内容正文:
第十五章 怎样传递信息——通信技术简介
第一节 电磁波
◇教学目标◇
知识目标
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。
能力目标
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。
素养目标
通过学习电磁波的知识,了解科技为人类带来的便利,养成主动学习科学的习惯。
◇教学重难点◇
教学重点
电磁波的传播。
教学难点
电磁波的波长、波速和频率。
◇教学过程◇
一、新课导入
2013年6月20日,女航天员王亚平在中国首个目标飞行器天宫一号上为青少年授课,讲授失重环境中的物理现象等,成为中国首位“太空教师”。你知道王亚平是靠什么与地面建立联系,实现信息传递的吗?
二、教学步骤
探究点1 电磁波的产生
[阅读课本]P170~171“电磁波是我们经常……和调频(FM)100.6 MHz。”
[思考]电磁波在我们的生活中有哪些应用?
[提示]广播电台和电视台利用电磁波传递声音和图像,微波炉靠电磁波加热食品,“手机”(移动电话)通过电磁波通话等。
[思考]演示电磁波的产生实验时,你认为有哪些注意事项?
[提示](1)取一台中波收音机,用调谐旋钮将指针调到没有电台的位置,并且将音量开大。用一只老式手电筒靠近收音机,一下一下地按动它的开关;
(2)再将这个收音机贴近一个调光台灯,旋动调光旋钮使灯光变亮。
[思考]在电路通断的瞬间,收音机会随着发出“咔、咔……”声;旋动调光旋钮使灯光变亮时,收音机立刻发出持续的“嘎、嘎……”声。你能说出出现这两种现象的原因吗?
[提示]第一种情况是手电筒中的电流时有时无,发生了变化,第二种情况是台灯中的电流发生了变化。变化的电流在周围的空间中产生了电磁波,该电磁波被收音机的天线接收到了。
[思考]通过实验,你知道电磁波是怎样产生的吗?
[提示]变化的电流能在周围的空间中产生电磁波。
[思考]什么是振荡电流?电台如何应用振荡电流?
[提示]在电台中,采用专门的电子器件和电路来产生变化得非常快的电流,这种电流称为振荡电流。将振荡电流送入电台的发射天线,就会在天线周围的空间中激起电磁波,并传向远方。
[思考]振荡电流有什么特征?
[提示]振荡电流是一种周期性变化的电流。
[思考]频率的国际单位是什么?电磁波频率的单位是什么?
[提示]频率的国际单位是赫兹(Hz),电磁波频率的单位也是赫兹。物理学的研究表明,只有频率很高的电流产生的电磁波才能传到远方,因此表示电磁波的频率通常要用较大的单位,如千赫(kHz)、兆赫(MHz)、吉赫(GHz),它们之间的换算关系:1 kHz=103 Hz;1 MHz=106 Hz;1 GHz=109 Hz。
[思考]光是不是一种电磁波呢?
[提示]电磁波是一个大家族,可见光只是其中的一小部分。
[思考]观察P171“图15⁃2”,指出无线电波是电磁波的哪一部分?
[提示]通常用于广播、电视和移动电话的电磁波叫做无线电波,它包括长波、中波、短波和微波。无线电波的频率大体在几百千赫至几千兆赫这个范围内,如表为我国无线电波频段的分配。
频段
用途
535~1606.5 kHz
中波广播
2.3~26.1 MHz
短波广播
87~108 MHz
调频广播
48.5~958 MHz
电视
825~960 MHz 1710~2145MHz
移动电话
[思考]观察P171“图15⁃2”你知道电磁波还有哪些应用吗?
[提示]用于通信的无线电波只是电磁波的一部分。除此之外,还可利用γ射线做手术、X射线拍片、紫外线消毒等。
[归纳提升]电磁波是一个大家族,不同的波长就有不同的作用。
探究点2 电磁波的传播
[阅读课本]P172“电磁波的传播”
[思考]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?
[提示]把手机放在真空罩中,能够打通手机。
[归纳提升]电磁波的传播不需要介质,可以在真空中传播。
[思考]电磁波在真空中传播的速度是多少?
[提示]电磁波在真空中传播的速度约为3.0×108 m/s。
[思考]除了频率和波速,还可以用什么物理量来描述电磁波?
[提示]除了频率、波速(波的传播速度)以外,描述电磁波的物理量还有波长。相邻两个波峰(或波谷)间的距离叫做波长。电磁波与水波(如图)、声波类似,也可以用波形图来描述。
[阅读课本]P173“科学窗”
[思考]波长、频率和波速三者之间存在怎样的关系?
[提示]波长、频率和波速三者之间的关系:波速=波长×频率,即c=λf。
[思考]同种介质中,不同频率(或不同波长)的电磁波的传播速度都相同,那么频率与波长之间存在怎样的关系?
[提示]波速一定,频率越高,波长越短;反之,频率越低,波长越长。
[阅读课本]P175“阅读材料”
[思考]你知道微波炉是怎么加热食物的吗?
[提示]微波炉内有很强的电磁波,它的波长很短。食物的分子在微波的作用下剧烈振动,使得食物的表面和内部同时加热(水分子共振),从而将电磁波的能量转化为食物的内能。
[思考]我们知道微波炉的外壳是金属的,玻璃上有屏蔽网,可以减小电磁波的泄漏,这能否说明电磁波对人体也有一定的危害呢?
[提示]人体长时间处在电磁波辐射下,容易产生失眠或嗜睡等自主神经功能紊乱症状,还可能会导致视力下降、免疫力降低等症状。
三、板书设计
第一节 电磁波
1.电磁波的产生
2.电磁波的应用
3.电磁波的传播
(1)波峰、波谷、波长、频率、波速
(2)电磁波可以在真空中传播
(3)波长、频率与波速的关系式:c=λf
4.微波炉加热食物
◇教学反思◇
电磁波看不见、摸不着,如何认识电磁波、体验电磁波,让学生真正理解“电磁波的波速、波长与频率之间的关系”是本节课教学的重点,也是难点,课堂上通过实验、教师引导、讨论交流等方式进行授课,取得了很好的效果。
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