北师大版九年级物理 15.1电磁波 教案

第一节　电磁波
一、教学背景分析
电磁波作为现代通信的重要媒介，被安排在有关通信知识的第一节，为后面的学习奠定基础。学生虽生活在电磁波的海洋中，但对于抽象的电磁波理论，学生没有认知基础，对初中生来说也是较为困难的，本节重点是想让学生了解电磁波的应用对人类生活和社会发展产生的深远影响，对学生进行科学·技术·社会·环境的教育，体现出“STSE”的理念。
介绍电磁波的传播时与声音作对比，利用航天员在太空中交流的事例证明电磁波可以在真空中传播，利用真空罩中的手机做实验，既可以演示真空不能传声，也可以演示电磁波可以在真空中传播。在给出电磁波在真空中的传播速度时，提示学生与光速比较，讨论光与电磁波的联系，对光也是电磁波有一个最初的认识。利用与水波对比的方法，了解电磁波的波长和频率的关系。
学生通过对能量及电学的学习过程，建立了一定的能量观，对电磁波传递能量容易接受。
二、教学目标
1.通过实验了解电磁波的产生和传播，提升探究物理知识的兴趣；
2.知道光是电磁波，以及电磁波在真空中的传播速度；
3.知道波长、频率和波速；
4.了解电磁波的应用及对人类生活和社会发展的影响，深入体会物理学与生活的密切联系，树立将科学服务于人类的意识。
三、教学重点和难点
教学重点：电磁波作为现代通信的基础，鉴于电磁波理论的抽象性和学生认知基础，将了解电磁波的应用对人类生活和社会发展的影响作为本节的重点。
教学难点：电磁波的产生是本节的难点，可通过演示实验来打破学生对电磁波的神秘感，在此基础上分析得出变化的电流产生电磁波。
学生刚刚学完磁现象，对电与磁的联系有一定的了解；电磁波概念比较抽象，学生对电磁波产生的感性认识不足，所以对电磁波产生条件的理解有一定的困难。要让学生透彻认识“电磁波是怎样产生的”，成功的实验是突破的关键。首先展示水波、声波的产生，总结出它们产生时的共同特点。再通过演示实验来展示电磁波的存在及产生，打破学生对电磁波的神秘感。在实验的基础上，启发指导学生建立起电磁波的初步概念。教学时可以充分利用多媒体，使学生能从视觉、听觉等各种感觉器官来体验电磁波。
四、教学过程
1.教学引入
演示实验：
打开收音机收听节目；
使用遥控器打开或关闭教室内的电器；
使用手机和校外的某人通话；
提出问题：这些电器是靠什么传递信息的？
收音机收听节目，遥控器控制电器……它们利用了一种看不见的特殊物质。这种特殊的物质就是电磁波。
过渡：电磁波是怎样产生的？
2.“知识点”教学
电磁波的产生
我们可以用简易的装置产生电磁波。电池组、小灯泡、开关，将它们用导线连成电路。取一台收音机，实验中要利用它检验电磁波的产生。
（1）首先收音机关闭，轻轻闭合开关，小灯泡发光，说明电路中有电流通过，此时并没有其他现象出现；轻轻断开开关，小灯泡熄灭，说明电路中没有电流通过，此时也没有其他现象出现。
（2）然后将收音机打开，调到中波段，用调谐旋钮将指针调到没有电台的位置，并且将音量开大。轻轻闭合开关，小灯泡发光，闭合开关的一瞬间听到收音机发出了“咔”的响声，小灯泡持续工作，收音机的声音仍旧没有明显变化。当把开关轻轻断开的一瞬间，小灯泡熄灭，我们听到收音机发出了“咔”的响声。
引导学生思考以下问题：
①收音机为什么发出“咔咔”声？②收音机何时发出“咔咔”声？③“咔咔”声说明了什么？
收音机发出“咔咔”声，说明它接收到了电磁波，“咔咔”声产生于闭合、断开开关的一瞬间，这说明当电路中的电流从无到有，或从有到无时，即电流变化时，收音机接收到了电磁波，也就是说变化的电流在周围空间产生电磁波。
（3）换用锯条进行实验，锯条上锯齿参差不齐。用导线将电池组的负极与锯条相连接，用另一根导线与电池的正极连接。然后用导线的另一端与锯条的锯齿相摩擦。大家看到，在摩擦的同时，听到了收音机发出了“咔咔”的响声。
