电磁波(通用12篇)
电磁波 篇1
课时安排:l课时
教具学具:220v交流电源、变压器、小灯泡.
师生互动活动设计:
教师先通过实验引入,启发学生思考、想象,总结麦克斯韦理论,再利用哲学中相互联系的规律理解掌握电磁场理论.结合课本讲解电磁波概念,类比机械波,理解电磁波传播规律.
教学步骤:
一、引言:人类认识客观世界,发现新的事物,常有两种方式,一种是从生产实践、科学实验中观察分析后发现新的事物,另一种是从科学理论出发,预言新的事物存在.电磁波的发现,属于后一种.麦克斯韦从电磁场理论出发,运用了较为深奥的数学工具,得到了描述电磁场特性的规律,并预言了电磁波的存在.XX年后,他的学生赫兹用实验方法证实了麦克斯韦的伟大预言,发射并接收了电磁波,从而开创了无线电技术的新时代.我们现在粗略地介绍了一下麦克斯韦的这个理论.
二、教学过程
l、麦克斯韦的理论要点一:变化的磁场产生电场
演示实验
装置如图所示,当穿过螺线管的磁场随时间变化时,上面的线圈中产生感应电动势,引起感应电流使灯泡发光.
(1)线圈中产生感应电动势说明了什么?
麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场,正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动,引起了感应电流.
(2)如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中还会有电流、电场吗?
引导学生思考后回答,有电场、无电流.
(3)想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗?(有)
(4)总结说明,麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在,线圈不存在时,变化的磁场同样在周围空间产生电场,即这是
一种普遍存在的现象,跟闭合电路是否存在无关.
2、变化的电场产生磁场
我们知道,电流周围存在着磁场,麦克斯韦研究了电现象和磁现象的相似和联系.经过反复思考提出一个假设,变化的电场产生磁场.
这一点,我们从哲学上知道,事物之间是相互联系的,可以相互转化.
比如根据麦克斯韦的理论,在给电容器充电的时候,不仅导体中电流要产生磁场,而且在电容器两极板问周期性变化着的电场周围也要产生磁场.
3、电磁场、电磁波
(l)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19—10,电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波.
(2)电磁波的特点
①是横波:用课本p270图19-10说明
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
(1)波速公式( )
电磁波在真空中速度等于光速.
三、总结、扩展
麦克斯韦的电磁场理论
1、变化的磁场能够在周围空间产生电场,变化的电场能够在周围产生磁场.
2、均匀变化的磁场,产生稳定的电场,均匀变化的电场,产生稳定的磁场.这里的“均匀变
化”指在相等时间内磁感应强度(或电场强度)的变化量相等,或者说磁感应强度(或电场强度)对时间变化率一定.
3、不均匀变化的磁场产生变化的电场,不均匀变化的电场产生变化的磁场
4、振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场,振荡的电场产生同频率的振荡磁场.
5、变化的电场和变化的磁场总是相互联系着,形成一个不可分离的统一体,这就是电磁场,向周围空间传播就是电磁波.
四、板书设计
电磁场 电磁波
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
电磁波 篇2
教学目标
1. 掌握波速的公式c= 。
2. 知道各波段电磁波的特性及其应用。
3. 通过身边的案例感受物理与生活实际的联系。
4. 通过对各个波段电磁波的了解,认识到科学技术对社会发展的巨大推动作用。
5. 寻找地外文明,开拓学生视野。进行世界观教育。
教学重点、难点
重点:
波速的公式c=
难点:
各波段电磁波的特性及其应用,世界观教育。
教学方法
多媒体图片展示、讲解、讨论、练习
教学手段
多媒体课件、图片展示
教学过程:
1、 引入:
复习回顾----1、电磁场理论的基本内容是什么?2、电磁波有什么样的特点?
教师提出问题:怎样描述电磁波?进入本节课程的学习。
2、新课讲解:
一、波长、频率和波速
波峰、波谷,波长,频率,波速概念的讲解。重点是让学生掌握波速的公式。
二、电磁波谱
⑴、由图片引入,讲解其定义和其成分。另外还要讲解图片中的波长和频率特点。
⑵、分别讲解每个波段的波长,特性和应用(主要结合图片来讲解)。
三、电磁波谱的能量
由微波炉加热食物来说明。最后得出结论:电磁波具有能量,电磁波是一种物质。
四、太阳辐射
结合课本图片来说明阳光中的成分和能量分布。
五、寻找地外文明
主要介绍SETI计划,激发学生对物理的兴趣。对寻找外星人的利弊进行讲解,开拓学生的视野和世界观。
布置作业:创新课时训练P51----P52
板书设计:
电磁波谱
一、波长、频率和波速
波峰、波谷:
波长:
频率:
波速:c=
二、电磁波谱
三、电磁波谱的能量
四、太阳辐射
电磁波 篇3
【教学目标】
(一)知识与技能
1.了解无线电波的波长范围。
2.了解无线电波的发射过程和调制的简单概念。
3.了解调谐、检波及无线电波接收的基本原理。
(二)过程与方法
通过观察总结了解无线电波的基本应用,了解现代技术的应用方法,学会基本原理。
(三)情感、态度与价值观
通过对无线电波应用原理的基本认识感悟科学技术的价值和重要性。端正科学态度,培养科学的价值观。
【教学重点】
对本节基本概念的理解。
【教学难点】
对调谐的理解,无线电波发射与接收过程。
【教学方法】
演示推理法和分析类比法
【教学用具】
信号源,示波器,收音机,录音机,调频发射机,计算机多媒体,实物投影仪等。
【教学过程】
(一)引入新课
师: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,无论是广播、电视还是无线电通信以及航空、航天中的自动控制和通信联系,都离不开电磁波.在无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波,那么无线电波是怎样发射和接收的呢?这节课我们就来学习电磁波的发射和接收。
(二)进行新课
1.无线电波的发射
师:请同学们讨论,在普通LC振荡电路中能否有效地发射电磁波?
学生讨论。
生:在普通LC振荡电路中,电场主要集中在电容器的极板之间,磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡过程中,电场能和磁场能的相互转化主要是在电路内部完成的,辐射出去的能量很少。不能有效地发射电磁波
师:有效地发射电磁波的条件是什么?
学生阅读教材有关内容。
师生总结:要有效地向外发射电磁波,振荡电路要满足如下条件:
(1)要有足够高的振荡频率。
(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,才能有效地把电磁场的能量传播出去。
引导学生讨论:如何改造普通的LC振荡电路,才能使它能够有效地发射电磁波?
师生一起讨论后,引出开放电路的概念。将闭合电路变成开放电路就可以有效地把电磁波发射出去。
如图所示,是由闭合电路变成开放电路的示意图。
师:无线电波是由开放电路发射出去的。
讲解:在实际应用中常把开放电路的下端跟地连接。跟地连接的导线叫做地线。线圈上部接到比较高的导线上,这条导线叫做天线。天线和地线形成了一个敞开的电容器,电磁波就是由这样的开放电路发射出去的。电视发射塔要建得很高,是为了使电磁波发射得较远。实际发射无线电波的装置中还需在开放电路旁加一个振荡器电路与之耦合,如图所示。
振荡器电路产生的高频率振荡电流通过L2与L1的互感作用,使L1也产生同频率的振荡电流,振荡电流在开放电路中激发出无线电波,向四周发射.
师:发射电磁波是为了利用它传递某种信号。例如无线电报传递的是电码符号,无线电广播传递的是声音,电视广播传递的不仅有声音,还有图像。这就要求发射的电磁波随信号而改变。电磁波是怎样传递这些信号的呢?
