第十一章C學習包——電磁波

1、資源信息表標題第十早C學習包一-電磁波關鍵詞學習包電磁波電磁波譜電磁波波長、頻率和波速關系描述本教學設計包括：一、教學任務分析二、教學目標二、教學重點和難點四、教學資源五、教學設計思路六、教學流程七、教學案例學科高中物理二年級第二冊第十一章C節(jié)語種漢語媒體格式.doc學習者學生資源類型文本類素材課程類型咼中基礎型課程作者蔡鋼單位華東師范大學附屬 東昌中學地址上海市浦東新區(qū)棲霞路34號Emailcgfoller 163。com第十一章 C 學習包電磁波執(zhí)教：華東師范大學附屬東昌中學 蔡鋼一、教學任務分析學習包中電磁波的概念和性質，電磁波的發(fā)射、傳播和接收，電磁波譜,電磁波的應用等知識，是前面所學

2、的電磁學、 機械振動和機械波等知識的繼續(xù)， 并與下一章要學的光的本性一章的 知識相聯(lián)系。本節(jié)的基本概念比較抽象,在教學過程中只做定性的介紹 ,不作深刻的闡述。重點放在對科學探究過程的實踐、科學方法的運用和相關知識的靈活應用上 .學習本節(jié)內容所需準備的知識和技能主要有： （ 1）機械振動和機械波播相關知識 ;（ 2）電 磁學相關知識； （3） DIS 微電流傳感器的使用 .將“電磁波”內容分成若干個子課題，學生分組，并認領探究的課題。通過子課題 1，了解電磁波的形成與傳播 ;通過子課題 2，重點探究電磁波的基本性質；通 過子課題 3，介紹電磁波譜；通過子課題4,了解電磁波的應用、危害和防護。電磁

3、波對人類文明和社會進步有重大的作用，同時也對人類生存環(huán)境造成了不利的影響。 在中學物理課程中引入此內容的學習，既富有時代性，又具有非常重要的現(xiàn)實意義.通過對這些內容的探究學習， 將會激發(fā)學生對現(xiàn)代物理知識和科學的興趣， 增強將科學服務于人類的社會責 任感和使命感。本節(jié)內容采用學習包的形式編寫，以問題為載體，以學生的動手實踐、自主探索、合作交 流為主要的學習方式。通過合作學習、建立“個人小組全班” 、“學生教師學生”三維一 體的動態(tài)過程，共享“集體思維的成果” ，然后通過“學生分組” 、“小組合作” 、“師生合作”解 決有關問題。二、教學目標1、知識與技能（ 1）知道麥克斯韋的電磁場理論及其預言

4、。（ 2）知道電磁波的概念及其形成與傳播過程.（3） 知道赫茲實驗及其意義 .（ 4）知道電磁波波長、頻率和波速關系 ,知道電磁波在真空中的傳播速度和基本特點.（ 5）初步學會用實驗演示電磁波的發(fā)射、傳播和接收。 （6）學會用小實驗，探究電磁波的基本性質.（7）知道電磁波譜 .（ 8）知道電磁波在生產(chǎn)、生活中的應用、危害和防護。2、過程與方法（ 1）通過變演示實驗為學生實驗 ,感受觀察、分析和動手實踐能力的方法。（ 2）通過電磁波發(fā)現(xiàn)過程的物理學史介紹，感受科學發(fā)展的一般過程和方法。3、情感、態(tài)度與價值觀（ 1）根據(jù)子課題研究內容，通過小組成員間明確各自擔任的角色和任務，在探究的過程，體 驗具

5、體分工、合作的愉悅和經(jīng)驗，形成樂于與人合作,并善于與人合作的良好氛圍 .（ 2）通過自主學習、交流討論，實驗展示、創(chuàng)新小實驗交流，激發(fā)探究電磁波性質的興趣， 提高自主探究、歸納總結及大膽創(chuàng)新的能力。（ 3）通過了解電磁波在生產(chǎn)、生活中的應用，激發(fā)對現(xiàn)代物理知識的興趣，增強將科學服 務于人類的社會責任感和使命感。三、教學重點和難點重點：（ 1）電磁波的概念和電磁波的基本性質。（ 2）電磁波波長、頻率和波速關系。（3 ）電磁波譜。（4）電磁波的應用、危害和防護。難點：麥克斯韋的電磁場理論。四、教學資源1、器材 :（ 1）電磁波發(fā)射和接收的實驗：萊頓瓶，電磁波的發(fā)射和接收裝置。（ 2） DIS 實驗

