人教版 (2019)必修 第三册4 电磁波的发现及应用教学设计

电磁波的发现及应用 教 案

【教学目标与核心素养】

1．知道麦克斯韦电磁理论

2．知道什么是电磁场和电磁波

3．知道电磁波谱，直到电磁波有能量

【教学重点】

1．麦克斯韦电磁理论

2．电磁波谱

【教学难点】

1．麦克斯韦电磁理论

【教学过程】

复习：

1．电磁感应。

2．感应电流产生的条件。

引入：电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式不断发展，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实，电磁波是如何发现的呢？

【新课教学】

一、电磁场

1．知识回顾

法拉第电磁理论创造性的提出“力”和“场”的概念来描述电荷、磁体、及电荷与磁体间的相互作用。

“场”的概念使人们对物质概念的认识提升到新的高度，及物质存在的两种形态：实物与场，法拉第的“力”和“场”如何用数学语言精确描述呢？

英国物理学家麦克斯韦系统地总结了人类直至19 世纪中叶对电磁规律的研究成果，创造性的建立了经典电磁场理论，该理论又称为麦克斯韦电磁理论2．电磁理论的两大支柱

⑴变化的磁场产生电场（涡旋电场）

①根据电磁感应现象，在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路里会产生感 应电流，由此麦克斯韦设想，若线圈所在空间没有闭合线圈，也会产生感应电场。

思路：磁场的变化      感应电流      电荷的定向移动      电场的存在

②分析

  若磁场稳定，不会产生电场。

若磁场均匀变化，产生稳定的电场。

  若磁场不均匀变化，产生变化的电场。

麦克斯韦从对称的思想出发，既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也能产生磁场。

⑵变化的电场产生磁场

①理论分析：

英国物理学家麦克斯韦首先提出“位移电流”的假设。位移电流来源于电场的变化，与传导电流不同，它不是电荷作定向运动的电流，它不产生热效应、化学效应等。继电磁感应现象发现之后，麦克斯韦的这一假设更加深入一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。根据电流的磁效应，位移电流周围也存在磁场。

②分析

若电场稳定，不会产生磁场。

若电场均匀变化，产生稳定的磁场。

  若电场不均匀变化，产生变化的磁场。

3．定义：电场产生磁场，磁场产生电场，它们相互联系，形成一个不可分割的统一体，称为电磁场。

二、电磁波

1．定义：如果在在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又产生新的变化的电场，不断交替产生，由近及远的向周围传播。从理论上预言了电磁波的存在。

2．波速：电磁波的速度等于光速。

3．光的电磁理论（光的电磁说）：光是以波动形式传播的一种电磁振动。

简单说：光是一种电磁波。

1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路。

三、电磁波谱

我们通常所说的，无线电波、光波各种射线，如红外线、紫外线、X射线、γ射线等，都是电磁波。这节课我们就来学习电磁波谱中各种电磁波的特点和主要作用。

1．学生阅读教材P121，回答什么是波峰、波谷、波长、波速、频率，并找出它们之间的关系。

①波峰：在一列波中，凸起的最高处叫作波峰

②波谷：在一列波中， 凹下的最低 处叫作波谷。

③波长：邻近的两个波峰 （或波谷） 的距离叫作波长，符号：λ。

④频率：单位时间内，通过波峰（或波谷）的个数，符号：f。

⑤波速：单位时间内，波传播的距离称为波速，描述波传播快慢的物理量。

⑥关系：光速用符号c表示，则有：

学生阅读教材P121，回答什么是电磁波，电磁波家族中，主要有哪些种类？波长最长的是什么？波长最短的是什么？他们主要在哪些方面有应用？

2．电磁波谱：按电磁波按照波长或频率大小的顺序排列成谱，就叫电磁波谱。电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。波长最长的是无线电波中的长波。波长最短的是γ射线。

3．应用：

无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输；

红外线可以用来加热理疗；

可见光让我们看见这个世界，也可以用于通信；

紫外线可以消毒，X射线片可以用于诊断病情；

γ射线可以摧毁病变的细胞

四、电磁波的能量

阅读教材P122，了解电磁波的物质性，具有能量的例子。

（1）哪些证据能够说明电磁波具有能量？

（2）怎样理解电磁波是一种物质？

1．物质性：电磁波是一种物质

2．电磁波具有能量

3．应用：用微波炉来加热食物；无线通信等。

五、电磁波通信

阅读教材相关部分，了解。

例：完成课后练习与应用2题、3题。

小结：

作业：