讲解:在电磁波发射技术中,如果把这种电信号“加”到高频等幅振荡电流上,那么,载有信号的高频振荡电流产生的电磁波就载着要传送的信号一起发射出去。把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。
进行调制的装置叫做调制器。要传递的电信号叫做调制信号。
使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅(AM)。
使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频(FM)。
右图是调幅装置的示意图.接在振荡器和线圈之间的话筒就是一个最简单的调制器,由声源发出的声音振动使话筒里的碳粒发生时松时紧的变化,它的电阻也发生时大时小的变化。所以,虽然振荡器产生的是高频等幅振荡电流,但是线圈通过的却是随声音而改变的高频调幅电流.由于线圈的互感作用,从开放电路中发射的也是这种高频调幅电流。这种电磁波叫调幅波。(多媒体演示:调幅波)
(用示波器观察调幅波形)
2.无线电波的接收
师:处在电磁波传播空间中的导体,会产生感应电流,导作中感应电流的频率与激起它的电磁波频率相同,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,这样的导体就是接收天线。
在无线电技术中,用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波。
讲解:世界上有许许多多的'无线电台、电视台以及各种无线电通讯设备,它们不断地向空中发射不同频率的电磁波,这些电磁波强弱不等地弥漫在我们周围。如果不加选择地把它们都接收下来,那必然是信号一片混乱,分辨不清,达不到我们传递信息的目的。所以,接收电磁波时,首先要从诸多的电磁波中把我们需要的选出来,通常叫做选台。这就要设法使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。在无线电技术里,是利用电谐振来达到这个目的的。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,相当于机械振动中的共振。
(用示波器观察电谐振波形)
师:接收电路产生电谐振的过程叫做调谐,能够调谐的接收电路叫做调谐电路。
如图是收音机的调谐电路。调节可变电容器的电容来改变调谐电路的频率,使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同,这个频率的电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流,这样就选出了这个电台。(演示调谐过程)
讲解:收音机接收的经过调制的高频振荡电流(对应图讲解),这种电流通过收音机的耳机或扬声器,并不能使它们振动而发声,为什么呢,假定某一个半周期电流的作用是使振动片向某个方向运动,下一个半周期电流就以几乎同样大的作用使振动片向反方向运动.高频电流的周期非常短,半周期更短,而振动片的惯性相当大,所以在振动片还没有来得及在电流的作用下向某个方向运动的时候,就立刻有一个几乎同样大的作用要使它向反方向运动,结果振动片实际上不发生振动.要听到声音,必须从高频振荡电流中“检”出声音信号,使扬声器(或耳机)中的动片随声音信号振动。
从接收到的高频振荡电流中“检”出所携带的调制信号过程,叫做检波。检波是调制的逆过程,因此也叫解调。由于调制的方法不同,检波的方法也不同。检波之后的信号再经过放大、重现,我们就可以听到或看到了。
下面介绍收音机中对调幅波的检波。
右图是晶体二极管的检波电路,是利用晶体二极管的单向导电性来进行检波的。调谐电路中产生的是经过调幅的高频振荡电流,L1和L2绕在同一磁棒上,由于互感作用,在L2上产生的是高频交变电压.由于二极管的单向导电性,通过它的是单向脉动电流,这个单向脉动电流既有高频成分,又有低频的声音信号,高频成分基本从电容器C(复习旁路电容器)通过,剩下的音频电流通过耳机发声。(用示波器观察检波过程)实际上就是一个晶体二极管收音机的电路图.这种收音机声音很小,只能用开机收听本地电台.为了提高收音机的接收性能,需要用放大器把微弱的信号放大.图示是加有放大器的收音机方框图.由天线和调谐电路接收到的高频调幅电流,先通过放大器进行高频放大,然后进行检波和低频放大,放大后的音频电流输送到喇叭,使它们发出声音。
下面我们通过调幅和调频两种方式,来看看无线电波发射和接收的全过程。
(1)调幅发射和接收。(实验演示)
(2)调频发射和接收。(实验演示)
比喻:
高频电流→火车 音频电流→货物
调制→发射→传播→调谐→解调
装货→出站→运行→进站→卸货
师:我们再来看一下无线电波的分段。(投影)
波段 波长 频率 传播方式 主要用途
长波 30 000 m~3 000 m 10 kHz~100 kHz 地波 超远程无线通讯和导航
中波 3 000 m~200 m 100 kHz~1 500 kHz 地波和天波 调幅无线电广播、电报、通信
中短波 200 m~50 m 1500 kHz~6 000 kHz
短波 50 m~10 m 6MHz~30 MHz 天波
微波 米波 10 m~1 m 30MHz~300MHz 近似直线传播 调频无线电广播、电视、导航
分米波 1 m~0.1 m 300 MHz~3 000 MHz 直线传播 电视、雷达、导航
厘米波 10 cm~1 cm 3 000 MHz~30 000 MHz
毫米波 10 mm~1 mm 30000MHz~300 000 MHz
(三)课堂总结、点评
本节课主要学习了以下内容
1.电磁波的产生和发射条件。
2.开放电路的结构和特点。
3.电磁波的发射过程和接收过程
(四)课余作业
完成P92“问题与练习”中的题目。阅读P91“科学足迹”。
预习下一节:电磁波的发射和接收。
电磁波 篇4
【学习目标】:
1.了解电磁波的发现背景
2.伟大的预言
3.知道麦克斯韦电磁理论及电磁场和电磁波
【自主学习】:
麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831-1879),英国物理学家,经典电磁理论的奠基人.1831年6月13日出生于爱丁堡.1847年入爱丁堡大学听课,专攻物理.他很重视实验,涉猎电化学、光学、分子物理学以及机械工程等等.他说:把物理分析和实验研究联合使用得到的物理科学知识,比之一个单纯的实验人员或单纯的物理家所具有的知识更加坚实、有益而牢固. 1850年考入剑桥大学,1854年以优异成绩毕业并获得了学位,留校工作.1856年起任苏格兰阿伯丁的马里沙耳学院的自然哲学讲座教授,直到1874年.经法拉第举荐,自1860年起任伦敦皇家学院的物理学和天文学教授.1871年起负责筹划卡文迪什实验室,随后被任命在剑桥大学创办卡文迪什实验室并担任第一任负责人.1879年11月5日麦克斯韦因患癌症在剑桥逝世,终年仅48岁.
【课堂点拨与交流】
一、电磁波的发现
1、电磁波的发现背景
A、麦克斯韦---科学神童
B、法拉第对麦克斯韦的激励
C、前人的工作成果
2、伟大的预言
A、变化的磁场产生电场------电磁感应现象
B、假设-----变化的电场会产生磁场
C、预言电磁场的存在-----1864年,麦氏发表了电磁场理论,成为人类历史上预言电磁波存在的第一人。
二、电磁场和电磁波
1.、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
2、电磁波
例:电流随时间变化的规律如下列图所示,能发射电磁波的是( )
A、电磁波与机械波的区别
B、电磁波的速度---光速!
