高二物理第十四章电磁波教案.docx

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高二物理第十四章电磁波教案

课题

电磁波的发现

课型

新授课

主备人

教学

目标

知识与技能

1.了解电磁波的发现历史，知道麦克斯韦对电磁理论的重要贡献。

2.知道电磁波及麦克斯韦电磁理论的主要内容

过程与方法

通过学习赫兹发现电磁波的实验,理解实验对物理的重要性,并学习这些方法

情感态度与价值观

体味电磁波的发现过程中的科学精神和方法

重点

难点

重点：

麦克斯韦电磁理论

难点：

培养学生的科学精神

教学

过程

主要内容

备注

引入

复习：

1、分析闭合电路中电流的形成：

2、感应电流的产生：

3、一个变化的磁场中放一个闭合线圈会产生感应电流，这是一种电磁感应现象。

麦克斯韦研究了这种现象，认为若电路闭合就会有感应电流；若电路不闭合，则会产生感应电场；这个电场驱使导体中电子的运动，从而产生了感应电流。

4.麦克斯韦把这种情况的分析推广到不存在闭合电路的情形，他认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍现象，跟闭合电路是否存在无关。

新课

阅读教材，相互讨论教材要点：

一、伟大的预言

1、变化的磁场产生电场。

2、麦克斯韦研究了电现象和磁现象，他预言既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也能产生磁场。

变化的电场产生磁场（均匀变化的磁场能产生稳定的电场）

3、讨论：

①恒定电场周围无磁场，恒定的磁场周围无电场。

②均匀变化的电场周围产生恒定磁场，均匀变化

的磁场周围产生恒定的电场。

③周期性变化的电场周围存在同周期的磁场，周期

性变化的磁场在周围产生同周期的电场。

4、电磁场的形成：

变化的电场和变化的磁场是相互联系着的一个不可分割的统一体，这就是电磁场（分析教材上这个图）。

5、麦克斯韦预言：

这种电磁场由发生区域向无限远处的空间传播就形成了电磁波。

且在真空中电磁波的传播速度跟光速相等。

二、学生探讨赫兹发现电磁波的过程

三、电磁场、电磁波

1.概念

　　麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播．见课本图，电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波．