6、電磁波發(fā)射與屏蔽：剃須刀等電磁波信號源，DIS （微電流傳感器，數(shù)據(jù)采集器,計算機等）等。（3）電磁波小實驗展示： 1、電磁波的發(fā)射和接收：手機，無繩電話等；2、電磁波的反射：各種電器的遙控器（比如教室投影儀的遙控器，彩電的遙控器等）； 3、電磁波的屏蔽 :半導體收音機等，金屬飯盒（金屬圓筒等容器） ；4、電磁波的干擾：半導體收音機 ,手機等 ;5、紫外線的應 用 :小型驗鈔機，紫外線消毒柜等。6、微波的熱效應：微波爐，西紅柿，雞蛋等；7、過度微波對動、植物照射的影響：微波爐，綠豆苗，魚眼睛等。7、紅外線的應用：紅外線取暖器，紅外線測溫等 .（4） 其他所需器材 .2、 Internet 網(wǎng)絡

7、、圖書資料等 .3、課件：自制課件、Flash動畫等.4、錄像：有關電磁波的視頻資料。五、教學設計思路本設計的內容主要包括四個方面： 一電磁波的形成與傳播； 二是電磁波的基本性質； 三是電 磁波譜；四是電磁波的應用、危害和防護 .本設計的基本思路是 ：學生分組，在教師的指導下根據(jù)總課題“電磁波”提出系列性問題或 子課題，然后通過自主學習、查找資料、交流討論、探究實驗解決問題,最后進行小結、交流和評價。本設計要突出的重點是 ：電磁波的概念 , 電磁波的基本性質，電磁波譜，電磁波的應用、危害 和防護。方法是：通過子課題 1 的研究，了解電磁場理論、電磁波的形成與傳播、電磁波的發(fā)展 史等；通過子課題

8、 2 的研究 ,運用生活中的器材， DIS 微電流傳感器等研究電磁波的基本性質；通過子課題3的研究，了解不同頻率（波長）的電磁波的物理特性和用途；通過子課題4的研究,了解電磁波對人類文明和社會進步所起的作用及其危害和防護，增強環(huán)境保護意識。本設計要突破的難點是：麥克斯韋的電磁場理論。方法是：將內容定位在定性了解的層面上； 利用多媒體并通過flash課件，模擬變化的電場和變化的磁場產(chǎn)生和傳播過程，變抽象為形象。本設計重視培養(yǎng)學生獲取、搜集、處理、表達信息的能力以及實驗探究，創(chuàng)造發(fā)明的能力.完成本設計的教學任務需 23課時。六、教學流程1、教學流程圖2、流程圖說明情景提出問題指出電磁波不僅對人類文

9、明和社會進步有重大的,激發(fā)學生的興趣和探究欲望課內通過錄像、課件、演示實驗創(chuàng)設情景, 作用，同時也對人類生存環(huán)境造成了不利的影響活動I、活動II分組、確定課題課內聽介紹，看表演，提問題課外通過對學生進行分組、確定子課題及研究內容、明確角色 和任務分工。利用網(wǎng)絡資源和書籍資料，設計實驗方案，制定課題計劃書和進度表?；顒覫II、活動IV 實驗探究課內通過小組內部交流設計方案，實驗探究電磁波的基本性質課外繼續(xù)實驗探究并完成實驗報告，并將搜集到的資料匯總、分析、整合，初步做成ppt、網(wǎng)頁、作品等形式，并回答相關問題?；顒?V 、活動 VI 成果交流 課內通過學生分組展示和交流研究成果， 由教師和學生組

10、成的課題評審團可以用投票的方式 對各組成果進行評議，根據(jù)成果交流情況評出各獎項，進行表彰和鼓勵，點評并提出改進意見課外，讓學生反思學習學習包的過程，做好小結，完成思考與練習?；顒?VII 拓展延伸、關注發(fā)展 介紹幾個電磁波網(wǎng)站的地址， 激發(fā)學生探究電磁波的興趣， 增強將科學服務于人類的社會責 任感和使命感。3、教學主要環(huán)節(jié) 本設計可以分為三個主要教學環(huán)節(jié)：第一環(huán)節(jié)，課前 .通過問題探討、自由組合、資料收集、實驗探究、對研究的初步成果進行 歸納整理，并制作成課件。第二環(huán)節(jié)，課中。學生對制作的作品與研究的成果進行展示、匯報和交流，教師總結評價， 實例分析，并作適當?shù)耐卣寡由?.第三環(huán)節(jié)，課后 .學

11、生在課后小結學習包的學習情況 ,完成課題研究結題報告。七、教學案例（一）問題探討1、學生方面所做的準備 : 學生分組：以自愿組合為主，每 68 人分為一組，每組由一位組長負責。 角色和任務分工：根據(jù)自身的特點 ,自主選擇和承擔對應子課題的各項任務。每一位同 學必須要參與其中的一項任務，不參與的不給分，每組可設資料收集員,整理員、實驗員、課件制作員、展示員 ,組長（兼 ）等?？傌撠熑擞烧n代表擔任 ,負責組織、協(xié)調和交流匯報會主持工作 .課題選題：包括教師指定選題和學生自主選題。 教師可根據(jù)學生的知識水平和研究能力， 可以提供一系列可操作的課題供學生選擇， 也可以由學生自主選擇有興趣、 能操作的課

12、題， 然后 填寫選題意向表 .其他課題需由指導老師主持開題評審會對學生課題研究方案進行評審。2、教師方面所做的準備 創(chuàng)設學習的情境：從本節(jié)課的生活背景出發(fā)，激發(fā)學生學習“電磁波”的興趣 . 編寫課前導學： 學生自主學習應考慮時間的合理性， 高中生課后作業(yè)較多， 為了讓學生 有寬裕的課前自主時間，開展研究性學習.教師應根據(jù)具體要求 ,編寫了“課前導學” ，在“課前導學"中為學生提供了學法指導，針對所學內容，提供一些相關的學習方法讓學生參考，重在引導 學生圍繞重點、難點展開思考，發(fā)現(xiàn)疑點,提高學習效率 .教師搜集選題意向表：按照學生的意向分組，最后宣布分組名單。成立課題評審團 :由每個課

13、題組的一名代表和指導老師組成評審團,一方面對學生開題報告進行評審，另一方面以投票方式對各組交流展示的成果進行評議.根據(jù)成果交流情況評出各獎項，進行表彰和鼓勵，點評并提出改進意見。評價方式 : 評價分為小組自主活動表現(xiàn)、小組班級交流表現(xiàn)、個人參與活動表現(xiàn)三大塊， 從教師評價、學生評價和自我評價三個方面進行 .1 小組自主活動的表現(xiàn)。 包括小組的活動報告，自主活動的步驟安排，有關活動感受的文章，成果照片，考考其他 組的思考題及參考答案的設計等等。 小組的凝聚力，即小組成員的主人翁意識。2 小組班級交流的表現(xiàn). 小組代表的發(fā)揮，包括代表之間的配合默契程度，表達的感染力。 回答其他小組的思考題、參與現(xiàn)

14、場競爭的能力。3 個人參與活動表現(xiàn)。由自我評價和小組成員的評價組成。（二）實踐探究各課題組制定研究方案，自主開展研究活動。學生可以到閱覽室、圖書館或通過上網(wǎng)查 閱電磁波的相關資料。也可以實驗探究電磁波的基本性質還可以利用電磁波的相關知識，進行小制作，小改造和小發(fā)明等。甚至可以走到校外，進行有關電磁波應用的社會 調查研究。以課題組為單位，歸納整理收集到的信息資料，將研究結果以word, Powerpoint、flash、網(wǎng)頁、作品等形式加以總結，便于小結交流。（三）交流小結1、學生分組交流各自課題的研究結果（以下課題供參考）子課題1:電磁波的形成與傳播，包括1）麥克斯韋的電磁場理論及電磁波的形成

15、與傳播：英國物理學家麥克斯韋指出：不均勻變 化的電場周圍會產(chǎn)生不均勻變化的磁場，而不均勻變化的磁場周圍又會產(chǎn)生不均勻變化的電場， 從而形成了一個不可分割的統(tǒng)一體，并從發(fā)生區(qū)域向周圍空間傳播就形成了電磁波。電磁波的傳播速度與光速相等光也是一種電磁波。JamcM ( fork Maxntil (IS31-1S79J2）電磁波發(fā)射與接收的演示實驗：萊頓瓶是在玻璃 圓筒的內外壁都粘上一層銀箔 ，構成一個電容器，能聚集大 量電荷。而與萊頓瓶的內外層銀箔相連接的是兩根金屬棒， 構成一個矩形線框。在圖中當萊頓瓶 A被充電達一定值后， 金屬球間會出現(xiàn)電火花放電，同時向周圍空間發(fā)射電磁波。這時移動萊頓瓶 B矩形