C、光是一种电磁波
3、赫兹实验
赫兹证实:(1)电磁场、电磁波的存在。
(2)电磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象,证明了电磁波与光具有相同的性质。
一天,赫兹在一间暗室里做实验。他在两个相隔很近的金属小球上加上高电压,随之便产生一阵阵噼噼啪啪的火花放电。这时,在他身后放着一个没有封口的圆环。当赫兹把圆环的开口处调小到一定程度时,便看到有火花越过缝隙。通过这个实验,他得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结论。赫兹的发现公布之后,轰动了全世界的科学界,1887年成为了近代科学技术史的一座里程碑,为了纪念这位杰出的科学家,电磁波的单位便命名为-赫兹(Hz)。
赫兹实验的意义:
赫兹的发现具有划时代的意义,它不但证明了麦克斯韦理论的正确,更重要的是导致了无线电的诞生,开辟了电子技术的新纪元,标志着从有线电通信向无线电通信的转折点。也是整个移动通信的发源点,应该说,从这时开始,人类开始进入了无线通信的新领域。
电磁波成果:
无线电报(1901)广播(1906)电话(1916)传真(1923)电视(1929)微波(1933)雷达(1935)卫星通讯电子计算机因特网等都与电磁波理论相关
有关趣闻
插曲:比赫兹实验早七年,一位叫戴维的人也接收到了电磁波信号,他随即向英国皇家协会会长G斯托克斯汇报,但斯托克斯认为这只是普通的电磁感应现象,戴维过于迷信权威,对于这一天赐良机未与重视,使发现被埋没了。
【课堂练习】
1、按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法中正确的是( )
A、磁场在周围一定产生电场
B、电场在周围一定产生磁场
C、变化的磁场在周围产生电场
D、变化的电场在周围产生磁场
2、按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法中正确的是( )
A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场
B、变化的磁场在周围产生变化的电场
C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场
D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场
3、按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法中不正确的是( )
A、振荡的磁场在周围产生恒定的电场
B、振荡的磁场在周围产生均匀变化的电场
C、振荡的电场在周围产生不同频率的振荡磁场
D、振荡的电场在周围产生同频率的振荡磁场
4、关于电磁波,下列说法中正确的是
A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发,由产生处向远处传播形成电磁波
B、振荡电场和振荡磁场互相激发,由产生处向远处传播形成电磁波
C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直,且与传播方向互相垂直
D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象
5、比较电磁波和机械波,下列说法中正确的是
A、电磁波和机械波都可以在真空中传播
B、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式
C、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象
D、电磁波和声波都是纵波
电磁波 篇5
(一)知识与技能
1.知道麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。
2.知道电磁场在空间传播形成电磁波以及电磁波的特点。
3.知道赫兹实验及其重要意义。
(二)过程与方法
通过对电磁波发现过程的了解,认识规律的普遍性与特殊性,培养学生的逻辑推理和类比推理能力。
(三)情感、态度与价值观
培养学生崇尚科学、献身科学的精神。
教学重点
变化的磁场产生电场。
教学难点
变化的电场产生磁场。
教学方法
演示推理和类比推理
教学用具:
学生电源一台,电磁铁一块,多匝线圈、灯座、小灯泡各一个,导线若干
教学过程
(一)引入新课
师: “神舟六号”上天后,怎样与地面上的人联系呢?
生:无线电波。
师:无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等,传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。现代社会的各个部门,几乎都离不开“电磁波”, “电磁波”就是现代文明的神经中枢。
那么,电磁波是什么?它是怎样产生的?它有什么性质?怎样利用它传递信号?这一章就要讨论这些问题。今天我们就从电磁波的发现开始学习。
(二)进行新课
1.伟大的预言
(教师首先向学生介绍麦克斯韦的生平简介,激发学生的好奇心和求知欲。)
麦克斯韦(James Clark Mexwell,1831~1879)是英国的理论物理学家、数学家。1831年6月13日生于英国爱丁堡。他的父亲是一个科学家,他从小就受到科学的熏陶,15岁时向英国皇家学会递交数学论文,发表在《爱丁堡皇家学会学报》上,第一次显露出他出众的才华。1847年,考入爱丁堡大学学习数学和物理学。1850年转入剑桥大学,1854年毕业后留校工作,1856~1865年,他先后在阿丁见大学和伦敦皇家学院任教。1871年,麦克斯韦任剑桥物理实验室主任,1874年,他主持建立的卡文迪许实验室竣工,任该实验室首任主任。1879年11月5日,麦克斯韦在剑桥逝世。
麦克斯韦在电磁场理论方面的工作深受法拉第的影响.他信服法拉第的思想,决心为法拉第的场的概念提供数学方法的基础。尤其是他在伦敦皇家学院任教期间,有机会拜访了法拉第以后,更加强了他的这种信念.年轻的麦克斯韦以他卓越的数学才能和严密的逻辑推理,对法拉第的直观形象的电磁场理论加以高度概括,并总结了当时电磁学的研究成果,建立了电磁场方程,确立了电磁场理论。
师:我们现在粗略地介绍一下麦克斯韦的电磁场理论。
● 变化的磁场产生电场
演示实验
装置如图所示,当穿过螺线管的磁场随时间变化时,上面的线圈中产生感应电动势,引起感应电流使灯泡发光。
[提出问题]小灯泡为什么能发光?
[学生回答]由于交变电流产生的磁场在不断变化,所以穿过线圈的磁通量不断变化,在线圈中产生感应电动势,形成感应电流,小灯泡发光。
[继续提问]电路(线圈)中的电荷为什么能够定向移动呢?
[学生回答]受电场力。
[教师总结]麦克斯韦认为变化的磁场在空间产生电场。电路中的自由电荷就是在这个电场的作用下做定向运动,产生了感应电流。
[讨论](1)如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中还有电流、电场吗?
(2)如果线圈不存在,线圈所在处的空间还有电场吗?
麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在,线圈不存在时,变化的磁场同样在周围空间产生电场,这是一个普遍规律,跟闭合电路是否存在无关(如图甲、乙所示)。
我们可以很自然的提出一个假设:变化的磁场产生电场。
说明:在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的;而静电场中的电场线是不闭合的。
● 变化的电场产生磁场
师:麦克斯韦根据电现象与磁现象的相似性和变化的磁场能产生电场的现象,提出了另一个大胆的假设:变化的电场也能产生磁场。
教师点拨:这个假设没有直接的实验做基础,它出于对自然规律的洞察力,是很大胆的,但却更有创造力。
师:根据这两个基本论点,麦克斯韦推断:如果在空间某区域中有周期性变化的电场,那么,它就在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……变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场。
2.电磁波
师:机械振动在介质中的传播形成机械波,电磁场在空中的传播会形成什么?