2.麦克斯韦的预言最后由物理学家赫子证实了电磁波的存在，并进一步分析电磁波在真空中的传播速度为C=3.00×108m/s电磁波的波长由V=λf得到f=C/λ

3.电磁波的特点

　　①是横波：

　　②是物质波，真空中也能传播，能独立存在（与机械波不同）

　　③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性

4、无线电波：

无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。

无线电波的波长从几毫米到几十千米。

通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段————长波、中波、中短波、短波、微波。

例题与练习

小结

一、麦克斯韦电磁场理论

　　1、变化的磁场产生电场

　　2、变化的电场产生磁场

　　3、电磁场的概念

二、电磁波

　　1、电磁波的产生

　　2、电磁波的特点

教学反思

作业：

课题

电磁振荡

课型

新授课

主备人

教学

目标

知识与技能

1.了解LC振荡电路的特征

2.知道振荡过程中的L、C的各项特征

过程与方法

从电磁振荡过程的学习中体味物理规律的和谐

情感态度与价值观

了解了LC振荡电路在现实生活中的广泛应用，激发学生的学习激情

重点

难点

重点：

振荡过程

难点：

振荡过程与电磁感应定律的结合问题

教学

过程

主要内容

备注

引入

复习提问：

麦克斯韦电磁场理论？

电磁波的特点？

新课

一、LC振荡电路

1、实验右图所示。

将电键K扳到1，给电容器充电，然后将电键扳到2，此时可以见到G表的指针来回摆动。

2、总结：

能产生大小和方向都都作周期发生变化的电流叫振荡电流。

能产生振荡电流的电路叫振荡电路。

其中最简单的振荡电路叫LC回路。

3、振荡电流是一种交变电流，是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。

4、那么振荡电路中的交变电流有一些什么样的性质：

1）介绍振荡电路中交变电流的一些重要性质：

（2）电路分析：

甲图：

电场能达到最大，磁场能为零，电路感应电流i=0

甲→乙：

电场能↓，磁场能↑，电路中电流i↑，电路中电场能向磁场能转化，叫放电过程。

乙图：

磁场能达到最大，电场能为零，电路中电流I达到最大。

乙→丙：

电场能↑，磁场能↓，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化，叫充电过程。

丙图：

电场能达到最大（与甲图的电场反向），磁场能为零，电路中电流为零。

丙→丁：

电场能↓，磁场能↑，电路中电流i↑，电路中电场能向磁场能转化，叫放电过程。

丁图：

磁场能达到最大，电场能为零，回路中电流达到最大（方向与原方向相反），

丁→戊：

电场能↑，磁场能↓，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化，叫充电过程。

戊与甲是重合的，从而振荡电路完成了一个周期。

综述：

1充电完毕（充电开始）：

电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。

2放电完毕（放电开始）：

电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。

3充电过程：

电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。

从能量看：

磁场能在向电场能转化。

4放电过程：

电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。

从能量看：

电场能在向磁场能转化。

归纳：

在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化，这种现象叫电磁振荡。

5、阻尼振荡与无阻尼振荡。

1）阻尼振荡：

在振荡电路中由于能量被逐渐消耗，振荡电路中的电流要逐渐减小，直到最后停下来。

2）无阻尼振荡：

在电磁振荡的电路中，如果没有能量损失，振荡应该永远地持续下去，电路中振荡电流的振幅应该永远保持不变，这种振荡叫无阻尼振荡

例题与练习

例题1、在LC振荡电路中，某时刻若磁场B正在增加，则电容器处于（放）电状态,电场能正在（减小）磁场能正在（增加）能量转变状态为（电场能正在向磁场能转化）电容器上板带（正）电。

例题2、在LC的回路中，电流i—

—t的关系如图所示，①若规定逆

时针方向为电流的正方向，说明t0

时刻电路中能量变化情况，及电场

能、磁场能、充放电等情况。

②下列分析情况正确的是：

（D）

A、t1时刻电路的磁场能正在减小。

B、t1→t2时间电路中的电量正在不断减少。

C、t2→t3时间电容器正在充电。

D、t4时刻电容中的电场能最大。

例题3、一台收音机的接收频率范围从f1=2.2MHz到f=22MHz；设这台收音机能接收的相应波长范围从λ1到λ2，调谐电容器的相应电容量变化范围从C1到C2，那么波长之比为λ1：

λ2=（10：

1）,电容之比为C1：

C2=（100：

1）

小结

LC振荡电路；振荡过程及特点；振荡频率

教学反思

作业：

课题

电磁波的发射和接收

课型

新授课

主备人

教学

目标

知识与技能

1、了解无线电广播发射和接收技术中，调制、调幅、调频、调谐、解调的含义。

2、了解电视摄像管的基本结构以及电视广播发射和接收过程。

3、了解移动通信就的基本过程。

了解基站的作用。

4、了解通信技术的发展对人类文明的促进作用。

过程与方法

在学习中培养学生的分析解决问题的能力，理解无线电波发射的过程

情感态度与价值观

体味物理知识在技术创新中给人们带来的生活便利，激发学生的学习热情。

重点

难点

重点：

调制、调幅、调频、调谐和解调，体味知识转化成技术过程

难点：

调制、调幅、调频、调谐和解调

教学

过程

主要内容

备注

引入

振荡过程中电流和磁场的变化？

产生电磁波

新课

无线电波的发射：

　　在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要，例如，广播、电视要利用电磁波，无线电通信要利用电磁波，航空、航天中的自动控制和通信联系都要利用电磁波……那么，学习了前面几节的电磁学内容，我们知道了电磁波是怎样产生的以及电磁波的性质。

