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教学设计:电磁波的海洋


21.2 电磁波的海洋 教学设计
整体设计 电磁波,看不见摸不着,却实实在在地存在于我们的周围,改变着我们的生活方式。 它给我们带来了极大方便的同时,也不容忽视地影响着我们的健康。因此设计本节课时, 除了讲析电磁波的产生条件和传播途径以外,还补充了电磁污染的知识,使学生能从不同 角度认识同一问题,并从自身及他人健康角度出发,给予生活中的合理化建议。同时,这 样处理也可体现物理学科来源于生活又服务于生活的宗旨。 “电磁波是怎样产生的”是本节的重点知识,要让学生理解透彻,成功的实验是突破 的关键。因此,要先组织学生阅读演示实验的文字部分,要求他们总结出实验进行的步骤 和实验时需要观察的现象。为进一步鼓动学生的探究热情,可以请一名学生上台代为演 示。这个实验是从观察者“听”的角度去做的,为进一步证实电磁波的产生条件,还可以 补充做一个实验,即从观察者“看”的角度去做,实验时可借助于手机来电时对屏幕画面 形成的干扰。实验结束之后,立即组织学生总结实验结论。 “电磁波是怎样传播的”是本节的重难点知识,设计时注重跟声音的传播需要介质作 对比,且“声音不能在真空中传播”的实验是研究电磁波的传播条件的实验基础。因此, 教师出示实验器材后,要让学生说出每件器材有何用途,小组讨论后确定实验步骤和应该 观察的实验现象,再由两名学生来完成本次实验。这样做还是基于锻炼学生动手能力、协 作能力方面的考虑,当然此举更能激发学生的实验热情。后边的知识,需要教师作必要的 阐释,点明“所有的电磁波传播速度是一样的,且波长与频率成反比。” 任何事物都有两面性,电磁波也不例外。因此十分有必要让学生了解有关电磁污染的 相关知识,以及如何积极采取措施,把电磁波对我们的危害降到最低,以保证我们身体的 健康。 教学重点:电磁波的产生、传播。 教学难点:使学生切切实实体验到电磁波的存在。 教学方法:以学生自学为主,结合教师提问和点评的自主性学习。 课时安排:1 课时 三维目标 一、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。 二、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。 三、情感态度与价值观 体验电磁波是一种物质,电磁波是真实存在的。 课前准备 多媒体课件、电池一节、收音机一台、导线一根、真空罩一个、抽气机、手机两部。 教学设计 [导入新课] 方案 1:创设情境,引入课题 情境创设:如图 1、2、3 所示,请同学们说出它们分别是什么东西。(以图片形式展示 出收音机、电视机、手机、电磁炉、微波炉、电视塔上的天线等) 提出问题:科技的发展日新月异,人们的生活变得越来越丰富多彩。同学们知道这些 东西是靠什么来工作的吗?

图 1 收音机、电视机和手机

图 2 电磁炉和微波炉

图 3 电视塔的天线 学生思考后回答。 总结: 电磁波既可以传递信息又可以加热食品。收音机里的声音就是电磁波传递来 的;电视机里的声音和图像也是电磁波传递来的;还有手机也是靠电磁波来传递信息的。 电磁炉和微波炉是电磁波用来加热食品的家用电器。我们见到的天线既可以发射电磁波, 也可以接收电磁波。那么电磁波是如何产生的呢?我们来看以下的实验。 方案 2:启发思考,导入新课 教师打开收音机请同学们听一段广播;用手机打一个电话。之后设问:刚才我们听到 的广播信号是通过什么传播过来的?用手机打电话时,是什么东西传递着双方的声音?学 生思考后回答,就此引入新课。 [推进新课] 一、电磁波的产生 1.探究实验,感受新知 教师活动:①准备好收音机、干电池、导线。 ②组织学生阅读演示实验的内容,找出演示实验的步骤和实验时需要观察的现象分别 是什么。 ③请学生回答以上的两个问题后,请一名学生上台来做演示实验。 (教学说明:如此处理能改变学生只被动听课的局面,活跃课堂气氛。同时锻炼学生组 织实验的能力和临场不乱的胆量。) 学生活动:①阅读演示实验的内容,找出演示实验的步骤和实验时需要观察的现象。 ②组内交流后,在课堂上发言,回答以上两个问题。 ③上台做演示实验,并一起分析现象得出结论。 总结:如右图所示,实验中,导线的一端与负极李接,另一端与正极摩擦,则导线中会产生时 断时续的电流,听到收音机中发出 ”咔咔”声,说明收音机的天线收到了导线中产生的电磁波 . 与水波、声波的形成李似,导线中电流的迅速变化会在空间激起电磁波。电磁波就像货车 一样,可以把声音和图像信息传输到远方。