生:电磁场在空中传播形成电磁波。
师:机械波有横波和纵波之分,且能够传递能量;能发生反射、折射、干涉和衍射;靠介质传播,波速v=λf。
类比机械波的特点,学生讨论电磁波具有的特点。
师生共同得到电磁波的特点:
(1)电磁波中的电场和磁场互相垂直,并且都与波的传播方向垂直,即电磁波是横波。光是一种电磁波。在前面学习的光的偏振现象已经证明了这一点。如上图所示。
(2)电磁波可以在真空中传播,向周围空间传播电磁能,在传播过程中,电磁波能发生反射、折射、干涉和衍射。
(3)三个特征量的关系:v=λf。在真空中v=3.0×108 m/s。
师:麦克斯韦电磁场理论的建立具有伟大的历史意义,足以根牛顿力学体系相媲美,它是物理学发展史中的一个划时代的里程碑。
3.赫兹的电火花
师:麦克斯韦的电磁场理论还只是一个预言。还有待于科学实验的证明。是赫兹把这个天才的预言变成了世人公认的真理。
(引导学生教材,了解赫兹证实电磁波存在的探索历程)
教师可以向学生介绍赫兹的生平简介(见附录),激发学生求知上进的热情,对学生进行物理情感教育。
(三)课堂总结、点评
本节主要学习了麦克斯韦电磁场理论的主要内容。知道了麦克斯韦电磁场理论的两大支柱:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。还知道了变化的电场和磁场相互联系,形成一个统一的场,即电磁场。电磁场由发生区域向远处的传播形成电磁波。电磁波中的电场与磁场相互垂直,且二者均与波的传播方向垂直,即电磁波是横波。
课余作业
完成P79“问题与练习”的题目。
电磁波 篇6
麦克斯韦电磁场理论是电磁学的最核心内容,其地位相当于经典力学中的牛顿运动定律所处的地位,所以它是本节教学中要重点突出的内容。但是由于其内容非常抽象,学生要深刻理解它比较困难,因此,在教设计上要把握好三个方面:第一,内容如何定位。对学生来讲,知识掌握的要求程度定位在定性了解的层面上。第二,如何化抽象为形象,考虑从多个层面突破教学中存在的知识抽象的难点。其一,实验探究层面突破——利用身边丰富的电磁波教学资源,来认识电磁波的庐山真面目,化抽象为具体。其二,媒体层面上突破——利用多媒体,建立与机械波形成相类似的电磁波形成的认识过程,呈现电磁波的形成过程“看不见”的另一面,化抽象为形象。其三,情感、兴趣…等角度。第三,考虑如何转变教学方式与学习方式。利用探究式教学方式,还原认识事物的原来面目。麦克斯韦从理论出发大胆预言电磁波的存在——这是一个伟大的猜想!是一个很好从理论上进行科学探究案例。
要达到以上的目标,下面就本人对这一节课在的教学前与后所引发的思考作一阐述。
一. 创设实验探究情境,引发学生探究欲望
电磁波对学生而言,既熟悉又陌生。虽然人们天天都离不开它,但是学生对它的庐山真面目还是雾里看山。如何创设一个情境,引发学生思考,从而把本质的问题暴露出来,这是我课前一直琢磨的问题。首先,我考虑的是所设计的情境要有哪些方面的要求?——尽可能是实验情境、真实性要强、简单熟悉生活化、现象明显、可操作性强、参与面广、最好能带给学生惊喜、与电磁波有密切联系等。于是我想到了用收音机来设计探究实验的方案,但是如何用收音机设计一个能揭示电磁波本质问题的实验构想,却费了我不少心思。后来,从电灯的开与关时,收音机出现“喀喀”干扰声得到启发——这个情境就是一个绝妙的情境!所以我在这节课引入环节上,要求每一位学生自带一台小收音机,上课时要求学生打开收音机并调节到中波无台处,然后请每一个学生用一根导线与一只旧干电池,配合收音机做两次实验。
第一次实验。在*近收音机处,让导线的一端与干电池一个电极始终接触,导线另一端与电池的另一个电极断断续续接触(如图甲)。第二次实验。让导线的两端与干电池两个电极持续接触(如图乙)。实验后请学生描述现象,学生发现只有断断续续接触干电池时,收音机中才发出“喀喀”声,而导线两端持续接触电池电极时收音机中却无“喀喀”声。此时,学生的表现,并不是十分惊讶!(可能在平时生活上学生有感受过类似现象),我也不动声色。只是以平常心,泛泛地提了一个问题,
如何解释上述现象?
问题一出,学生就开始了议论,并且大多认为,因为有电所以有“喀喀”声。议论的焦点大多集中在第一个现象上,对第二个现象没多大注意。至此,我感觉到学生观察、思维中存在的不足已经暴露出来了,学生没有抓住关键现象进行比较、进行思考。现在该到了教师在“学生——现象之间”应起的“穿针引线”作用时候了,于是我及时抛出了一个问题:“两次实验同是所谓有‘电’,为什么现象是:一次有声一次无声!”学生为之一震!先前不以为然的脸部表情却一扫而光!取而代之的是满脸的困惑。随后在课堂上引发了学生探究问题的极大兴趣和欲望,达到了预期的效果——即激发学生更深一层的思考,进入理性思考气氛之中。
二、抓住问题,引发猜想,相互印证,揭示本质
上面从现象出发,从现象引发出问题,把学生推到问题之中,这是从现象向本质思考的重要转折点。关键问题呈现出来之后,引发猜想是探究中重要环节。但是从哪一个角度进行分析,引出猜想?
于是,我设置了如下关键词请学生造句
收音机 电波 爱拼才会赢
学生轻松地给出了大致相同答案:电波传到收音机,收音机中一曲《爱拼才会会赢》催人奋进。
学生的答案,显然,达到我要引导的方向,即收音机发出声音与电波的存在联系在了一起。收音机能检验出是否存在电波。
于是我设置如下一组问题
问题1:上述第一次实验,收音机中发出“喀喀”声意味着什么?
学生一下子意识到,断续接触,有电波产生(学生更熟悉用电波一词来表达电磁波)。
问题2.导线接通意味着什么?断开又意味着什么?断断续续接触又意味着什么?
学生间的讨论交流、相互提问很是热烈,其中心不外是,电路中电流发生了变化。收音机与断续接通的电路之间存在空间上阻隔,“为何它们心有灵犀一点通”?它们之间联系的桥梁是什么样?——是电波,电波究竟是什么?讨论中,终于有学生切入到电流周围有磁场,电流变化,电路周围磁场发生变化的认识。“电流变化、磁场变化、收音机、喀喀声、电波”等关键词在学生认识过程中形成了思考链条。把学生的思维推向了高潮,即从简单的现象,让学生对电磁波产生似乎有了“顿悟”感觉,但又疑惑重重,在朦胧中学生头脑里有了如下猜想
猜想:变化的磁场就是电波?或者变化的磁场产生了有电波?
这是从一个现象的某个观察角度所引发的猜想。如果能够从不同的现象、不同的角度进行观察、思考、猜想,让不同的猜想互相碰撞或相互印证,无疑对探究的深入推进,从而寻找更为普遍规律的猜想十分有意义。
正是基于这种的认识,在接下来的教学环节中设计了另一个实验探究情境——演示一个电磁感应现象。实验如右图所示。第一次在A线圈通入直流电,B中小灯泡不亮(如图甲)。第二次在A中通入交流电,B中小灯泡发光(如图乙),这实验在交流电教学中做过,学生很熟悉。如果问学生,为什么第二次小灯泡发光,第一次不发光。学生回答肯定是,因为第二次磁通量发生了变化,第一次磁通量没有变化。这个看似完美的回答,却没有揭示问题的本质。科学探究的关键恰恰就在于能否从平凡现象中找到不平凡之处,能否从别人没有看出问题的地方看出问题。在这个探究环节,为了达到这个目的,在后续教学行进过程,学生在讨论中、在困惑中、在希望中,我时不时地抛出了预先设置的如下探究引导问题。
问题1:小灯泡发光,意味着什么?——学生很快意识到B环中有电流。
问题2:B环中的有电流又意味着什么?——相互讨论之后,认识到是电子的定向移动。
问题3:什么力驱动B环中电子做定向移动?——学生感到困惑,但是学生从电子带电这一特征,还是猜想电子可能是受电场力的驱动作用。
问题4:电场力需要电场存在,A中电流只产生磁场,哪电场又从何而来?——这个问题是一个关键问题。也是一个疑惑不已的问题,一番讨论之后,终于有个别学生将信将疑地猜测,难道是磁场产生了电场?
