第3节 电磁波谱（导学案）物理鲁科版选择性必修第二册

该高中物理导学案聚焦电磁波谱核心内容，引导学生掌握电磁波谱的组成、各波段波长频率关系及特性应用。通过“宇宙恒星信号”情境导入激发兴趣，课前回顾电磁波产生与特点搭建学习支架，衔接自主预习的波段排列及特性探究，构建完整知识脉络。 资料突出情境化与探究式学习特色，通过“思考交流”“质疑提升”引导学生分析推导能量差异、归纳应用特点，培养科学思维与探究能力。习题结合5G通信、医疗设备等生活实例，强化理论联系实际，助力学生建立“特性-应用”认知，渗透科学态度与责任教育。

3. 电磁波谱 导学案 物理观念 能说出电磁波谱的组成（无线电波、红外线、可见光等），理解不同波段电磁波的波长、频率关系及传播特性，建立“波段分布→特性差异→应用场景”的对应认知。 科学思维 能通过分析电磁波谱的波长与频率分布规律，推导不同波段电磁波的能量差异，运用分类、比较的方法归纳各波段的应用特点，提升规律总结与逻辑分析能力。 科学探究 能参与 “探究不同电磁波的作用” 实验（如红外线热效应、紫外线荧光效应），观察实验现象、记录数据，归纳不同波段电磁波的特性，培养实验观察与归纳能力。 科学态度 与责任 认识电磁波谱在通信、医疗、遥感、能源等领域的广泛应用，了解过量电磁辐射的危害，树立合理利用电磁波资源、注重环境保护与健康防护的责任意识。 重点：掌握电磁波谱的组成与各波段特性，理解波长、频率的关联。 难点：结合特性分析不同波段电磁波的应用场景及选择依据。 【知识回顾】 电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 2．电磁波的特点 (1)电磁波的传播靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。 (2)电磁波在真空中的传播速度等于光速c，光是电磁波。 (3)电磁波的电场强度E与磁感应强度B互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。 (4)电磁波能发生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。 (5)电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，电磁波传播过程就是能量传播过程。 【自主预习】 1．电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱。按波长由长到短依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。 2．不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 波动性强 通信、广播、导航 红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗 γ射线 穿透力最强 探测、治疗 【思考交流1】 在遥远的宇宙深处，有一颗恒星正在经历剧烈的变化，它释放出各种我们肉眼看不到的信号。这些信号穿越浩瀚的星际空间，历经千百万年，终于来到了地球。其中有一种信号，它有着神奇的本领，能穿透云层，让我们知晓天气的变化；能深入人体，帮助医生诊断疾病；还能传递信息，让我们与远方的朋友瞬间沟通。你们知道这位“看不见的使者”是谁吗？ 【问题体验1】电磁波谱 什么是电磁波谱？太阳辐射的电磁波包括什么？ 1、电磁波谱： 电磁波谱就是按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱，叫电磁波谱。 2、电磁波谱的排列： 按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 3.太阳辐射的电磁波 太阳辐射中就包含了波长不同的各种各样的电磁波。 【问题体验2】电磁波谱的特性 不同波段的电磁波有什么特性，在生活中我们是怎样应用这些特性的？ 【质疑提升1】无线电波 1.无线电波的定义 技术上把波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波称作无线电波。 2.无线电波的波段划分与用途 3.无线电波的应用 【质疑提升2】红外线 1.波长比无线电波短，比可见光长。 2.红外线的特性： 一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线越强。 3.红外线的应用： 【质疑提升3】可见光 各色可见光在真空中的波长和频率 【质疑提升3】紫外线 1.波长在400nm~5nm；频率7.5×1014~6.0×1016Hz 2.特性：有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。 3.可用于灭菌消毒，荧光效应，主要是化学作用。 【质疑提升4】X射线和γ射线 1.波长比紫外线更短的电磁波。 2.特性：有比紫外线更高的能量，有很强的穿透作用。 3.应用：可用于透视、检查金属内部缺陷。 1.如图所示，2020年11月13日，我国万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟。借助无线电波、激光等传输信号，实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。下列选项正确的是（　　） A．无线电波、激光都是横波 B．无线电波的波长比红外线的波长短 C．在真空中电磁波的传播速度小于光速 D．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波不适用 【答案】A 【详解】A．无线电波、激光都是横波，故A正确； B．由于无线电波的频率比红外线的频率小，由可知，无线电波的波长比红外线的波长长，故B错误； C．