那么怎样利用电磁波来传递各种信号呢？

下面我们便来学习无线电波的发射。

1、阅读课文回答下列问题（学生通过复习电磁波一节的内容可以得到正确答案）：

〖问题1〗有效的向外发射电磁波的条件是什么？

（1）要有足够高的振荡频率，因为频率越高，发射电磁波的本领越大。

（2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才有可能有效的将电磁场的能量传播出去。

〖问题2〗采用什么手段可以有效的向外界发射电磁波？

（和学生一起分析教材图）改造

振荡电路——由闭合电路成开放电路

2、〖教师总结〗无线电波的发射装置是：

　　天线、地线、开放电路构成的基本发射装置与振荡器电路耦合构成了实际应用的发射无线电波的装置。

3、在利用无线电波传递信号时，需要通过调制过程，使得电磁波随着信号而改变，如教材图所示过程，分为调幅和调频。

讲解时分步绘制。

调幅：

使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅。

调频：

使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。

三、无线电波的接收：

1、阅读课文回答下面的问题：

〖问题3〗发射的无线电波如何被接收到呢？

答案：

电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。

因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波了。

〖问题4〗如何使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强呢？

答案：

当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强。

2、这样我们便可以接收无线电波了，下图是收音机内接收无线电波的调谐装置：

通过改变可变电容的电容大小改变调谐电路的固有频率，进而使其与接收电台的电磁波频率相同，这个频率的电磁波就在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了电台。

3、用调谐电路接收到的感应电流是调制的高频振荡电流，要直接感受到所需要的信号，还需要检波。

（分步绘制）

配合教材图教师讲解：

检波是调制的逆过程，因此也叫做解调。

检波以后信号再经过放大、重现，我们就可以听到和看到了。

4．无线电波的发射和接收

（1）无线电波：

无线电技术中使用的电磁波

（2）无线电波的发射：

如图所示。

①调制：

使电磁波随各种信号而改变

②调幅和调频

（3）无线电波的接收

①电谐振：

当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。

②调谐：

使接收电路产生电谐振的过程。

调谐电路如图所示。

通过改变电容器电容来改变调谐电路的频率。

③检波：

从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。

例题与练习

见学案

小结

一、无线电波的发射

1、有效地辐射电磁波的条件：

①足够高的频率②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间

2、电磁波发射方式①调幅AM②调频FM

   调制：

使电磁波随各种信号的强弱而变的技术

二、无线电波的接收

1、电谐振；2、调谐；3、检波：

教学反思

作业：

课题

电磁波与信息化社会

课型

新授课

主备人

教学

目标

知识与技能

1、了解光信号和电信号的转换过程。

2、了解电视信号的录制、发射和接收过程。

3、了解雷达的定位原理

4、了解互联网

过程与方法

培养学生自学和合作学习的能力

情感态度与价值观

让学生体味学习中的互相促进，增进同学之间的友情

重点

难点

重点：

电磁波在信息社会的作用

教学

过程

主要内容

备注

引入

复习提问：

无线电波传递信号时，需要？

新课

一、电磁波与信息的传递

1.纸和印刷术对信息传递的作用：

书、报等。

2.电对信息传递的作用：

电缆、光缆等。

3.信息量大增。

二、电视（阅读并介绍下述内容）

电视的历史

1927年，美国人研制出最早的电视机。

1928年，美国通用公司生产出第一台电视机。

1925年，美国开始试验发射一些电视图像，不仅小，而且模糊不清。

1927年，纽约州斯克内克塔迪一家老资格的无线电台开始每周三次进行试验性广播。

1939年，全国广播公司在纽约市试验广播。

美国最早的电视机，荧光屏是圆形的，只有5-9英寸大，差不多要坐在电视机跟前才能看清。

但是，电视很快以惊人的速度冲进了美国人的家庭（第二次世界大战中，电视的发展一度陷入停顿。

1947年美国家庭中约有1．4万台电视机，1949年达到近100万台。

1955年，将近3000万台，1960年，达6000万台，于1951年问世的彩色电视机以及大屏幕电视机也进入美国人家庭。

目前美国约有l．2l亿台电视机，平均不到两个人就有一台电视机）。

中国最早的电视诞生在1958年3月17日。

这天晚上，我国电视广播中心在北京第一次试播电视节目，国营天津无线电厂（后改为天津通信广播公司）研制的中国第一台电视接收机实地接收试验成功。

这台被誉为“华夏第一屏”的北京牌820型35cm电子管黑白电视机，如今摆在天津通信广播公司的产品陈列室里。

我国在1958年以前还没有电视广播，国内不能生产电视机。

1957年4月，第二机械工业部第十局把研制电视接收机的任务交给国营天津无线电厂，厂领导立即组织试制小组，黄仕机同志主持设计。

当年，试制组多数成员只有20岁上下，他们对电视这门综合电、磁、声、光的新技术极其生疏，没有见过电视机，参考资料也很少，通过对资料、国外样机、样件的研究，他们根据当时国内元器件生产能力和工艺加工水平，制定了“电视接收和调频接收两用、通道和扫描分开供电、采用国产电子管器件”的电视机设计方案。