此时,有学生立刻反驳,第一次A中电流也产生了磁场,如果磁场产生了电场,那第一次情况下,B中也应该有电流,小灯泡也应该会亮。
学生之间激烈争论着,学生之间不同的思想火花互相碰撞着,终于有学生看到第一次与第二次实验差别之处,正是这种差别的认识,学生的认识得到了提高,猜想往前推进了一步,意识到可能是变化的磁场产生了电场。
尽管还有不少学生感到不可思议,但我提醒学生将第一个探究情境中的猜想与第二个情境中的猜想作一对比,学生立刻感觉到两个情境中所引发的猜想有不谋而合之处。相互印证,学生疑惑顿开,感觉分析有道理,变化磁场应该会产生电场。
有了认识上的突破,我“乘胜追击”,通过电场与磁场现象的类比分析,学生很快大胆提出了相反的猜想,即变化的电场也应该会产生磁场。
为了论证这一猜想正确性,我建议学生能否设计一个实验加以验证。学生你一言我一语提出各自的想法,终于有了一个设计刍型,经老师完善之后,其实验装置如下图所示。原理是电子感应圈产生的交变电压加到两平行金属板上,两板之间产生了一个交变的电场,若交变的电场产生了变化磁场,则置在其中的线圈中应有感应电流,串在线圈中的微安表指针要发生偏转。
原理分析完毕,我忙于器材的连接,教室一片寂静,学生的目光聚焦在我的一举一动之上,从学生脸部表情,读出了学生焦急期待的心情。我接通电子感应圈电源的瞬间,投影到大屏幕上电流表的指针果然发生了偏转,一种期待成功的心愿得到的实现,发自内心的激动,学生暴发出阵阵掌声,师生情感交流得到了升华,探究气氛达到一个高潮。至此,学生深信无疑麦克斯韦电磁场理论的正确性。
三.发挥传统媒体和多媒体的优势互补作用
电磁波的形成过程的“细节”用真实的实验是无法展现的,它是看不见,摸不着。也
图 多媒体展示电磁波的形成过程
因为这一点,所以它神秘、抽象。故考虑用多媒体技术在这一方面的优势来弥补实验的不足。在这一教学环节,利用电磁振荡现象设计了一段多媒体动画(大致如上图所画),来大致摸拟电磁波的形成和传播过程。因为是用逐帧逐渐向两侧淡出的表现手法,呈现出由近及远的缓慢传播过程,所以对帮助学生形象地建立电磁波的形成过程有很大好处。
如何探究电磁波传播的速度问题是我教学中考虑的另一个问题,情境设计的难度相当大,原因是电磁波的速度等于光速,通常的传播距离都很有限,无法觉察到电磁波速度这一问题。于是我巧妙地应用两地电视现场转播这一情境来解决这一问题。我录制一段录像在课堂上播放,场景是:中央电视台节目主持人与深圳记者之间的现场股评报导场面。其中有中央电视台主持人和深圳记者同在一个电视画面上的镜头,每主持人向记者提出问题后,记者反应都明显滞后,学生能估测出交流的滞后时间大约有1s左右,这种反应上滞后,学生能感受到不是来自人生理的因素。于是我抓住这个现象,给了学生一个提示,即两地间的电视信号是通过同步卫星传输的,并且用多媒体动画展示了传输过程(大致如上图所示的画面)。之后,我提出如下问题
问题1:这现象说明了什么?——电磁波传播有一定的速度。
问题2:已知同步卫星的高度为3.6×107m,能否利用这个现象,估算出电磁波的速度大小?
学生动笔做了计算,主要有如下两种表现,老师适时做了点评。
第一种:V=S/t≈2×3.6×107m/1s=7.2×107m/s——错!
第二种:V=S/t≈4×3.6×107m/1s=1.4×108m/s——正确!
学生在初中已经学过光学基本知识,知道的光速大小是3.0×108m/s,电磁波的速度估算值与光速数量级相同,学生很是惊奇!是巧合还是有内在联系?由此引发了学生更深层次的猜想:电磁波的速度与光速是否相等?光是否也是电磁波?
四.教后几点反思
这是一节公开课,在正式上课之前,在教学的各个环节上花了比较长时间进行了思考与推敲,方案可以说是变了又变,改了又改,在前前后后的反反复复的实践中,有了很多感悟。归纳起来有如下几点感受颇深。
公开课最后的亮相,其实不是最重要的。最重要的是紧张准备的过程中,对教学有了更多的思考和深刻的领悟,对自己有了精益求精的要求。而这些内容和体验在书本中是难以深刻读懂的。现在留于形式的种种继续教育该怎么做?该追求什么样效益?值得反思。所以我个人认为公开课、观摩课之类的活动是青年教师成长的最好实践平台之一。
探究教学活动最重要是什么?引发学生猜想的问题可能是最重要,这个问题应该恰到好处地、巧妙地的设置在一个情境中,让问题有血有肉,不是一个干吧吧的问题,否则就激不起学生兴趣,学生能有进一步探究的动力吗?
探究教学中最难的是什么?可能是猜想。它需要细心的观察、独到的视角、认真地思辨、丰富的想象等等。所以教学中 如何培养学生的猜想能力对培养的学生各种综合能力有很好的启迪作用。
探究教学中学生最喜欢是什么?可能是各种实验活动。好的实验不仅能揭示出现象背后的本质,更重要的是能深深吸引学生的注意力,能引发学生思考,能用最有力的证据说明问题——事实胜于雄辩。能给学生以会心的微笑,甚至是一种心灵的震憾!
探究教学中对教师最具挑战的是什么?探究教学活动,更多的是强调学生的学习自主性。因此课堂上会出现很多来自学生中的各种各样问题,老师如何面对这些问题?是避而不答,还是迎难而上,这是两种截然不同的态度。探究教学活动需要的就是教师要倾听学生中不同声音,回避问题,还算是探究教学吗?所以面对问题,如何应对?是探究教学中教师面临的最大挑战,它要求教师要有丰富的知识储备和经验积累,教师的专业化成长不是一句空话。
探究教学活动学生最需要是什么?最需要的是时间。课堂上给学生更多的活动时间、交流时间、思考时间,给学生以信任。否则探究活动至多是留于形式,而不是教与学方式的根本转变。
科学探究教学活动给教学管理者带来的最大担心是什么?上级主管部门如何评价教学问题。从长远目标看,探究教学对培养学生的创造能力无疑是大有好处的。但由于探究教学活动与课时之间有矛盾,会打破传统教学环节中的种种应试训练。所以,目前的教学评价,能适应新的课堂教学改革吗?评价从来就是一种激励机制,没有合理的评价机制做保证,教学改革会面临各个方面的阻力。
电磁波 篇7
【教学目标】
(一)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。
(二)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。
(三)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。
【教学重点】红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用。
【教学难点】电磁波的能量。
【教学方法】教师引导,学生阅读讨论
【教学用具】投影仪,幻灯片。
【教学过程】
(一)引入新课
师: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。
(二)进行新课
1.电磁波谱
(投影)
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?