通过实验再次引导学生体验：变化的电流能在周围空间产生电磁波。
收音机接收到的电磁波是用变化得非常快的电流产生的，称为振荡电流。变化的快慢用频率表示，频率的国际单位是赫兹（Hz）
1kHz = 103Hz 1MHz = 106Hz
学生阅读课文了解电磁波大家族中的成员，看表15-1了解我国无线电波频段的分配。
电磁波的传播与速度
提出问题：声波的传播需要介质，电磁波的传播也需要介质吗？
电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播。
提出问题：你能设计实验，证明电磁波可以在真空中传播吗？
学生自然类比前面做过的真空铃实验。将手机悬挂在真空罩中，用另一手机拨打，可以看到真空罩中手机的来电显示，然后用抽气机将真空罩中的空气抽到近似真空状态，再次拨打，仍然可以看到真空罩中手机的来电显示，说明电磁波可以在真空中传播。
提问：你还记得声音在空气中传播的速度吗？电磁波的传播速度又是多大呢？
研究表明电磁波在真空中传播的速度约3×108m/s。
通过介绍电磁波发现过程，进行科学史学习，感受数学方法在物理研究中的作用和科学发展的艰难。
英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究成果的基础上，进行了一些大胆假设，用几个公式概括了他对于电磁现象的认识。从这些公式出发，经过数学运算，他发现变化的电磁场将以波的形式向空间传播，这就是我们今天所说的电磁波。他还推导出了电磁波的速度。令人惊奇的是，电磁波的速度与光速相等。于是他断定，光也是一种电磁波！
10年后，德国杰出的青年物理学家赫兹用实验探测到了电磁波。接着他又通过实验证明了电磁波同光波一样具有反射、折射等特性，电磁波的传播速度也与光速相同。赫兹的实验证实了麦克斯韦的伟大预言。
电磁波的波长、频率与波速的关系
除了频率、波速以外，描述波的物理量还有波长。动画播放水波的形成过程，引导学生对比水波的波长从而认识电磁波的波长。阅读科学窗了解电磁波的波速、波长和频率的关系： c=λf。
电磁波的应用
电磁波的利用改变了我们的生活方式和节奏，无论是在商业，还是在军事上都起到了重要的作用，并且在电磁波的应用技术还在飞快地向前发展着，不久的将来我们会从电磁波获得更大的益处。
请同学介绍自己了解到的电磁波的应用。
3.课堂小结
（1）电磁波的产生
（2）电磁波的传播与速度
（3）电磁波的波长、频率与波速的关系
（4）电磁波的应用
4.小练习
（1）“嫦娥二号”从近月轨道向地球传回许多精美月球照片，这些图片经过1.28 s后到达地球，那么地球与月球相距大约为_________km。
（2）中央电视台第一套节目（新闻、综合频道）的中心频率为60.5MHz ，求它对应的波长。
五、教学反思
电磁波作为现代通信的媒介，是了解信息传递的基础。对于抽象的电磁波类比声波、水波进行学习，有利于学生接受。鉴于学生的认知基础，本节将重点放在电磁波的应用上，弱化理论学习给学生带来困难，强调电磁波应用，有助于学生理解科学?技术?社会?环境的关系。
本节通过简便可行的实验演示加层层递进的分析，突破电磁波产生的难点，不论在电磁波产生还是证实电磁波传播是否需要介质的实验设计中利用对比的思想更有利于培养学生的分析能力。
在讲解电磁波在真空中传播的速度与光速相同这个知识点时，利用物理学史的教育功能，通过对麦克斯韦工作的介绍让学生深深体会了作为一种科学研究方法——数学方法在物理学发展中所起到的作用。通过对麦克斯韦预言及10年以后赫兹用实验证实麦克斯韦伟大预言的介绍，让学生体会科学预测的重要性及科学发展的艰难性。
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