我国第一台电视机的试制成功，填补了我国电视

机生产的空白，是我国电视机生产史的起点，今

天我国已成为世界电视机生产大国。

⑵电视的录制

电视在电视发射端，由摄像管（图18-14）摄取景

物并将景物反射的光转换为电信号。

摄像镜头把被摄景物的像投射在摄像管的屏上，

电子枪发出的电子束对屏上的图像进行扫描。

扫描的路线如图所示，从a开始，逐行进行，直到b。

电子束把一幅图像按照各点的明暗情况，逐点变为强弱不同的信号电流。

天线则把带有图像信号的电磁波发射出去。

扫描行数：

普通清晰度电视（LDTV——LowDefinitionTelevision的简称）200-300线，标准清晰度电视（SDTV）500-600线，高清晰度电视（HDTV）1000线以上。

⑶信号的调制与发射

调制过程见图18-17甲图。

请注意，摄象机无法在屏幕上显现声音信号，因此，这里还有一个同步录音后，将声波（机械波）转换成点信号的过程。

最后，图象（电）信息和声音（电）信息都要同时调制在高频载波中去。

摄像机在一秒内传送25张画面，这些画面都要通过发射设备发射出去。

电视接收机也以相同的速率在荧光屏上显现这些画面。

由于画面更换迅速，眼睛又有视觉暂留现象，所以我们感觉到的是连续的活动景像。

⑷电视信号的接收

在电视接收端，天线收到电磁波后产生感应电流，经过调谐、解调等处理，将得到的图像信号送到显像管（图18-16），还原成景物的像。

显像管里的电子枪发射的电子束也在荧光屏上扫描，扫描的方式和步调与摄像管的扫描同步。

同时，显像管电子枪发射电子束的强弱受图像信号的控制，这样在荧光屏上便出现了与摄像屏上相同的像。

电视机天线接收到的电磁波除了载有图像信号外，还有伴音信号。

伴音信号经解调取出后送到扬声器。

电视技术还广泛应用在工业、交通、文化教育、国防和科学研究等各个方面。

现代化的办公室常常用到传真机。

电视传递的是活动的图像，而传真传递的是静止的图像，如图表、书信、照片等。

传真的原理和电视相似，也是把图像逐点变成电信号，然后通过电话线或其他途经传送出去。

介绍：

数字电视和等离子电视

数字电视是电视数字化和网络化后的产物。

相对于传统的模拟电视，它可以同时传输和接收多路视频信号和其他数字化信息，同时令信息数字化存储以便观众随时调用。

其图像水平清晰度达到１２００线以上，声音质量也非常高。

与传统的模拟电视相比，数字电视的优点体现在：

第一，提高了频率资源的利用率。

利用数字压缩技术可以在一个标准有线电视模拟频道中传输4—10套电视节目。

第二，提高电视信号的传输和接收质量，可以保证用户接收到和前端播出效果基本相同的电视信号。

第三，可以提供数据广播。

第四，逐步改变观众传统的收视习惯，由被动收看到准视频点播（NVOD）收看，以至下一步的收看真正的视频点播（VOD）。

频率资源的增加有利于节目数量的增加和频道的专业化，可满足不同观众群体的需要。

我国将在2008年全面推进数字高清晰度电视，2010年基本实现数字化，2015年停止模拟信号的播出。

观众家里只要能够收看有线电视，那么，再接上一个机顶盒就可以收看丰富多彩的数字电视了。

等离子电视（PDM——PlasmaDisplayMonitor的简称）:

等离子（PDP）是指通过在两张薄玻璃板之间充填混合气体，施加电压使之产生离子气体，然后使等离子气体放电并与基板中的荧光体发生反应，从而产生彩色影像的电视产品。

它以等离子管作为发光元件，大量的等离子管排列在一起构成屏幕，每个等离子对应的每个小室内都充有氖氙气体，在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光，并激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。