(三)课堂总结、点评
本节课学习电磁波谱的构成,了解了各种电磁波的特点和主要应用。
(四)课余作业
1.完成P102“问题与练习”中的题目。
2.阅读P101“科学漫步” 。
电磁波 篇8
第二节 电磁波的海洋●教学目标一、知识目标1.了解电磁波的产生和传播.2.知道光速是电磁波以及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、能力目标通过演示了解电磁波的产生,电磁波在真空中的传播,提高学生应用科学文化知识解决实际问题的能力和概括总结的能力.三、德育目标通过对电磁波的学习,激发学生敢于向科学挑战、热爱科学、掌握科学的情感.●教学重点电磁波.●教学难点通过演示了解电磁波的产生.●教学方法演示法、讨论法.●教具准备微机、收音机、无线寻呼机、真空罩、干电池.●课时安排1 课时●教学过程一、复习提问,引入新课1.声音在真空中的传播速度是多少?(声音在真空中不传播)2.光在空气中的传播速度是多少?(3×105 km/s)3.声音是如何产生的?(一切发声物体都在振动)4.声音的传播是靠什么?〔声音的传播是靠介质(固体、液体、气体)〕[师]生活中我们收听广播、看电视节目,广播中的声音怎么能从很远的地方传到这里呢?看到的电视节目的图像是怎么从荧屏上得到的呢?[生甲]是电线传送的.[生乙]我们没有看到收音机、电视机有电线直接通向电台或电视台,所以这些都不是用电线来传播信号的.[生丙]是靠电磁波来传播信号的.[师]电磁波在信息的传递中扮演着十分重要的角色.那么电磁波是怎样产生的?怎样传播的?这节课我们就来学习这方面的知识.二、进行新课第二节 电磁波的海洋[板书]一、电磁波是怎样产生的?[板书][师]我们前面提到过水波、声波.用实验来说明什么是水波、声波.[生甲]手持木棍,让木棍下端接触水槽水面上,水面上有一圈一圈凸凹相间的状态从木棍接触水面处向外传播,形成水波.[生乙]两个音叉并排放置,并离得很近,敲击其中一个音叉,和另一个音叉接触的小珠被弹起.音叉振动时,在空气中会有疏密相间的状态向外传播,形成声波.声波看不见,摸不到,但声波传到我们的耳朵,会引起鼓膜振动,使我们产生听觉.[师]那么电磁波是怎样产生的?看演示.[演示]打开收音机的开关,将调谐旋钮旋至没有电台的位置,将音量开大,取一节干电池和一截导线,拿到收音机附近,先将导线的一端与电池的负极相连,再将导线的另一端与电池的正极相摩擦,使它们时断时续地接触,从收音机里听到什么?[生甲]在收音机里听到“喀喀”的杂音.[生乙]这是因为在导线与电池组成的电路中产生了快速变化的电流,变化的电流产生了电磁波,收音机接收了这一电磁波,并把它放大转换成声音,这就是我们听到的“喀喀”声.[师]波是自然界普遍存在的现象.电磁波就是当导体中有快速变化的电流时,会向周围空间发射电磁波.我们知道声波的传播需要介质,那么电磁波的传播是否也需要介质?二、电磁波是怎样传播的?[板书][师]我们想想如何做实验才能知道电磁波传播是否也需要介质?(启发:回忆声音的传播需要介质的实验)[生甲]把无线寻呼机放在塑料袋,再放入水槽中,打电话请寻呼台呼叫,寻呼机能够收到信号.[生乙]这个实验说明,电磁波在液体中能够传播.[生丙]把无线寻呼机放在密闭的木制(或铁制)的盒子里,呼叫,能够收到信号.[生丁]这个实验说明电磁波在固体中能传播.[生戊]把无线寻呼机放在真空罩中,呼叫,寻呼机能够收到信号.[生己]这个实验说明,电磁波在真空中能够传播.[师]月球上没有空气,声音无法传播.但是电磁波能够在真空中传播,所以宇航员在月球上可以用电磁波来通信.大家看屏幕(微机模拟不同形式的电磁波),观察到什么?[生甲]看到一圈一圈明暗相间的状态向外传播.[生乙]看到一圈一圈凸凹相间的状态向外传播.[师]凸凹相间说明有凸起部分和凹下部分,这样向上部分就形成像山峰似的浪尖,叫做波峰;向下部分就形成凹谷,叫做波谷.每上、下振动一次就形成一个波峰和波谷,若上、下振动若干次,那么这列水波就以波峰—波谷—波峰—波谷向外传播出去.相邻两个波峰(或波谷)间的距离是一定的,这个距离叫波长(λ).波在1秒内出现的波峰数(或波谷数),叫做频率(f).真空中电磁波的波速为c,它等于波长λ和频率f的乘积:c=λfc=2.99792458×108 m/s=3×105 km/s电磁波频率的单位也是赫兹(hz),也可以用千赫(khz)和兆赫(mhz).电磁波是个大家族,通常用于广播、电视和移动电话的频率为数百千赫至数百赫的那一部分,叫做无线电波.日常生活中可以看到各种各样的天线,它们有的是发射电磁波的,有的是接收电磁波的,我们就生活在电磁波的海洋中.大家阅读科学世界“微波炉”.看完后小结本节内容.三、小结请同学们小结本节内容:电磁波是怎样产生的;电磁波是怎样传播的.四、布置作业动手动脑学物理:①、②、③、④.[参考答案]1.此题要求学生知道波长、频率和速度关系,根据c=λf,得出此立体声广播的波长是3.08 m.2.学生通过此题可以知道收音机选台指示盘上的数字、单位,了解其物理意义.3.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.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.“隐形飞机”是一种先进的军用飞机,可以防止雷达发现.隐形飞机用的主要是吸波材料,它的功能是通过吸收、散射和干涉等多种方式,使材料表面的电磁波能量转换成其他形式的能量,从而减少飞机对电磁波的反射,使雷达很难发现它.4.略五、板书设计第二节 电磁波的海洋一、电磁波是怎样产生的.二、电磁波是怎样传播的.
电磁波 篇9
(一)教学目的
1.使学生知道当导体中有迅速变化的电流时,周围空间会有电磁波向外传播,借助于电磁波可以传输信号。
2.使学生知道电磁波的频率、波长的初步概念,能记住波长和频率的关系,能记住电磁波在空气中的传播速度。
(二)教具
粗棉绳一根(用5根粗棉线搓在一起构成)、金属锉刀一把、电池、导线、半导体收音机一台、画有收音机刻度板的小黑板。
课前要求有条件的学生自带一个小半导体收音机。
(三)教学过程
1.电磁波
用类此推理的方法,由机械波引出电磁波。
我们把导体中迅速变化的电流在周围空间产生的波叫做电磁波(板书)。
无线电通信正是利用电磁波来传输信号的。
2.电磁波的频率
就水面波来说,振源(木杆)每上下振动一次,水面上就出现一个波峰(凸起部分)和一个波谷(凹下部分)。在1秒钟内木杆振动的次数越多(即振动越快),水面上出现的波峰(或波谷)数也越多。
我们再观察一下绳上形成的波。
演示 用手捏住竖直下垂绳子的上端,沿水平向左右先后做快慢不同的振动,可以看到,当振动较快时,从绳子上端每秒钟出现的波峰(或波谷)数较多;当振动较慢时,从绳子上端每秒钟出现的波峰(或波谷)数较少。
在以上情况下(指水波和绳上形成的波),1秒内出现的波峰(或波谷)数,叫做频率。它的单位名称叫赫兹(Hz),简称赫,常用频率单位还有千赫(kHz)和兆赫(mHz)。
1千赫=103赫
1兆赫=106赫
跟水波和绳上形成的波类似,电磁波也有自己的频率,电磁波的频率由电路中每秒电流变化的次数(或说每秒种电流振荡的次数)决定。
3.电磁波的波长
像前面那样,再做一次用绳子形成波的演示,让学生仔细观察:当改变振动的快慢时,不但波的频率发生改变,而且相邻两个波峰(或波谷)间的距离也不相同。
相邻两个波峰(或波谷)的距离,叫做波长。
由上面的演示还可看出,手捏住绳第一次振动出现一个波峰,第二次振动又出现一个波峰,而此时第一个波峰已向下传播了一段距离,这个距离恰好是一个波长。因此,也可以说波长等于每振动一次波峰沿波的传播方向传播的距离。波长的单位是米。
电磁波也有自己的波长,电磁波的波长表示电磁波每振动(或说振荡)一次传播的距离。
4.波长、频率、波速三者间的关系
波速表示波传播的快慢,由教材上水波在1秒内传播的波形图可以知道:
波速=波长×频率
对电磁波来说,同样有
波速=波长×频率
电磁波的波速和光速相同,在空气或真空中每秒传播的距离约30万千米,记为3×108米/秒。在空气或真空中,各种频率的电磁波的波速是相同的,所以,频率越高的电磁波,它的波长就越短。
指导学生阅读教材上的电磁波(无线电波)波段划分表。
5.布置作业
课外观察一台多波段收音机的选台指示盘,注意看各波段都在哪些频率范围和波长范围?把对应的波长和频率相乘,看看是不是等于光速?