2.即学即练(课件展示问题) ①当你打开或者关闭电灯时,你会从附近收音机中听到“喀、喀”的杂音,这杂音是

由于电路______时发出的______被收音机接收而产生的。 ②在雷雨天,可在收音机中听到“咔、咔”声,这说明在______时也向周围空间发出 __________。 ③打开或关闭照明电灯时,会在旁边的电视机中听到“喀、喀”的声音,针对这种现 象,下列说法错误 的是( ) .. A.电视机相当于一个电台,电灯是一个接收装置 B.电灯相当于一个电台,电视机是一个接收装置 C.电灯打开或关闭时,向外发射电磁波,被电视机所接收 D.只要导体中有迅速变化的电流,这个导体就会产生电磁波,它就相当于一个电台 答案:①通断 电磁波 ②打雷 电磁波 ③A 二、电磁波是怎样传播的 1.展示材料:教师拿出真空罩、抽气机、两部手机。 设问:刚才的两个实验中,一部手机能够收到另一部手机的信号,说明电磁波能不能 在空气中传播?那么用什么方法判断一下电磁波能否在真空中传播呢? 学生活动:①组内讨论后,确定真空罩、抽气机、手机的用处和用法。 ②确定实验步骤和实验中注意观察的现象。 ③两名学生自愿上台,向同学们进行演示。 ④台下同学仔细观察实验现象,讨论并得出结论。 总结:在真空罩中的手机屏幕闪烁,显示已经收到罩外手机发送的信息,说明电磁波 是可以在真空中传播的。可是听不到手机的振铃响,说明声音不能在真空中传播。因此到 了月球上的宇航员无法像在地球那样面对面谈话,只能通过无线电交谈。 2.阅读电磁波谱(如右图所示)及其相关的文字介绍,你能从中获取什么信息?

教师活动:①组织学生阅读相关文字,然后回答下面的问题。 ②学生自学过程中,教师巡回指导,注意纠正学生的偏差和错误。 ③自学结束后,找几名学生分别回答提出的问题,(学生进行回答的同时,教师进行板 书)同时在回答每个问题之后,其他小组的学生如有异议可进行补充订正。所有学生都不确 定的答案,由老师来个“魅力精讲”,即老师利用流畅、富有感染力的语言,切中要点地 进行讲析。 问题展示:(用课件展示问题) ①电磁波在真空中的传播速度是多少?这个数值跟以前学过的什么的速度相同? ②光是不是一种电磁波? ③电磁波家族中,所有的电磁波传播速度是否相同? ④波速、波长、频率三者之间的关系,可以用什么公式来表示? ⑤频率的单位有哪些?哪个是国际单位?它们之间的换算关系是什么? 学生活动: ①阅读相关的内容,自主寻找问题的答案。 ②拿自己不太确定的问题,跟组内同学交流。