每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合使之产生各种灰度和色彩的图像，类似显像管发光。

等离子电视又被称做“壁挂式电视”，不受磁力和磁场影响，具有机身纤薄、重量轻、屏幕大、色彩鲜艳、画面清晰、亮度高、失真度小、视觉感受舒适、节省空间等优点。

目前，常见的等离子电视有42、52、60寸。

三、雷达（强调测速模型）

雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备。

电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的．波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，因此雷达用的是微波。

雷达的天线可以转动。

它向一定的方向发射

不连续的无线电波（叫做脉冲）。

每次发射的

时间不超过1ms，两次发射的时间间隔约为

这个时间的100倍。

这样，发射出去的无线

电波遇到障碍物后返回时，可以在这个

时间间隔内被天线接收。

测出从发射无

线电波到收到反射波的时间，就可以求得障碍物的距离，再根据发射电波的方向和仰角，便能确定障碍物的位置了。

实际上，障碍物的距离等情况是由雷达的指示器直接显示出来的。

当雷达向目标发射无线电波时，在指示器的荧光屏上呈现一个尖形脉冲；在收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现第二个尖形脉冲，如图所示。

根据两个脉冲的间隔可以直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离．现代雷达往往和计算机相连，直接对数据进行处理。

利用雷达可以探测飞机、舰艇、导弹等军事目标，还可以用来为飞机、船只导航。

在天文学上可以用雷达研究飞近地球的小行星、慧星等天体，气象台则用雷达探测台风、雷雨云。

四、移动电话

移动电话是一个系统，移动电话相当于发报机和接收机与地面固定台联系，极大地方便了信息的沟通。

五、互联网

20世纪90年代中期地球村

教学反思

作业：

课题

电磁波谱

课型

新授课

主备人

教学

目标

知识与技能

1．了解电磁波谱的构成，知道各波段的电磁波的主要作用及应用。

2．知道电磁波具有能量，是一种物质。

3．了解太阳辐射。

过程与方法

通过查阅与电磁波谱中各种频段波的应用相关的资料，培养学生收集信息，加工处理信息的能力。

情感态度与价值观

体会电磁波的应用对现代社会的影响，明确不同的电磁波具有的不同用途和危害，感悟现代科技的正反两个方面，培养辩证唯物的价值观。

重点

难点

重点：

红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用

难点：

电磁波的能量

教学

过程

主要内容

备注

引入

电磁波的范围很广。

我们通常所说的，无线电波、光波各种射线，如红外线、紫外线、X射线、γ射线等，都是电磁波。

我们把各种电磁波按照波长或频率大小的顺序排列成谱，就叫电磁波谱。

这节课我们就来学习电磁波谱中各种电磁波的特点和主要作用。

新课

1．电磁波谱

（投影教材上图）

师：

请同学说出电磁波家族中，主要有哪些种类？

波长最长的是什么？

波长最短的是什么？

他们主要在哪些方面有应用？

学生观察图谱，发表见解。

生：

电磁波家族有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

波长最长的是无线电波中的长波。

波长最短的是γ射线。

师：

下面我们依次认识这些电磁波的特点和应用。

2．无线电波

教师提出问题，引导学生通过看书，讨论并回答问题（培养学生的阅读能力）

（1）无线电波的波长范围？

（2）无线电波有哪些主要应用？

3．红外线

阅读教材，回答问题：

（1）红外线的波长介于哪两种电磁波之间？

（2）红外线的主要特点是什么？

（3）红外线的主要应用有哪些？

4．可见光

阅读教材，回答问题：

（1）可见光的波长范围？

（2）可见光包括哪几种颜色的光？

（3）天空为什么看起来是蓝色的？

傍晚的阳光为什么比较红？

5．紫外线

阅读教材，回答问题：

（1）紫外线的波长范围？

（2）紫外线有什么特点？

（3）紫外线有哪些应用？

6．X射线和γ射线

阅读教材，回答问题：

（1）这两种射线的波长有何特点？

（2）X射线和γ射线有什么特点？

（3）X射线和γ射线有哪些主要用？

7．电磁波的能量

阅读教材，回答问题：

（1）哪些证据能够说明电磁波具有能量？

（2）怎样理解电磁波是一种物质？

8．太阳辐射

阅读教材，回答问题：

（1）从太阳辐射出来的电磁波有哪些种类？

（2）太阳辐射的能量主要集中在哪些区域？

在哪一个波段附近能量最强？

教学反思

作业：