第十七章电磁波与现代通信

第二节电磁波及其传播

[设计意图]

本节由波的基本特征了解电磁波和电磁波谱三部份组成，内容抽象性较强，学生在这方面的知识相对欠缺。不易理解。故开始用一些有形的机械波引导学生认识波的基本特征，在此基础上，归纳出波的特征物理量。建立频率与周期的关系，得出波长、频率与波速的关系式。

了解电磁波分二个部分：验证电磁波的存在和探究电磁波的特性。以开展学生活动为主。让学生在实验中获取知识。

电磁波谱的教学从阅读图表入手，重点了解各波段电磁波的应用，使学生体会科学为人类生活服务。

[教学目标]

1.知识与技能：

⑴认识波的基本特征，知道波能够传播周期性变化的运动形态、能量、以及信息。

⑵了解振动的振幅、周期与频率，波长与波速的物理意义，知道它们是描述波的性质的物理量，知道波长，频率与波速的关系。

⑶了解电磁波的意义，体验电磁波的存在。了解电磁波可以在真空中传播的特性，知道电磁波在真空中传播的速度。了解电磁屏蔽。

⑷知道电磁波谱，了解电磁波的应用及其对人类生活和社会 生活发展的影响。

2.过程与方法：

⑴实验观察。在观察演示实验的现象的基础上，归纳出波的基本特征;了解电磁波的存在;电磁屏蔽等现象。

⑵阅读(或陈述)了解。对波的周期、频率，电磁波的意义及电磁波谱等物理知识采用阅读的方法获取。

⑶图像意义分析。在学习波的特征的知识时，从对波形图的分析上入手，建立起振幅、波长等概念。

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3.情感、态度、价值观：

引发学生对波动现象的好奇心。引导和培养学生仔细观察实验现象并尝试归纳现象的学习习惯，激发学生勇于探索的积极性。

在学习麦克斯韦、赫兹对电磁波研究的贡献中，体会理论研究和实验探索对物理学发展的重要性。

对科学技术是一把双刃剑，电磁波在被广泛应用，对人类作出巨大贡献的同时也存在着副作用会产生电磁污染的现象引起关注。同时也是进行辩证法教育，让学生学会全面观察和看待问题。

[教学重、难点]

了解电磁波并知道电磁波的存在及其特性是本节的重点。

波的基本形态和特征的教学是本节的难点。

[教具和学具]

1.电动小汽车，线控电动小汽车，遥控电动小汽车各一辆。

2. 细麻绳一根，纵波演示仪一架。长橡筋绳(或用松紧带代替)若干根。

3. 大玻璃水槽一只，细竹竿一根。

4. 收音机一架，电池一节，电线一小段。

5. 电吹风一只，电视机一台。

6. 真空罩，抽气机一只，双频手机两只。

7. 纸盒、塑料盒、铁盒(或其他金属盒)各一只。

[课前准备] 收集、查阅有关电磁波的产生，传播，电磁波谱，电磁波的应用介绍。电磁污染等有关资料。

[教学过程]

教学阶段与时间分配 教师主导 学生主体 点评

一、引入新课(3分钟) 同学们，老师这里有三辆电动小汽车，现在老师分别开一下，请同学们进行观察，对比后说出它们的特点。

开动第一辆普通电池小汽车。

开动第二辆线操纵电动小汽车。

开动第三辆遥控电动小汽车。

引导：同学们说得很好，这说明我们可以用电磁波实现信息的传递。从而操纵小汽车。大到宇宙飞船也是用电磁波来进行 操纵的。今天我们要学习的就是第二节电磁波及其传播

版书标题：

二、电磁波及其传播 认真观察实验，对三辆小汽车的运动，进行对比。

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讨论后回答：

第一辆 无法对行驶过程进行操纵。

第二辆 虽然可以操纵，但操纵距离很短。活动范围很小。

第三辆 可以远距离操纵。活动范围很大。

举例，各种利用电磁波进行工作的生活用品，家用电器。

让学生体会无线电(电磁波)可以传递信息。且传递距离远。培养学生观察和对比的能力。

二、进行新课(32分钟)

了解波的特点：

了解波的特征物理量。

第一课时结束

以下为第二课时

了解电磁波

了解电磁波谱。

(一) 波的基本特征：

观察以下现象：

1.水波.(演示，实物投影)

问:哪儿是波源?它在怎样运动?

水波看上去有什么特点?

2.演示：绳子抖动时形成的波

问：看到了什么现象?