在真空中电磁波的传播速度等于光速，故C错误； D．对于电磁波频率、波长和波速三者的关系为，故D错误。 故选A。 2.2024年3月，华为小折叠屏PocketS2手机正式发售。该款手机搭载了麒麟990E芯片，支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。已知4G网络通信技术采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波。在真空中，下列说法正确的是（　　） A．在真空中，5G信号比4G信号频率更小 B．在真空中，5G信号比4G信号传播速度快 C．在真空中，5G信号比4G信号的波长更小 D．在真空中，5G信号比4G信号更容易发生明显衍射现象 【答案】C 【详解】A．结合题意可知，在真空中，5G信号比4G信号频率更大，故A错误； B．在真空中，5G信号与4G信号传播速度相同，均等于光速c，故B错误； C．根据 在真空中，5G信号比4G信号的频率更大，则5G信号比4G信号的波长更小，故C正确； D．在真空中，由于5G信号比4G信号的波长更小，则4G信号比5G信号更容易发生明显衍射现象，故D错误。 故选C。 3.电磁波广泛应用在现代医疗中。下列不属于电磁波应用的医用器械有（　　） A．杀菌用的紫外灯 B．治疗咽喉炎的超声波雾化器 C．拍胸片的X光机 D．治疗肿瘤的“伽玛刀” 【答案】B 【详解】A．紫外灯的频率高，能量强，所以用于杀菌，属于电磁波的应用，故A错误； B．超声波雾化器是超声波的应用，与电磁波无关，故B正确； C．X光的穿透能力较强，所以用于拍胸片，属于电磁波的应用，故C错误； D．治疗肿瘤的“伽玛刀”属于电磁波的应用，故D错误。 故选B。 4.如图为公交车上车时刷卡的情景，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（　　） A．读卡机发射的电磁波不能在真空中传播 B．IC卡是通过X射线工作的 C．读卡机在发射电磁波时，需要进行调谐和解调 D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能 【答案】D 【详解】A．电磁波能在真空中传播，故A错误； B．IC卡工作肯定不是依靠X射线，X射线的辐射能量较大，长时间接触对人体有害，故B错误； C．读卡机发射的电磁波到IC卡的距离很近，所以不需要进行调谐和解调，故C错误； D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能，故D正确。 5.关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．微波炉不是利用电磁波来工作的 B．微波炉是利用电磁波的能量来快速加热食物的 C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的 D．夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的 【答案】BCD 【详解】AB．微波属于电磁波，微波炉利用微波加热食物，故A错误，B正确； C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的，故C正确； D．不同温度的物体发出的红外线特征不同，夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的，故D正确。 故选BCD。 6.来自太阳的带电粒子会在地球的两极引起极光．带电粒子与地球大气层中的原子相遇，原子吸收带电粒子的一部分能量后，立即将能量释放出来就会产生奇异的光芒，形成极光．极光的光谐线波长范围约为310nm～670nm,据此推断以下说法正确的是 A．极光光谐线频率的数量级约为1012Hz B．极光出现在极地附近与带电粒子受到洛伦兹力有关 C．原子在从高能级向低能级跃迁时辐射出极光 D．对极光进行光谱分析可以鉴别太阳物质的组成成分 【答案】BC 【详解】A．极光光谐线频率的最大值： 极光光谐线频率的最小值： 则极光光谐线频率的数量级约为1014Hz．故A错误． B．来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线集中到南北两极．当他们进入极地的高层大气时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光芒，形成极光．极光出现在极地附近与带电粒子受到洛伦兹力有关．故B正确． C．地球大气层中的原子吸收来自太阳带电粒子的一部分能量后，从高能级向低能级跃迁时辐射出极光．故C正确． D．地球大气层中的原子吸收来自太阳的带电粒子的一部分能量后，从高能级向低能级跃迁时辐射出极光．对极光进行光谱分析可以鉴别地球大气层的组成成分，故D错误。 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3. 电磁波谱 导学案 物理观念 能说出电磁波谱的组成（无线电波、红外线、可见光等），理解不同波段电磁波的波长、频率关系及传播特性，建立“波段分布→特性差异→应用场景”的对应认知。 科学思维 能通过分析电磁波谱的波长与频率分布规律，推导不同波段电磁波的能量差异，运用分类、比较的方法归纳各波段的应用特点，提升规律总结与逻辑分析能力。 科学探究 能参与 “探究不同电磁波的作用” 实验（如红外线热效应、紫外线荧光效应），观察实验现象、记录数据，归纳不同波段电磁波的特性，培养实验观察与归纳能力。 科学态度 与责任 认识电磁波谱在通信、医疗、遥感、能源等领域的广泛应用，了解过量电磁辐射的危害，树立合理利用电磁波资源、注重环境保护与健康防护的责任意识。 重点：掌握电磁波谱的组成与各波段特性，理解波长、频率的关联。 