第十一章 C 电磁波
【教案设计】上海市杨浦区同济中学陈骅
【教学内容】上海市二期课改教材第十一章 C电磁波（高二）
Ⅰ：教案
一、【教学目的】
知识与技能：
1. 知道电磁波的存在；
2. 知道电磁波的频率、波长、波速，以及相互间的关系；
3. 知道电磁波在生活中的应用
过程与方法：
通过实验的方法，经历实验观察、分析、归纳的探究过程
情感、态度与价值观：
通过对生活中电磁波的了解，感悟科学与生活的互动作用，增强社会责任感和使命感二、教学重点与难点
【教学重点】
各种电磁波的应用
【教学难点】
电磁波的产生
三、【教学准备】
电磁波发生接受器、莱顿瓶2个、收音机、微波炉、防辐射服、PPT课件、小型紫外线验钞器15－20个
四、【教学过程】
第一步：引入
师：我们通过声音(如语言、音乐等)交流思想、表达感情。声音是传播信息的一种重要方式，高一时我们已经学习过，声音是一种机械波，它的实质就是振动的能量在介质中以波的形式进行传播。
今天我们来学习另一种形式的波—电磁波
第二步：主要过程
先请大家看一个小实验：我们有A、B两只莱顿瓶。当
接通感应圈(感应圈是产生高电压的装置)电源，使A的
振子α、b间产生火花，同时将带有氛泡的莱顿瓶B靠
近，可见氖泡发光。那么A和B这两个电路之间没有导
线相连，B的能量是从哪里来的呢？其实B的能量就是
是A通过电磁波的形式传播过来的。
问题：如果说有电磁波的话，为什么我们看不见摸不着呢？那要从电磁波的形成说起。
一、我们首先来了解电磁波是如何产生的。
师：在十九世纪的英国有一位物理学家麦克斯韦，他在分析和总结前人对电磁现象研究成果的基础上，建立了经典电磁理论。指出：变化的电场周围会产生磁场,而变化的
磁场周
围又会
产生电
场,从而
形成了
一个不可分割的统一体,并从发生区域向周围空间传播,就形成了电磁波。
PPT演示电磁波的形成。
师：根据我们几经掌握的电厂和磁场的知识，我们知道电场和磁场都是看不见摸不着的特殊物质，那么有他们组成的电磁波，当然也很难直接观察得到。
下面我们来做一个演示实验：电磁波的发射和接受，说明电磁波的存在。
演示实验：电磁波的发射和接受
师：实验说明电磁波真实存在，而要接受到电磁波信号需要满足两个条件：强度和频率。
强度取决于波源和距波源的距离，以及障碍物的阻碍
频率影响接受电磁波信号的原理有点类似机械波的共振，接收器的频率如果和发射器频率相等，那么电磁波信号就获得最佳接收效果，称为电协振。电谐振也就是电磁现象中的共振现象。使接收电路产生电谐振的过程叫调谐。能够调谐的接收电路叫做调谐电路。
我们的无线电收音机通过调频收听各台的节目就是通过调节接收器的频率，使之和某一电台发出的电磁波频率相同，从而收听该台的节目。
演示：收音机调频。
二、知道了电磁波的存在我们再来了解一下电磁波有那些特性。
和已经学过的机械波一样，电磁波也具有波的特性：
电磁波的频率f，取决于波源
在不同介质中波速不同 v=λ×f
在真空中波速都等于光速 c＝3×108m/s
在真空中电磁波的波长跟频率成反比。
三、电磁波在我们生活中有哪些应用呢？
电磁波和我们现代生活息息相关，在生活中有很多应用。但不同波长电磁波的产生机
理和应用领域常常有很大区别。因此人们常把各类电磁波按波长大小依次排成一列,称为电磁波谱。
若按其波长从小到大依次排列,有：γ射线、X射线、紫外线、可见光(紫、能、蓝、绿、黄、橙、红)、红外线、无线电波(微波、超短波、短波、长波)等。它们都具有电
磁波的共性，但由于它们的性质各不相同,因而也有许多不同的用途。
我们以其中几个为例，来分析一下它们的特性
先来看无线电波。
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在分析和总结前人对
电磁现象研究成果的基础土，建立了经典电磁理论。人类从此
进入了无线电时代。
无线电通信的原理是怎样的呢？
提问：同学们，你们知道我们的手机是如何实现通信的吗？