(四)设想、体会
电磁波一节的教案,以演示为基础,有意识地突出振动和波的形成的关系。通过观察分析水波和绳上形成的波,让学生初步了解波的频率和波长的物理意义,再运用类比方法引出电磁波的频率和波长,以及波速、波长、频率三者间的关系,并注意引导学生初步建立在空气或真空中电磁波的波速与光速相同的观念。
注:本教案依据的教材是人教社初中物理第二册
电磁波 篇10
(一)教学目的
1.使学生知道当导体中有迅速变化的电流时,周围空间会有电磁波向外传播,借助于电磁波可以传输信号。
2.使学生知道电磁波的频率、波长的初步概念,能记住波长和频率的关系,能记住电磁波在空气中的传播速度。
(二)教具
粗棉绳一根(用5根粗棉线搓在一起构成)、金属锉刀一把、电池、导线、半导体收音机一台、画有收音机刻度板的小黑板。
课前要求有条件的学生自带一个小半导体收音机。
(三)教学过程
1.电磁波
用类此推理的方法,由机械波引出电磁波。
我们把导体中迅速变化的电流在周围空间产生的波叫做电磁波(板书)。
无线电通信正是利用电磁波来传输信号的。
2.电磁波的频率
就水面波来说,振源(木杆)每上下振动一次,水面上就出现一个波峰(凸起部分)和一个波谷(凹下部分)。在1秒钟内木杆振动的次数越多(即振动越快),水面上出现的波峰(或波谷)数也越多。
我们再观察一下绳上形成的波。
演示用手捏住竖直下垂绳子的上端,沿水平向左右先后做快慢不同的振动,可以看到,当振动较快时,从绳子上端每秒钟出现的波峰(或波谷)数较多;当振动较慢时,从绳子上端每秒钟出现的波峰(或波谷)数较少。
在以上情况下(指水波和绳上形成的波),1秒内出现的波峰(或波谷)数,叫做频率。它的单位名称叫赫兹(Hz),简称赫,常用频率单位还有千赫(kHz)和兆赫(mHz)。
1千赫=103赫
1兆赫=106赫
跟水波和绳上形成的波类似,电磁波也有自己的频率,电磁波的频率由电路中每秒电流变化的次数(或说每秒种电流振荡的次数)决定。
3.电磁波的波长
像前面那样,再做一次用绳子形成波的演示,让学生仔细观察:当改变振动的快慢时,不但波的频率发生改变,而且相邻两个波峰(或波谷)间的距离也不相同。
相邻两个波峰(或波谷)的距离,叫做波长。
由上面的演示还可看出,手捏住绳第一次振动出现一个波峰,第二次振动又出现一个波峰,而此时第一个波峰已向下传播了一段距离,这个距离恰好是一个波长。因此,也可以说波长等于每振动一次波峰沿波的传播方向传播的距离。波长的单位是米。
电磁波也有自己的波长,电磁波的波长表示电磁波每振动(或说振荡)一次传播的距离。
4.波长、频率、波速三者间的关系
波速表示波传播的快慢,由教材上水波在1秒内传播的波形图可以知道:
波速=波长×频率
对电磁波来说,同样有
波速=波长×频率
电磁波的波速和光速相同,在空气或真空中每秒传播的距离约30万千米,记为3×108米/秒。在空气或真空中,各种频率的电磁波的波速是相同的,所以,频率越高的电磁波,它的波长就越短。
指导学生阅读教材上的电磁波(无线电波)波段划分表。
5.布置作业
课外观察一台多波段收音机的选台指示盘,注意看各波段都在哪些频率范围和波长范围?把对应的波长和频率相乘,看看是不是等于光速?
(四)设想、体会
电磁波一节的教案,以演示为基础,有意识地突出振动和波的形成的关系。通过观察分析水波和绳上形成的波,让学生初步了解波的频率和波长的物理意义,再运用类比方法引出电磁波的频率和波长,以及波速、波长、频率三者间的关系,并注意引导学生初步建立在空气或真空中电磁波的波速与光速相同的观念。
电磁波 篇11
【教学目标】
(一)知识与技能
1.了解几种传感器的应用特点。
2.了解信息传递的主要途径――通过电磁波传输。
3.了解信息的处理和数字通信,信息记录等。
4.了解数字电视和因特网特点。
(二)过程与方法
感悟信息时代对人们的生产生活及研究带来的影响。了解信息的记录及相关应用。
(三)情感、态度与价值观
培养学生的科学精神和爱国主义精神。
【教学重点】电视机呈现原理,雷达定位原理。
【教学难点】图形与电信号的转化原理。
【教学方法】教师引导,学生阅读讨论
【教学用具】投影仪,幻灯片。
【教学过程】
(一)引入新课
师:上节课我们学习了电磁波的发射和接收过程,为了有效地发射电磁波,需要将闭合电路变成开放电路,然后将调制后的电磁波发射出去,在接收电路中通过调谐和解调,就可以得到我们所需要的信号了。
人类认识电磁波到现在只不过一百多年的时间,但电磁波在科学技术上已经得到十分广泛的应用,本节介绍无线电波的现代应用。
(二)进行新课
1.电磁波与信息的传递
师:请同学们阅读教材有关内容,谈一谈在人类文明发展史上,信息的传递经历了怎样的过程。
学生阅读、讨论。
生:语言的出现,文字的创造,纸和印刷术的发明,电磁波的发现。
师:电磁波的传输有何特点?
生:可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可以无线传输。电磁波的频率越高,相同时间内传输的信息量越大。
2.电视
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)在电视的发射端需要什么仪器?
(2)电子枪的扫描路线是怎样的?
(3)在电视的接收端需要什么仪器?各起什么作用?
(4)你能说说调谐、检波的基本工作原理吗?
(5)显像管里的电子枪发射电子束的强弱受什么控制?它扫描的方式和步调与什么相同?
(6)摄像机在一秒钟内传送多少张画面?为什么在电视里我们看到的景象是连续的?
(7)你能说说伴音信号经过怎样的处理后被送到扬声器的吗?