难点：结合特性分析不同波段电磁波的应用场景及选择依据。 【知识回顾】 电磁波 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了 。 2．电磁波的特点 (1)电磁波的传播靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。 (2)电磁波在真空中的传播速度等于光速c，光是电磁波。 (3)电磁波的电场强度E与磁感应强度B互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。 (4)电磁波能发生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。 (5)电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，电磁波传播过程就是能量传播过程。 【自主预习】 1．电磁波谱：按电磁波的 大小或 高低的顺序把它们排列成的谱。按波长由长到短依次为无线电波、红外线、 、紫外线、 、γ射线等。 2．不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 通信、广播、导航 红外线 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 照明、照相等 紫外线 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 检查、探测、透视、治疗 γ射线 探测、治疗 【思考交流1】 在遥远的宇宙深处，有一颗恒星正在经历剧烈的变化，它释放出各种我们肉眼看不到的信号。这些信号穿越浩瀚的星际空间，历经千百万年，终于来到了地球。其中有一种信号，它有着神奇的本领，能穿透云层，让我们知晓天气的变化；能深入人体，帮助医生诊断疾病；还能传递信息，让我们与远方的朋友瞬间沟通。你们知道这位“看不见的使者”是谁吗？ 【问题体验1】电磁波谱 什么是电磁波谱？太阳辐射的电磁波包括什么？ 【问题体验2】电磁波谱的特性 不同波段的电磁波有什么特性，在生活中我们是怎样应用这些特性的？ 【质疑提升1】无线电波 1.无线电波的波长范围？无线电波有些波段？不同的波段有怎样不同的用途？ 2.雷达用哪种波段的电磁波，为什么？ 【质疑提升2】红外线 1.红外线的波长特点？ 2.哪些物体发射红外线，辐射红外线的强度与什么因素有关？ 3.红外线在生产生活中有哪些的应用？ 4.许多动物具有发达的红外感受器官，因此在夜间也可以"看到"物体。查一查哪些动物有这方面的功能。 【质疑提升3】可见光 1.可见光的波长范围？按波长从大到小依次是哪些颜色的光？ 2.可见光有怎样的重要意义？ 【质疑提升3】紫外线 1.紫外线的波长特点？ 2.紫外线有怎样的应用？ 【质疑提升4】X射线和γ射线 1.X射线和γ射线的波长特点？ 2.X射线在生产生活中主要作用？ 3.γ射线在生产生活中主要作用？ 1.如图所示，2020年11月13日，我国万米深潜器“奋斗者号”再次深潜至地球的最深处——马里亚纳海沟。借助无线电波、激光等传输信号，实现深潜器舱内和海底作业的电视直播。下列选项正确的是（　　） A．无线电波、激光都是横波 B．无线电波的波长比红外线的波长短 C．在真空中电磁波的传播速度小于光速 D．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波不适用 2.2024年3月，华为小折叠屏PocketS2手机正式发售。该款手机搭载了麒麟990E芯片，支持5G网络，可以满足用户对于高速网络的需求。已知4G网络通信技术采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波，5G网络通信技术采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波。在真空中，下列说法正确的是（　　） A．在真空中，5G信号比4G信号频率更小 B．在真空中，5G信号比4G信号传播速度快 C．在真空中，5G信号比4G信号的波长更小 D．在真空中，5G信号比4G信号更容易发生明显衍射现象 3.电磁波广泛应用在现代医疗中。下列不属于电磁波应用的医用器械有（　　） A．杀菌用的紫外灯 B．治疗咽喉炎的超声波雾化器 C．拍胸片的X光机 D．治疗肿瘤的“伽玛刀” 4.如图为公交车上车时刷卡的情景，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（　　） A．读卡机发射的电磁波不能在真空中传播 B．IC卡是通过X射线工作的 C．读卡机在发射电磁波时，需要进行调谐和解调 D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据的功能 5.关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A．微波炉不是利用电磁波来工作的 B．微波炉是利用电磁波的能量来快速加热食物的 C．雷达是利用电磁波的反射来侦测目标的 D．夜视仪是利用红外线来帮助人们在夜间看见物体的 6.来自太阳的带电粒子会在地球的两极引起极光．带电粒子与地球大气层中的原子相遇，原子吸收带电粒子的一部分能量后，立即将能量释放出来就会产生奇异的光芒，形成极光．极光的光谐线波长范围约为310nm～670nm,据此推断以下说法正确的是 A．极光光谐线频率的数量级约为1012Hz B．极光出现在极地附近与带电粒子受到洛伦兹力有关 C．原子在从高能级向低能级跃迁时辐射出极光 D．对极光进行光谱分析可以鉴别太阳物质的组成成分 知识梳理与关联 方法与能力提升 疑问与拓展 自我评估 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $