜景视频与手机干扰实验创设真实情境，有效激发了学生的学习兴趣与探究动机，课堂氛围活跃。
2. 结合麦克斯韦科学史与赫兹实验演示，增强了理论的可信度与感染力，帮助学生理解抽象概念。
3. 分组探究电磁波谱的应用，促进了合作学习与信息整合，学生汇报精彩纷呈，展现了良好的表达能力。
不足之处
1. 实验环节受限于设备精度，部分后排学生未能清晰观察到接收火花，影响直观体验，今后可考虑使用高清摄像头投屏放大。
2. 探究时间略显紧张，个别小组未能充分展开讨论，下次可提前布置预习任务，提高课堂效率。
3. 对电磁污染与防护的讨论尚不够深入，可在作业中增加相关阅读材料，延伸学习深度。