学生阅读课文后分组讨论,回答上述问题。
教师投影幻灯片做总结。出示电视信号的形成、发射和接收示意图投影片。
电脑演示电子枪的扫描过程
通过阅读课本,观看演示,师生共同得出结论:
(1)电视信号的发射
在电视发射端,摄像镜头将被摄物体的像成在摄像管的屏上。电子枪发出的电子束按一定规律偏转,对屏上的图像进行逐行扫描。通过光电转换器件把一幅图像按照各个部分的明暗情况,逐点地变为强弱不同的电流,完成光电转换,就形成图像信号,图像信号和音频信号通过发射机的天线发射出去。
(2)电视信号的接收
电视接收机的天线接收到电磁波后,将视频信号与音频信号分开。视频信号通过显像管中的电子枪发射的受视频信号控制的电子束对荧光屏的扫描,将视频信号即电视信号转换为图像。音频信号通过扬声器转换成声音。
(3)摄像机与电视接收机中电子束扫描速率的关系
两种电器中电子束扫描的速率都相等。
3.雷达
阅读教材,思考问题:
(1)雷达的作用是什么?
(2)雷达用的是哪个波段的无线电波,这段电波的性能是什么?
(3)雷达天线的作用是什么?
(4)雷达根据什么确定障碍物的位置(包括距离和方向)?
(5)怎样从荧光屏上读出障碍物的距离?
(6)雷达有何应用?
学生阅读课文后分组讨论,回答上述问题。
教师投影幻灯片做总结。雷达是利用无线电波中的微波能直线传播,且能被物体反射的特点,通过测定微波从发射到反射回来的时间来确定目标的距离,并结合微波的方向和仰角来确定目标的位置的。
4.移动电话
学生阅读教材,讨论、交流移动电话在现代生活中的重要作用。
5.因特网
学生阅读教材,讨论、交流因特网在现代生活中的重要作用。
(三)课堂总结、点评
本节课主要学习了以下内容电视和雷达的工作原理。了解了移动电话、因特网在现代生活中的重要作用。现代通信已经将地球变成了名符其实的地球村。希望同学们好好学习,努力掌握现代科学技术,为全人类的共同发展贡献自己的力量。
电磁波 篇12
一、电磁振荡
教学目标:
一、知识目标
1、理解lc回路中产生振荡电流的过程.
2、会分析电磁振荡过程中,电容器上对应的电荷,线圈中对应的电流,以及与之联系的电场,磁场和能量变化的规律.
3、知道阻尼振荡和无阻尼振荡的区别.
二、能力目标
通过观察演示实验,概括出电磁振荡等概念,培养学生观察能力,类比推理能力,以及理解和概括能力.
三、情感目标
通过对振荡电流波形观察,发现图像的对称、曲线美,并让学生领会物理规律的美.
课时安排:1课时
教学用具:lc振荡电路演示仪,大屏幕示波器,自制模拟振荡过程动画软件.
师生互动活动设计:教师先演示给学生观察并讲解电磁振荡的基本概念.再利用投影幻灯片并类比单摆振动、讲解电磁振荡前半周期经历的过程,然后启发指导学生自己分析后半周期的振荡过程.
教学过程
1、演示电磁振荡的实验,学习有关概念.
以图示连接电路.
像这样产生的大小和方向交替变化的电流,叫做振荡电流,能产生振荡电流的
电路,叫振荡电路,上面的lc回路叫lc振荡电路.
再将振荡电流信号取出接在示波器上观察波形,就会发现,lc回路里产生的振荡电流跟正弦式电流一样,也是按正弦规律变化的.指出振荡电流实质上就是前边学过的交流电,它也是按正弦规律变化的.
2、电磁振荡的产生过程,(可结合投影幻灯法,启发思考进行分析讲解).
(1)、图(1)→图(2)过程的分析讲解:
由于c上带电量最多,两极间电压也应为最大,对应的电场能最大,当c上带电量减少时,即电容器放电时,两极间电压也应减小,同时电场能减少,因为电感线图l对电流的变化有“阻碍”作用,即对放电过程有“阻碍”作用,所以放电过程不是“瞬间”完成,而是“逐渐”完成的,也就是振荡电流是“逐渐”增大的,当c上带电量为零时,放电完毕,此时,电流达到最大值,同时磁场能达到最大值,要注意的是,电流取得最大值时,电压为零.
(2)、图(2)→图(3)过程的分析讲解:
图(2)是放电完毕的时刻,也是反向充电的开始的时刻,当电流达最大后要减小,同样因为线圈l产生自感电动势,将“阻碍”电流减小,所以电流“逐渐”减小,电容器两极带电量“逐渐”增加,磁场能“逐渐”转化为电场能,到图(3)状态时,电流为零,磁场能为零,带电量、自感电动势、电场能达到最大值,应注意,自感电动势跟电容器两极电压是相等的.
小结:
放电过程:
充电过程:
关于图(3)→图(4)和图(4)→图(5)的分析,可以让学
生自己结会阅读课本完成,并让学生明确电流的方向和哪一极带正电.
【例】如图(甲)、(乙)所示
(1)(甲)图正处充电过程还是放电过程?自感电动势如何变化?
(2)(乙)图是处充电过程,则电容器上极带正电还是负电?
分析:从电路角度来认识:当电容器为电源时,就是放电过程,当电感线圈为电源时,就为充电过程,再根据电流应从电源正极流出、负极流进的特征,较容易判定.
(1)假设(甲)图中l为电源,应有以下等效电路(图甲)电容器上极应带正电,但注意到电容器上极带负电.
不符题设,则应是电容器为电源,所以(甲)图应是放电过程.
(2)因为是充电过程,其等效电路应为图乙,电容器为用电器,电感应为电源,接电源正极的上板带正电.
总结指出:电磁振荡是一种周期性变化的现象,一周期内、充放电各两次.
3、无阻尼振荡和阻尼振荡.
(1)振荡电路中,若没有能量损耗,则振荡电流的振幅( )将不变,如图所示,叫做无阻尼振荡(或等幅振荡).
(2)阻尼振荡,任何振荡电路中,总存在能量损耗,使振荡电流i的振幅逐渐减小,如图所示,这叫做阻尼振荡(或叫减幅振
荡),请同学位想一下,电路损耗的能量哪里去了?
如果用振荡器周期性地给振荡电路补充能量,就可以保持等幅振荡,这类似于受迫振动.
4、总结、扩展
(1)电磁振荡抽象,过程复杂,难以理解,要抓住问题的本质、关键,即电场能和磁场能交替转化,为便于接受,可借助于以前学过的简谐振动和电磁感应的相关知识,类比分析加深对新知识的准确理解.它们的对应关系见下面表格:
lc回路中
简谐振动
①给电容器充电
②电容c
③电感l(相当于惯性)
④电荷q
⑤电流i
⑥电场能
⑦磁场能
①外力把m拉离平衡位置做功
②劲度系数k(或单摇的l)
③振动质量m(惯性)
④位移x
⑤速度v
⑥势能
⑦动能
(2)同学容易产生误解的地方是:电容(两极板带等量异种电荷,当它放电时正、负电行正好中和,就没有电荷在电路里往复运动了,哪里还有振荡电流!对于这类问题除强调能量的转化和c、l的作用外,还应从电磁感应的知识,根据图像进行分析.
当电容c中储存电场能最大时(带电量、场强值最大、电压最高),电路中电流为零.磁场能为零.随着电容c逐渐放电,电场能 (带电量q,电压u)逐渐减小,而磁场能 (电流i)将逐渐增大.
5、布置作业
6、板书设计
一、电磁振荡
1、实验
2、产生过程
3、概念
二、无阻尼振荡和阻尼振荡
三、电磁振荡和单摆类比对应关系