学生：手机既是个电磁波的接收器，同时也是个电磁波发射器。可见，手机实际上是一部可移动的无线电通信设备。移动的手机与不移动的基地台之间构成了一个可移动的无线通信系统。其工作过程(图14-28)大体是：移动的发话人对手机讲话，手机把声波经变换器转变为电信号，经天线发射出去，载有语言信息的电磁波被基地台接收，经变换器转变为电信号发射给另一移动手机，接收方手机接收电磁波信号，经转换器和发声器转变为声音，为收话人所听到。（教师补充）
2．微波
微波(microwave)波长范围在1×10-3
—1m。微波炉是一种用微波的热效应
来烹调食品的装置。
问：有谁知道微波炉的工作原理吗？
学生答：微波的热效应:微波炉是利用
微波对食品的加热能力来烹饪的。微
波是一种高频电磁波，以每秒24亿次
的频率振动，引起水分子的高速振动、
互相摩擦产生极大的热量，由内而外
地加热。（教师补充）
小实验：用微波炉加热一个小番茄，可以看到由于番茄温度升高而发生爆裂的情况问：那些物质不能使用微波炉加热？
学生答：带金属的、纸制的、密封包装的，等（最好说出原因）
师：分析原因（请学生描述：微波热效应的发现：
产生大功率的微波元件叫磁控管，它是1940年英国伯明翰大学的教授发明的。1945年，正在工作的斯潘塞发现口袋里的巧克力莫名其妙地被融化了。这个在旁人可能毫不经意的事实，却被富于创新意识的斯潘塞抓住了。他排除了巧克力是被体温所融化的可能，意识到使巧克力融化的能量可能来自磁控管发出的大功率微波。也就是说，微波对物体具有加热能力。在当年10月，
他以"处理食品的一种方法"为名申请了专利。当食品放在一个封闭的空间内，并有足够的时间对食品施加微波能量的话，就能对食品进行加工一一烹饪，可达到预定的要求。现在，微波炉在我国已有很高的普及率，其安全、节能、方便、卫生等优点很快获得大众认可，从而逐渐普及到千家万户。）
3．比微波波长更小的是红外线(infraredray)
请学生说说他们对红外线的了解，教师再补充。通常情况下由灼热物体发出的电磁波，其波长范围是0.8×10-6到1×10-3m。它们会导致物体温度的升高。红外电磁波在特定的红外敏感胶片上能形成热成像，是人头部的热成像。
4.可见光(visiblelight)
请学生说说他们对可见光的了解，教师引导，再补充。比红外线波长更小的是可见光。它是能引起人的视觉感觉的电磁波，其波长范围是0.4×10-6到0.8×10-6m。太阳能发出可见光。可见光是由不同比例的七色光(红、橙、黄、绿、蓝、挠、紫)所混合组成。可见光组成了我们眼中五彩斑斓的世界，可见跟我们的生活息息相关，这里就不用多说了。
5.紫外线(ultravioletray)
请学生说说他们对紫外线的了解，教师引导，再补充。比可见光波长更小的是紫外线。当光电流通过两电极间的电离气体时，会产生紫外线。其波长在4×10-8到4×10-7m。太阳光中含有紫外线。紫外线能激发荧光，日光灯就是管内紫外线激发涂在灯管内壁
上的荧光粉而发出的近似日光光谱的照明灯。紫外线也常用在医学上杀菌和防伪技术上。
问：紫外线在生活中还有什么应用吗？
学生答：有一种小型验钞机，它能发射紫外线，若照在纸币上，能显示纸币上的荧光防伪标志。
学生动手操作：体验紫外线能激发荧光的作用。
6.X射线(X-ray)
请学生说说他们对X射线的了解。它是由X射线
管产生的电磁波，波长在10-15到10-7m，X射
线对不同密度的物质有不同的穿透力。在医学上
常用作医疗检查。在飞机场安全检查中，也常用
X射线对行李进行透视查验(图14-35)。
7.γ射线(γ-ray)
请学生说说他们对γ射线的了解。它是放射性物质发出的电磁波,波长在2×10-10m以下。是一种能量很大的光子流。在医疗上用γ射线作为"手术刀"来切除肿瘤,叫做γ刀,有很好的治疗效果。
四、电磁波辐射污染
如何防范：
远离辐射源
适当使用防护工具（防辐射服）
减少辐射的排放
第三步：小结与练习
例：日常生活中微波炉产生的微波频率为2.45GHz，则其波长为。练习：
1、电磁波在不同介质中其传播速度＿＿＿，在真空中的传播速度为＿＿＿＿＿＿，在同一介质中其速度还与频率有关
2、电磁波的波长：________，取决于＿＿＿＿＿＿