16、線框中的帶有氖管的金屬滑桿，使A、B兩矩形框大小相同時，B就會接收到A發(fā)射的電磁波能量而導致氖管發(fā)光。實驗表明:A和B這兩個電路之間沒有導線相連，B的能量顯然是 A通過電磁波傳播過來的.3）赫茲實驗及其意義：1888年，德國物理學家赫茲用實驗證明了電磁波的存在，它還測定,證實這個速度為光速。了電磁波的波長和頻率，得到了電磁波的傳播速度子課題2:電磁波的性質， 包括4）電磁波的發(fā)展史等。1）電磁波的發(fā)射和接收：無繩電話或手機 相當于一臺電磁波的發(fā)射機或接收器。使用它們，研究形成發(fā)射或接收障礙的原因。2）電磁波的反射：許多家用電器的遙控器，都是用紅外遙控的原 理，但有一個有效使用角度范圍。遙控器不

17、對準電視機，有時也可以調 控電視臺頻道。用一硬紙板作紅外線反射面，反復調節(jié)硬紙板與紅外 線信號間的距離與方向，從遙控效果來體驗電磁波的反射 3）電磁波的屏蔽：打開收音機，調節(jié)某一電臺能聽到清晰播音。然后找一金屬飯盒、金屬鍋或金屬薄膜袋之類的東西，把收音4）電磁波的干擾：在電腦前撥通手機，電腦螢幕閃鑠不已。在打開的收音機前撥通手機 收音機也受到很大的干擾。機放入，全部覆蓋后，聽聽收音效果的變化5）利用身邊器材，自己設計新的實驗內容和方法。子課題3 :電磁波譜，包括1）電磁波譜介紹：電磁波是一個大家族，不同頻率（波長）的電磁波組成了連續(xù)的電磁波譜。波長從大到小依次為無線電波（長波、中波、短波、微波

18、）、紅外線，可見光（紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫）、紫外線、X射線、丫射線。2）不同波長的電磁波產(chǎn)生的機理、特性以及應用電磁波的種類無線電波紅外線可見光紫外線X射線丫射線頻率低高真空中長短的波長產(chǎn)生方式LC電路中 電磁振蕩原子的外層電子受到激發(fā)原子的內層電子受到激發(fā)原子核受到激發(fā)用途通訊、廣播、導航加熱、烘干遙測、遙感、醫(yī)療、等照明、照相、加熱等日光燈、黑光 燈、殺菌消毒、 治療皮膚病等檢查、探測、透視、治療等探測、醫(yī)療等3）電磁波的波長 入波速c和頻率f關系：c =入f4） 電磁波的傳播速度：v = 3X108m/s,電磁波在空氣中的傳播速度略小于光速C,但一般仍 可按光速計算5）電磁波的基本

19、特點:沿工軸傳搖的祗璉注在某-時期的取的圖象a. 電磁波是橫波根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，電磁波中的電場和磁場互相垂直，電磁波在與二者均垂直的方向傳播。圖中表示做正弦變化的電場或磁場所引起的電磁波在某一時刻的波的圖象。波峰表示在該點的電場強度E或磁感應強度B在正方向具有最大值，波谷表示在該點的電場強度E或磁感應強度B在反方向具有最大值兩個相鄰的波峰（或波谷）之間的距離等于電磁波的波長。在傳播方向上的任一點，E和B都隨時間作正弦變化,E的方向平行于x軸，B的方向平行于y軸，它們彼此垂直，而且都跟波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。甲庠。P=+£'；乙"寺咋H1 1 1I

20、1電璉咬嘆一定速度在空冋傳播電磁波在空間以一定的速度傳播，其波長入頻率f （或周期T）和波速v之間的關系遵從波動的一般關系，即v =入/T=入f上圖表示經(jīng)過一個周期 T電磁波向前傳播的情形。經(jīng)過一個周期 T,電磁波傳播的距離等于波長入b. 從場的觀點來看電場具有電能，磁場具有磁能，電磁場具有電磁能。 電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程。電磁波在空間傳播，電磁能就隨著一起傳播c。在機械波中，振動的傳播需要具有彈性的介質，而電磁波則不需要任何介質，在真空中也能傳播，這是由電磁波產(chǎn)生的機理所決定的因為電磁波的傳播，靠的是電和磁的相互“感應”，子課題4:電磁波的應用、危害和防護，包括而不是靠介質的機械

21、傳遞.1）電磁波在生活中的應用（1）紫外線的應用：小型驗鈔機，它能發(fā)射紫外線，若照在紙幣上，能顯示紙幣上的熒光防偽標志。（2）微波的熱效應：a。與傳統(tǒng)加熱方式的比較：將一碗打勻的雞蛋等分成兩份，一份放入微波爐加熱，另一份放入盛水的鋁鍋中用相同功率的電爐加熱，加熱時間均為2分鐘，然后打開觀察加熱后的情況。通常的加熱方式是要有一個高溫熱源，通過輻射和傳導，先使物體的表面加熱，然后再由傳導和對流在物體內部逐漸 向其縱深加熱，這樣加熱速度很慢而微波爐是利用微波對食 品的加熱能力來烹飪的。微波是一種高頻電磁波，以每秒24億次的頻率振動，引起水分子的高速振動、互相摩擦產(chǎn)生極大 的熱量，由內而外地加熱，效率

22、高、速度快。b。判斷微波爐是否合格的方法 ：將一只廢舊的環(huán)形日光燈管，直接放在微波爐內的轉盤上關閉爐門后啟動微波爐數(shù) 爐門觀察到日光燈發(fā)光。較暗，這可能是微波爐內的輻射型加熱器，使用方便、衛(wèi)生、秒,這是可以通過微波爐的玻璃 如果轉盤上的燈管在有些位置 微波發(fā)射強度不均勻所造成的。（3 ）紅外線的應用：a.紅外線取暖器：又稱遠紅 外電暖器，是冬季家庭較為理想 無污染，具有非接觸、快速測溫、減少傳染概率的優(yōu)點。紅外線測溫：原理是通過紅外線輻射迅速測出人體表面溫度,2）其他有關電磁波應用的展示、小制作和小發(fā)明。第一層次：展示有關電磁波應用的物品，圖片、影片，實物第二層次：小制作和小發(fā)明包括電路原理圖

23、、實物、制作與使用過程中的體會，或親手創(chuàng)作（包括畫，歌曲、詩詞、小品（但一定要和主題相關）。3）電磁波的危害：世界衛(wèi)生組織最新調查顯示，電磁輻射對人體有四大影響1、電磁輻射是心血管疾病、糖尿病、癌突變的主要誘因。2、電磁輻射對人體生殖系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)造成直接傷害。3、電磁輻射是造成孕婦流產(chǎn)、不育、畸胎等病變的誘發(fā)因素。4、 過量的電磁輻射直接影響兒童組織發(fā)育、骨骼發(fā)育、視力下降；肝臟造血功能下降，嚴 重者可導致視網(wǎng)膜脫落常見的危害有：對眼睛。晶體對電磁輻射較敏感，可形成晶體混濁，嚴重者可造成白內障，是不可逆的器質性損害，進而影響視力對神經(jīng)系統(tǒng)它可干擾腦細胞生 理活動，從腦電圖上可以看出

24、其危害。 近年來有人報道， 手機長期使用者發(fā)生腦癌的已有多例，盡管不能就此定論，但當“手機”通話時所產(chǎn)生的強大電磁場有的確已超標，日久肯定對大腦會形成危害。對生殖系統(tǒng)人的生殖器官組織對電磁輻射是較敏感的，電磁輻射可以改變精子形態(tài)，干擾月經(jīng)周期而致月經(jīng)紊亂。對睪酮、孕酮、雌二醇、雌三醇會引起變化。對人、動物的常染色 體、性染色體也有影響危害，可引起染色體的數(shù)目和結構畸變，從而有可能形成子代、孫代的變 異或畸形。對動物。可引起外觀畸形、內腔畸形，亦可致腫瘤（癌）。對植物。亦可引起變異。已經(jīng)用蠶豆生長狀況來反映電磁輻射污染程度，獲得成功，已 經(jīng)證實電磁輻射可以引起某些植物變異。實驗：過度微波抑制植物

25、生長 . 將 4盆綠豆苗分別放入微波爐中照射微波 5 秒、10 秒、15 秒、20 秒后，移出置于空曠處。另外一盆完全不照射微波做為實驗控制組 . 觀察這 5盆綠豆芽每 天的生長進度 , 發(fā)現(xiàn)不受微波照射的實驗控制組， 綠豆苗生長正常。 經(jīng)微波照射過后的植物 , 只有 照射 5 秒的一盆尚有存活力，其他一概陸續(xù)枯萎，可見微波對生物的殺傷力。實驗：過度微波使魚眼變白 . 將魚眼睛放入微波爐中，照射微波九秒后觀察魚眼睛的變化。 發(fā)現(xiàn)微波使魚眼睛煮熟了。 而當人的眼晴暴露在微波中，人眼晴中的水晶體也會和魚眼睛一樣 變白，於是再也看不見東西了， 這就是所謂的白內障。 所以 ,在使用微波爐時 , 最好不要在微波爐 的玻璃門外看著，以免視力會越來越差 .微波泄漏檢測方法： 一般有兩種簡易的檢測方法。 一種是在微波爐工作時， 用打開的袖珍調 頻收音機在微波爐門及其機身四周挪動， 如果收音機發(fā)出