③在课堂上发言,阐述自己的观点。 总结:光是电磁波家族中的成员之一,所有电磁波在真空中的传播速度都是一样的, 即大约 30 万千米每秒,是宇宙间物质运动的最快速度。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。电磁波的波速 c,等于波长 λ 和频率 f 的乘积,即 c =λf。波速不变,波长跟频率成反比。也就是说,波长越长的电磁波,频率越小;波长越 短的电磁波,频率越大。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。 (教学说明:另外,关于“电磁波的传播”这一知识点,也可以采用如下的处理方法: ①教师先请学生回忆声音的传播需要介质的实验是如何进行的。把正在响铃的闹钟,用塑 料袋包好,放入盛水的水槽中,仍能听到铃响,说明液体可以传播声音。 ②再请学生回忆 声音不能在真空中传播的实验是如何进行的。把正在响铃的闹钟,放到真空罩内,抽净里 面的空气,外面只能看到铃锤动,却听不到声音,说明真空中不能传播声音。③请学生设 计一个实验,用到什么器材,怎样做,可以证明电磁波能在真空中传播?) 3.知识拓展,链接生活(在讲授本部分知识时,如果能找到一个或几个受电磁污染的 案例,效果会更好) 我们生活在电磁波的海洋中。电磁波在带给我们有用信息,给我们的生活提供便捷服 务的同时,也悄悄地影响着我们的身体健康。目前科学家们把电磁波对我们生活的不良影 响,统称为电磁污染。如何有效防止电磁波对我们身体产生的不良影响,成为全球关注的 焦点。 “电磁污染”是指各类电器,如电脑、手机、微波炉、电磁炉、冰箱、空调、电视 机、音响、电热毯等在工作过程中,发射出功率相对较小的无线电频率,可能会带来不同 程度的电磁辐射污染,影响人体健康。 环保专家认为,人体长时间处在电磁辐射下,容易产生失眠、嗜睡等植物神经功能紊 乱症状,还可能伴有白细胞减少、视力下降、心电图改变、免疫力差等。一般在高压变电 站、电台、电视台、雷达站和发射塔等机构工作的人员,经常使用各种电器的人员,孕 妇、儿童、老人和伤病员以及长时间使用手机的人较易遭到电磁辐射污染。 为了避免“电磁污染”,专家提出如下建议:一是要自觉遵守国家标准,正确使用电 脑、手机、微波炉等办公设备和家用电器。二是电器摆放不能过于集中。在卧室中,要尽 量少放,甚至不放电器。三是电器使用时间不宜过长,尽量避免同时使用多台电器。此 外,在日常饮食上,应多吃胡萝卜、西红柿、海带、瘦肉、动物肝脏等富含维生素 A、C 和蛋白质的食物,加强肌体抵抗电磁辐射的能力。 4.即学即练(课件展示问题) (1)比较常见的光、无线电波以及激光在真空中传播速度的大小,可以知道( ) A.光速大 B.无线电波速度大 C.激光速度大 D.一样大 (2)宇航员在月球上可以用电磁波来通信,由此可以说明电磁波可以在______中传播。 电磁波在真空中的传播速度大约是______ km/s,是宇宙间物质运动的______速度,与真空 中光的传播速度相同,由此可知光也是________。 (3)关于电磁波和声波,下列说法正确的是( ) A.电磁波和声波都可以在真空中传播 B.电磁波和声波的传播速度等于光速 C.电磁波和声波都可以传递信息和能量 D.电磁波和声波的波长越长,频率越大 (4)关于电磁波,下列说法中正确的是( ) A.电磁波的传播速度比光速小 B.电磁波在真空中不能传播 C.微波、无线电波、红外线、紫外线都属于电磁波 D.根据公式 c=λf 可以推断频率越高的电磁波,波速越大 (5)由地面向月球发射无线电波,电波达到月球并返回地面共需 2.56 s,月球与地球之 间的距离是______ m。 答案:(1)D (2)真空 3×105 最大 电磁波 (3)C (4)C (5)3.84×108 [课堂总结]

1.变化的电流可以产生电磁波。 2.电磁波既可以在介质中传播,也可以在真空中传播。 3.电磁波家族中,所有电磁波的传播速度都一样快,即 c=3×108 m/s。 4.波速、波长、频率的关系公式为:c=λf。 5.用于广播、电视和移动电话的电磁波频率为数百千赫到数百兆赫,叫做无线电波。 [布置作业] “动手动脑学物理”的 1、3 题。 板书设计 二、电磁波的海洋