3、电磁波具有＿＿＿＿能，电磁波的发射过程就是向外辐射能量、传递信息的过程。附：板书设计
第十一章C. 电磁波
一、电磁波是如何产生的
二、电磁波的特性
1.电磁波的频率取决于波源
2.在不同介质中波速不同 v=λ×f
3.在真空中波速都等于光速 c＝3×108m/s
三、电磁波在生活中的应用
1. 无线电波
2. 红外线
3. 可见光
4. 紫外线
5. X射线
6. γ射线
四、电磁辐射污染
如何防范：
1.远离辐射源
2.适当使用防护工具
3.减少辐射的排放
Ⅱ：教案设计说明
二期课改新教材第十一章 C电磁波这节内容的特点是：教学内容密切联系生活，与当今社会活动紧密结合。在设计教学时，我认为应该利用本节教材内容，突出物理学科的实用性、趣味性、实验性和科学性等特点，进而激发学生的兴趣，引起学生的思考。所以在学习目标的制定上，我将“知识与技能”部分定位比较低，都属“知道”级。对于教学难点的“电磁波的产生”，只是介绍了初步的麦克斯韦电磁场理论，即“变化的电场周围会产生磁场,而变化的磁场周围又会产生电场”、“电磁波是电场和磁场在
空间的传播”。把大部分教学时间安排在电磁波在生活中的应用上。
教学过程中始终以激发学生的兴趣，引起学生的思考为教学指导思想，围绕电磁波在生活中的应用，引进多个演示实验、学生动手实验、多媒体材料、生活中的常用物品等，以求体现“从生活到物理、从物理到生活的思想”
电磁波这节内容在二期课改新教材中，是个“学习包”，对学生的自主学习能力要求比较高。针对我们学校（同济中学）的学生来说，我增加了教材中老师介绍、演示的比例，减小了学生自己查资料的要求。
具体操作时我是这样实施的：
第一步：引入
通过类比的方法，用声波联系电磁波进行引入
第二步：主要过程
1．通过莱顿瓶实验引发问题：A和B两个莱顿瓶之间没有导线相连，B的能量是从哪里来的呢？
回答：其实B的能量就是是A通过电磁波的形式传播过来的。
2．继续引发问题：如果说有电磁波的话，为什么我们看不见摸不着呢？
回答：那要从电磁波的形成说起。简单介绍电磁波是如何产生的。简单的麦克斯韦电磁场理论，结合PPT演示、演示实验：电磁波的发射和接受。说明电磁波的存在。3．理论和实验都说明电磁波真实存在，而要接受到电磁波信号需要满足两个条件：强度和频率。
强度取决于波源和距波源的距离，以及障碍物的阻碍
频率影响接受电磁波信号的原理有点类似机械波的共振，接收器的频率如果和发射器频率相等，那么电磁波信号就获得最佳接收效果，称为电协振。联系实际，我们的无线电收音机通过调频收听各台的节目就是通过调节接收器的频率，使之和某一电台发出的电磁波频率相同，从而收听该台的节目。
演示：收音机调频。
4．知道了电磁波的存在我们再来了解一下电磁波的特性。
5．我们介绍电磁波是因为电磁波和我们现代生活息息相关，在生活中有很多应用。
先介绍电磁波谱，再逐一介绍γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波在生活中的应用。此处是教学重点，应用结合了多个演示实验、师生问答、学生动手实验、多媒体材料、生活中的常用物品等。
6．随着电磁波应用的普及，不能不谈到电磁波辐射污染，和如何防范。这部分教学也要体现出从生活到物理、从物理到生活的思想。
第三步：小结与练习
Ⅲ：教学反思
这节课按照教案上下来感觉效果较好，达到了设计教学时的三维的教学目标，尤其是从学生身边的事物讲起，让学生体会到了物理学确实与我们的生活息息相关，充分展示了物理学科的实用性、趣味性、实验性和科学性等特点，进而激发学生的兴趣，使学生感悟到科学与生活的互动作用，增强社会责任感和使命感。
另一方面，电磁波这节内容在二期课改新教材中，是个“学习包”，对学生的自主学习能力要求比较高。针对我们学校（同济中学）的学生来说，我增加了教材中老师介绍、演示的比例，减小了学生自己查资料的要求。但这样做的目的和结果有矛盾的地方，就是：因为能力差，课时紧，所以由老师包办代替；结果必然导致学生缺乏锻炼，能力得不到提高。希望通过交流，了解到解决这个矛盾的更好的方法