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第十章 电磁波与信息技术第1节 神奇的电磁波 【教学目标】一、知识与技能1 认识到电磁波是一种波动;2知道光是电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。二、过程与方法1通过动手做,体会探究过程和科学方法的重要性;2通过观察,体会人类对电磁波的利用。三、情感、态度和价值观1在实际操作过程中,培养学生观察与尝试操作的科学学习兴趣;2通过观察与动手做,使学生认识到物理世界的神奇,进一步了解物理应用于社会生产与生活的壮观图景,初步形成应用意识。 【重点难点】重点:电磁波的概念、分类。难点:电功率的波长、频率与光速的关系。 【教学方法】观察实验法、活动讨论法【教学手段】多媒体、讲解【教学时间】1课时【教学过程】 教师活动设计 学生活动设计 一、引入新课 播放视频文件,内容包括:人通过收音机收听广播节目;用遥控器打开电视机;电视塔向全国各地传递电视节目信号;通过手机与别人联系;“勇气号”火星探测器向地球发回图像信号 教师:同学们,你们知道在这些现象中,人们是通过什么传递信号的吗? 学生观看视频,思考。 通过阅读教材,或者根据以往经验,得出答案:通过电磁波传递信号。 二、认识电磁波 教师根据学生的回答,作出总结并提问:在以上现象中,人们通过电磁波进行联系。那么,什么是电磁波呢?它跟我们接触过的水波、声波有什么相同的地方?又有什么不同呢? 教师:下面,就先让我们来认识,什么是电磁波。拿出一个收音机、一根导线和一节电池。进行如教科书图 10 1 2 的实验,并让学生自己动手,“听一听”电磁波。实验中需注意:把收音机调至没有节目的位置。引导学生观察过程中的几个细节:什么时候,“听”到的电磁波信号最大?当导线与电池正极完全接触或者完全脱离时,电磁波信号如何? 教师:电磁波其实并不神秘,刚才我们通过收音机收听到的就是电磁波。通过刚才我们的观察,你发现有什么规律呢? 请一些学生进行回答。 教师总结:水波的形成,是因为波源位置的水面受到了扰动;声波的形成,是由于声源发生了振动。我们知道,电流周围存在磁场,如果电流发生了变化,它周围的磁场也会发生变化;而磁是能生电的这样循环下去,就形成了波动,这就是电磁波。刚才的实验现象也清楚地告诉我们: 电流的变化,会激起电磁波。 解答学生的疑问。 学生进行思考,并作小范围的讨论。 学生参与此实验,动手操作,并考虑教师提出要注意的几个细节。 学生讨论,并得出一个粗浅认识:当导线刚刚接触或者刚刚脱离电池正极的时刻,电磁波信号最大。 学生对教师的总结提出自身疑问,请教师解答。 三、电磁波谱 展示水面的波动过程,以及简约的波动图像。 提问:这是水波的波动过程,当水面的这一点(波源)振动一个来回时,我们可以看到,整个波形向前移动了一定距离。物理上把这个距离称为“波长”,而把单位时间波源振动的次数称为“频率”,在声学的学习中,我们已经接触到了这些概念。那么电磁波也是一种波动,它的“波长”和“频率”是多少呢? 教师:带着这个问题,我们再来仔细观察我们手上的收音机。 展示手中的收音机,并引导学生观察外壳上标注的数字。 提问:这些数字表示的什么意思呢? 转动调谐按钮,并收听到一个电台节目。(最好是自己知道这一节目的频率,如中央人民广播电台,中波 1161 kHz ) 教师:收音机是一个接收电磁波的装置,它能够接收一定频率范围内的电磁波。载有不同广播节目的电磁波信号的频率是不一样的,我们在收音机的外壳上看到的刻度盘,标注的就是电磁波的频率。我们现在收听的节目来自中央人民广播电台,它的信号频率是 1161 kHz 。 提问:由此,大家想想,电视节目的频道是什么回事呢? 学生思考 , 阅读教科书内容并讨论。 学生此时得到的答案一般是盲目的。 学生观察,并猜测。 提出自己的疑问。 学生回答:各个频道的电磁波频率也不一样。 教师:电磁波的波动是有频率的。我们根据频率,把声波分为了哪三部分? 教师:那么,根据频率划分,你知道吗,电磁波是一个庞大的家族。 展示电磁波谱(教材图 10 1 5 )、可见光光谱。 教师:这是电磁波的家谱。根据频率,也就是单位时间内振动次数的多少。射线每秒钟振动 10 的 20 次方次,是老大; X 射线每秒钟振动 10 的 18 次方次;紫外线每秒钟振动次数是 10 的 16 次方。我们日常接触的可见光也属于电磁波,它每秒的振动次数大约 10 的 15 次方到 14 次方之间。而用来传递广播、电视信号的电磁波我们常称为“无线电波”,它们每秒振动 1011 到 104次,甚至更少 教师:(引导学生与声波类比),在空气中,超声波、可听声和次声波的传播速度一样吗? 教师:(引导学生与可见光波类比,以求外延至电磁波)蓝光、红光、紫光,它们在真空中的传播速度是一样的吗? 教师:可见光是电磁波的一种,不同颜色的光频率不同,但是它们在真空中的传播速度是一样的。而频率与可见光不同的其他电磁波,它们在真空中的传播速度也和各种颜色的光一样,以 c 3.0 105 km/s 的速度传播。 教师:在前面,我们提到了“波长”的概念、“频率”的概念,现在又知道了波的传播速度,根据它们的具体意义,大家能够分析出它们三者的关系吗? 根据学生的回答,总结出 c f ,并说明其中的含义。可以顺便指出,这个式子不仅对电磁波是适用的,对所有的波动,如声波、水波等等,都是适用的。 教师:弄清楚这个式子,我们就可以知道,载有中央人民广播电台第一套节目的电磁波信号的波长了。教师:所谓的中波、短波收音,根据的就是波长的长短来区分的。 学生回答:次声波、可听声和超声波。 学生观察光谱图并思考。学生回答:一样。 学生提出自身疑问,供教师解答。学生以四个人为一组,展开讨论,分析这三个较为陌生概念之间的联系。 学生计算根据公式,计算出其波长。 四、电磁波与我们的生活 教师:电磁波这个大家族,极大地改变了我们的现代生产、生活。正如声波可以传播能量和信息一样,电磁波也具有能量,可以传递信息,并且它传递信息的本领非同小可。现在人们把电磁波广泛地应用于各个领域。 根据教材图 10 1 6 予以简单介绍。 教师:大家还能举出更多的关于电磁波应用的例子吗?纠正学生的错误回答,对正确的举例予以肯定。 讨论、思考并举例。 五、课堂小结 本节课我们认识了电磁波这个大家族,并了解了它的家谱,知道电磁波和声波一样,具有频率,可以按照频率“论资排辈”。另外,电磁波的应用非常广泛,我们将在下一节课中给同学们展示一张广阔的电磁波应用图景。 六、课后练习 完成练习册。 【板书设计】第1节 神奇的电磁波1、认识电磁波 3、电磁波与我们的生活水波相似 应用2、电磁波谱 了解不同波的特性及用途 光c=f【教学反思】
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