第2节 电磁波的海洋
◇教学目标◇
【知识与技能】
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。
【过程与方法】
1.通过演示了解电磁波的存在、电磁波在真空中的传播。
2.通过观察图表,认识电磁波在不同波段有不同的作用。
【情感·态度·价值观】
通过学习电磁波的知识,了解科技为人类带来的便利,养成主动学习科学的习惯。
◇教学重难点◇
【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。
◇教学过程◇
一、新课导入
2013年6月20日,女航天员王亚平在中国首个目标飞行器天宫一号上为青少年授课,讲授失重环境中的物理现象等,成为中国首位“太空教师”。可你知道王亚平是靠什么与地面建立联系,实现信息传递的呢?
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二、教学步骤
探究点1 电磁波是怎样产生的
[阅读课本]P150“电磁波是怎样产生的”
[思考]演示电磁波的产生实验时,你认为有哪些注意事项?
[提示]让电池的负极与一根导线连接,将导线的另一端与正极摩擦,同时将附近的收音机打开。
[思考]为什么旁边的收音机会发出“喀喀”声?
[提示]导线在实验中产生的电磁波被收音机的天线接收到了。
[思考]通过这个实验,你知道电磁波是怎样产生的吗?
[提示]与水波、声波的形成类似,导线中电流的迅速变化会在空间激起电磁波。
[归纳提升]电磁波的产生:当导体或电路中的某处有迅速变化的电流时,在周围空间就会产生向外传播的电磁波。
[思考]电磁波在我们的生活中有哪些应用?
[提示]电磁波就像一艘飞船,可以把声音和图像信息传输到远方。广播电台、电视台及移动电话都是靠它们内部复杂的电子线路产生迅速变化的电流产生电磁波、实现信息传输的。
探究点2 电磁波是怎样传播的
[阅读课本]P151“在一列水波的传播中……电磁波也有自己的频率、波长和波速。”
[思考]木棍在水面上振动,通过使水振动向外传播形成水波。你知道水波在传播的过程中有哪些特征吗?
[提示]有的地方凸起,有的地方凹下,且呈周期性变化。
[归纳提升]凸起的最高处叫做波峰,凹下的最低处叫做波谷,邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫做波长,1 s内有多少次波峰或波谷通过,波的频率就是多少。
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[思考]水波的传播有快慢之分吗?该怎样描述?
[提示]水波的传播也有快有慢,用来描述波传播快慢的物理量叫做波速。
[思考]电磁波也有水波这些特征吗?
[提示]电磁波也有自己的频率、波长和波速。
[阅读课本]P151“声音的传播需要靠……目前公认的数值是c=2.99792458×108 m/s”
[思考]还记得“声音不能在真空中传播”的实验吗?当我们听不到瓶内手机的声音时,我们还能看到手机在闪烁,这说明了什么呢?
[提示]手机依然能接收到信号,说明电磁波可以在真空中传播。
[思考]你能列举电磁波可以在真空中传播的事例吗?
[提示]王亚平在太空授课,太空中没有空气,信息是通过电磁波传播的。
[思考]你知道电磁波在真空中的波速是多少吗?
[归纳提升]科学测量表明,真空中电磁波的波速c=2.99792458×108 m/s≈3×105 km/s。
[思考]电磁波的波速、波长与频率三者之间存在什么关系?
[提示]波速相当于人行走的速度,波长相当于人走一步的距离,频率相当于人每秒钟迈出多少步。
[小结]用λ表示波长,用v表示波速,用f表示频率,则三者间的关系式为v=λf。
[归纳提升]在真空中电磁波的波速一定,所以电磁波的频率与波长成反比关系。波长越长,频率越低;反之,波长越短,频率越高。
[阅读课本]P152“电磁波频率的单位……电磁波的海洋中。”
[思考]电磁波频率的单位是什么?
[提示]电磁波频率的国际单位是赫兹,另外还有两个常用单位,即千赫和兆赫。
[思考]光是不是一种电磁波呢?
[提示]电磁波是一个大家族,可见光只是其中的一小部分。
[思考]观察P152“图21.2—4”,指出无线电波是电磁波的哪一部分?
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[提示]用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫到数百兆赫的那一部分,叫做无线电波。
[思考]观察P152“图21.2—4”你知道电磁波还有哪些应用吗?
[提示]用于通信的无线电波只是电磁波的一部分。除此之外,还可利用γ射线做手术、X射线拍片、紫外线消毒等。
[归纳提升]电磁波是一个大家族,不同的波长就有不同的作用。
[阅读课本]P152“微波炉”
[思考]你知道微波炉是怎么加热食物的吗?
[提示]微波炉内有很强的电磁波,它的波长很短。食物的分子在微波的作用下剧烈振动,使得实物的表面和内部同时加热(水分子共振),从而将电磁波的能量转化为食物的内能。
[思考]我们知道微波炉的外壳是金属的,玻璃上有屏蔽网,可以减小电磁波的泄漏,这能否说明电磁波对人体也有一定的危害呢?
[提示]人体长时间处在电磁波辐射下,容易产生失眠或嗜睡等自主神经功能紊乱症状,还可能会导致视力下降、免疫力降低等症状。
三、板书设计
第2节 电磁波的海洋
1.电磁波的产生
2.电磁波的传播
(1)波峰、波谷、波长、频率、波速
(2)电磁波可以在真空中传播
(3)波长、频率与波速的关系式
3.电磁波的应用
◇教学反思◇
学生很难理解波速、波长与频率三者间的关系,采用类比的方法,通过步速、步长和每秒钟迈出的步数进行类比,可很好地帮助学生理解这一关系。
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