活动与探究 [课题]从波形图算出其频率和波长 - [内容]如图是某电磁波在 10 5 s 内传播的波形图,请在图中标出一个波长的长度,并算 出其波长和频率。

[过程]我们已经知道波长、频率、波速之间的关系,那么怎么才能根据所给的图计算 出波长、频率呢?要想计算出来,就必须知道如下知识: 1.频率是每秒内电流振荡的次数。 2.波长:电流每振荡一次,就会出现一个波峰(或一个波谷),相邻波峰或波谷的距离 为波长。 3.从图中可以看出有三个波峰:故 振荡次数 3 f= = -5 Hz=3×105 Hz。 时间 10 v 3×108 m/s 4.根据 v=λf 可得:λ= = =103 m。 f 3×105 Hz [结果]频率是 3×105 Hz,波长是 103 m 设计反思 本节课有两个知识点,即电磁波的产生条件和传播条件,电磁波虽然实实在在地存在 于我们周围,可它们却是看不到摸不着的,因此设计本节课,就采用了一种物理研究方法 ——转换法,即把变化的电流产生的电磁波,转换成听到收音机里的“喀喀”声,为了使 其更加真实可信,设计时,补充了一个课本上没有的实验,把手机来电时产生的电磁波, 转换成对屏幕画面的影响,这个实验学生可以看得见,具体可感。电磁波的传播条件的研 究,采用对比的方式,由学生组内讨论设计,制定实验步骤,由学生来完成演示。这样全 程下来,学生设计实验的能力、动手实验的能力、团结协作的能力、即兴表达的能力都不 同程度地得到了锻炼。 参考资料 一、什么是电磁污染 电场和磁场的交互变化产生电磁波。电磁波向空中发射或汇汛的现象,叫电磁辐射。 过量的电磁辐射就造成了电磁污染。电磁污染是指天然的人为的各种电磁波的干扰及有害 的电磁辐射。由于广播、电视、微波技术的发展,射频设备功率成倍增加,地面上的电磁 辐射大幅度增加,目前已达到直接威胁人体健康的程度。 电磁污染包括天然和人为两种来源。 天然电磁污染是某些自然现象,如雷电引起的。火山喷发、地震和太阳黑子活动引起

的磁暴会产生电磁干扰。天然电磁污染对短波通讯干扰尤为严重。 人为电磁污染源包括:脉冲放电,如火花放电;工频交变电磁场,如大功率电机、变 压器、输电线附近等;射频电磁辐射,如广播、电视、微波通讯等。 二、哪些地方的电磁辐射容易超标 (1)电脑 0.6~1.5 米的距离内; (2)居室中电视机、音响等家电比较集中的地方; (3)工、科、医的电气设备及 VDT 周围; (4)广播电视发射塔周围; (5)各种微波塔周围; (6)雷达周围; (7)高压变电线路及设备周围。 三、电磁污染对人体的危害 1.电磁辐射是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因。 2.电磁辐射对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接伤害。 3.电磁辐射是造成流产、不育、畸胎等病变的诱发因素。 4.过量的电磁辐射直接影响大脑组织发育、骨髓发育、视力下降;肝病,造血功能下 降,严重者可导致视网膜脱落。 5.电磁辐射可使男性性功能下降,女性内分泌紊乱,月经失调。 四、防护建议 1.老人、儿童和孕妇属于电磁辐射的敏感人群,在有电磁辐射的环境中活动时,应根 据辐射频率或场强特点,选择合适的防护服加以防护。建议孕妇在孕期,尤其在孕早期, 应全方位加以防护,对于电磁辐射的伤害不能存有侥幸心理。 2.在手机对人体的危害还没有定论的情况下,在手机上装个免持听筒对话器是一个比 较安全的选择。当然,最好的做法还是建议您在非紧急情况下尽量不要使用手机。 3.最好不要使用电褥子,如果确实需要使用,可以在电褥子上面铺一个具有屏蔽作用 的床单,可以向防辐射产品生产企业联系购买。 4.少用微波炉,冰箱不宜放在卧室里,尽量离头部远一点。合理使用电器设备,保持 安全距离,减少辐射危害。注意多食用富含维生素 A、维生素 C 和蛋白质的食物,加强机 体抵抗电磁辐射的能力。 5.平时注意了解电磁辐射的相关知识,增强预防意识,了解国家相关法规和规定,保 护自身的健康和安全不受侵害。我们日常生活中碰到的广播、电视效果突然变差,几乎都 是电磁干扰造成的。此外,电磁污染还对人体健康造成伤害。 五、金属能屏蔽电磁波吗 当然可以。导电的金属能对电磁波产生反射、吸收和抵消等作用,从而起到减少电磁 波辐射的作用。不过当然不是随便什么金属都能起到屏蔽作用的。 (1)当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来 电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。 (2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高磁导率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体 内部,防止扩散到屏蔽的空间去。 (3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用 不同的金属材料组成多层屏蔽体。同时还要求是整个屏蔽体表面必须是导电连续的,本且 是不能有直接穿透屏蔽体的导体。这样才能起到良好的屏蔽作用。 除了金属,只要是导电良好的材料都可以作为电磁屏蔽。比如:导电橡胶、金属网、 有机导电材料等。


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