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再利用课件播放视频，使学生能对现象有个长时间的再现。

找一找这二个波的共同点?

(版书)

1.凹凸相间，向外传播

3.演示：悬挂着的弹簧受到撞击显示的情形(或视频)

问题：这个波的特点是什么相间?

好，我们再仔细的看一段课件。找出这种二种波的共同特征来。

(视频：横波和纵波的课件)

播放波形图的课件。

介绍波形图，引出波的特征物理量：(定义、字母、单位、)

设问：波源振动的平衡位置在哪里?图中所示振动的振幅是多大?

1.振幅：(A)表示振源偏离平衡位置的最大距离。

单位：米(m)

2.周期：(T)振源振动一次所需要的时间

单位：秒(s)

布置小实验

3.频率：(f)波源每秒内振动的次数。

单位：赫兹(Hz)

导出周期与频率的关系式：

f=1/ T

5.波长：()波在一个周期内传播的距离。

单位：米(m)

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指导学生从图形上认识波长。

6.波速：(v)波传播的速度。

单位：米/秒(m/s)

波速的公式：v=/ T

或v =f

练习：有一列波的频率是200Hz,波长为0.4m，这列波的传播速度是多大?

(二)了解电磁波

播放电磁波被预言和被证实的资料。

1.介绍：

1864年麦克斯韦建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在。1888年赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在。

电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场。

2.活动：

验证电磁波的存在

实验一：在打开的电视机前方接通电吹风电源，观察到什么现象。

实验二：⑴打开收音机的开关，将旋钮调到没有电台的位置，并将音量开大。

⑵取一节旧的干电池和一根导线，靠近收音机。将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触。

⑶你从收音机里听到了什么?这是为什么?

电磁波速：

例题：中央电视台第一套节目的波长为5.71m,频率为52.5MHz.试求电磁波的传播速度(1MHz=106Hz)

介绍：根据麦克斯韦电磁场理论，光波属于电磁波。

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引导：我们知道了我们周围存在着大量的电磁波，那么这些电磁波有些什么特点呢?

将学生的疑问写在黑板上。

1.电磁波能在真空中传播吗?

2.电磁波能被阻挡(屏蔽)吗?

针对学生的疑问引导其设计实验验证。

针对同学们的设计开展实验。

1.和2.

结论：

⑴电磁波能在真空中传播。

⑵金属容器能屏蔽电磁波。

设问：为什么在建筑物 中或在电梯中，手机信号有时很不好呢?

转承语：刚才我们说过电磁波的速度和光速一样，还说了光波其实就是电磁波。那还有哪些也属于电磁波电磁波谱：

指导学生看书：69页图17-17电磁波谱，了解：

各谱段的名称，和对应的频率波长情况。

和电磁波的应用。

师生互动：

适当介绍电磁波的一些应用。

介绍：电磁污染。

见附件《电磁波的危害》

在教师的引导下，进行有目的的观察，

答：中心的竹竿，它在做原地上下振动

凹凸相间，向外扩散。

小实验：在桌面上来回快速抖动长橡筋绳，观察波的形态及传播。

答：抖动形成的凸起迅速的传到另一端。

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观察课件的图像

回答感想：

学生回答：

1.凹凸相间，向外传播

学生观察后回答。

疏密相间，向另一端传播。

都是传递周期性变化的运动形态。

结合图形进行理解性记忆。

学生回答：

波形图中的平衡位置[来源:学科网]

图中振动的振幅是

我抖动橡筋是振幅大约是

进行小实验：

利用手表计时，记录自己抖动橡筋二十次所需的时间。算出周期。

利用上面所算的周期再算出频率。

从课件图中读出该波的波长。

答：v =f =0.4m200Hz

=80m/s

观看有关麦克斯韦和赫兹的图片及资料。

观看电磁波的图片资料。

答：观察到电视画面出现雪花

通过思考，得出变化的电流能产生电磁波的结论。

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解：v =f =5.7152.5106m/x3.0108m/s.

总结:电磁波速为3.0108m/s.与光速是相同的。

1.电磁波能在真空中传播吗?

2.电磁波能 被阻挡(屏蔽)吗?

针对问题进行实验设计：

设计1：把手机放在真空罩子里，看手机能不能接收到信号。

2.同理，放在不同的盒子里，看能不能接收到信号。

观察实验现象，得出结论。

1.电磁波能在真空中传播，(或电磁波传播不需要介质)

2.金属容器能屏蔽电磁波。

了解各谱段的名称。

了解各谱段的频率波长的依次变化情况。

针对示意图了解各谱段的电磁波的应用。

学生展示汇报收集的资料

通过收集的资料举例举例。

学生阅读书后信息库

指导学生学会观察，知道观察的对象，

对多个实验观察结果的共同点进行总结，训练语言描述能力。

在给出了横波特点的基础之上，再引导学生认识纵波。

引导学生关注图形在物理学中的意义。培养学生识图的能力。

熟悉计算方法。。

通过物理学史，渗透思想教育

发展空间想象力

对疑问的提出和实验方案的设计，老师给予适当的点拨。

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从生活走向物理，从物理走向社会。

结束新课 课堂小结：略

布置作业：评价手册九下第52页至54页 课堂完成过程评价。

课后完成巩固练习

[教学资源] 九下教学参考光盘中教学资源。

[课时安排]：

本节内容可以安排2课时讲授。

第一课时：波的基本特征。

第二课时：了解电磁波、电磁波谱。

[教学评析]

本节内容抽象性强，在教学中，努力通过一些活动让 学生去理解所学知识， 使学习不会觉得枯燥。教学中运用了各种手段，注意教学手段的实施与教学目的之间的配合非常重要。使得各种教学手段能发挥最大的效能。

本节课对学生的观察，归纳，理解能力的要求都较高，老师要做必要的铺垫工作，才能使学生顺利向着学习的方向开展思维。

电磁波污染：家中的无形杀手

最近，国家环保局提醒大家要警惕电磁波污染。众所周知，目前广泛使用的高压输电、无线电通讯、电视、广播和各种家用电器等都会在我们周围产生强度不等的电磁波。这些看不见，摸不着，却又无处不在的电磁波，有的已经成为危害人们健康的隐形杀手。

现代医学已经证实，电磁波对机体有热作用、非热作用和刺激作用等不良影响。

用微波炉频率(即2450兆赫)的电磁波对兔子眼睛照射，当功率密度增大到150毫瓦/厘米时，兔子眼球内透明的玻璃体便会出现一些不透明的白色物质，发生了浑浊，即产生了白内障。这就是热作用对机体诸多不良影响之一。

非热作用的试验是，从猫体内摘取大脑皮质，用一定频率及强度的电磁波照射，可以清楚地看到有钙离子流出。钙离子是信息传递、免疫系统正常运作和细胞正常分裂必不可少的重要物质。

另外，当电磁波的频率在100千赫以下时，就会对人产生刺激作用。因为外部电磁场会在体内感应出电流。这种电流大于机体内在电流(如脑电、心电等)就会产生对机体不良的刺激作用。电流对人体的刺激，轻的如麻痹、持续的肌肉抽缩、疼痛严重的可导致心脏停止跳动而死亡。

当前，家用电器中对人体有危害的有微波炉、电磁炉、大哥大、电视机、电吹风、电热毯、高压输电和配电设备等等。家用电器以微波炉产生的磁场最强。实验表明：距离微波炉15厘米处磁场强度为100MG?300MG。经常使用微波炉，会诱发白内障，大脑异常和降低生殖能力等。

电视、电脑终端显示器所产生的电磁波对人体损害也不可忽视，轻者造成疲劳，眼睛干涩，疼痛等;重者还会导致孕妇流产、死胎或畸胎等。

电吹风、电热毯、空调器和日光灯等产生的电磁波亦有碍健康。

那么如何提防这个隐形杀手?这是人们十分关注的问题。

首先要做到各种家用电器要各就各位，务必摆放妥当。如电视机、电脑和电冰箱应分别摆放在客厅、书房和厨房(或饭厅)，不要将他们摆放在卧室里，尽量将卧室电磁辐射降至最低限度。

其次，要做足防护措施。使用大哥大时应加上一些防护装置，或接上耳机通 话，以减少对大脑的电磁辐射;使用微波炉时，一定要严格按照说明书使用，谨防电磁波泄漏;如果一定要用电热毯取暖，则通电烘暖被窝后应切断电源;使用光管台 灯，不要摆放在紧挨头部的地方

再次是孕妇和儿童应少用电脑，看电视时要保持2?3米距离，并要开窗通气， 看完还要洗脸、洗手。

此外，要加速制定限制居民暴露于电磁场的标准。如有条件应迁移在高压输电线下居住的居民。对经常暴露在高压输电网周围或其他电器设备微弱电场的人群要定期作 健康普查，发现征兆应及早治疗。