4. 电磁波的应用（表格式教学设计）物理沪科版选择性必修第二册

第4节 电磁波的应用 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第4节 电磁波的应用 教学 目标 物理观念 了解什么是电磁波谱，知道各种可见光和不可见光与无线电波一样，也是电磁波。了解不同波长(或频率)范围的电磁波的特性以及应用。 科学思维 了解电磁波谱中各波段的主要特性和在科技、经济、社会发展中的应用。 科学探究 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，引发学生对波动现象的好奇心。 科学态度 与责任 引导和培养学生仔细观察实验现象并尝试归纳现象的能力,激发学生勇于探索的积极性。 教学 重难点 1.知道什么是电磁波谱，知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序(重点)。 2.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点与应用(难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：太空中的太阳动力学观测台(SDO)可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过这些图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。对比波长为21.1nm的紫外线和可见光的图像可以看出，它与我们常见的太阳大不相同(如图所示)。 除了可见光和紫外线，你还知道太阳能发出哪些波段的电磁波吗? 学生：无线电波、微波、红外线等。 学生思考并回答问题。 新课讲授 一、电磁波谱 教师：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成的谱，叫作电磁波谱。按照电磁波的波长从小到大排列，依次为：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波等。如图所示： 我们身边有许多设备都在发射和接收电磁波，这些设备在现代生活中无处不在。谈谈你身边哪些设备正在发射、接收电磁波？ 学生：手机、Wi-Fi、电视机、雷达系统、北斗卫星导航等。 学生思考并回答问题。 新课讲授 二、电磁波谱主要成员及其应用 教师：阅读教材，说说γ射线的特点和应用。 学生：γ射线：波长最短的电磁波。波长小于10－10m。 ①特点：具有很高的能量；更强的穿透能力。 ②医学治疗γ刀、金属探伤。 教师：阅读教材，说说X射线的特点和应用。 学生：X射线（伦琴射线）是一种波长比紫外线更短的不可见光。波长约为 10－11~10－8m。 ①特点：具有很强的穿透能力。 ②用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官。 教师：阅读教材，说说紫外线的特点和应用。 学生：紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光；其波长范围约4×10－8~4×10－7m。 ①特点：具有较强的荧光效应,不能引起人的视觉。 ②荧光、化学作用、杀菌消毒。 教师：阅读教材，说说可见光的特点和应用是。 学生：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，可见光的波长在4×10－7m~7×10－7m之间。 ①特点：能使人的眼睛产生视觉效应。 ②观察物体，照像等等。 教师：阅读教材，说说红外线的特点和应用。 学生：红外线是一种光波，其波长范围很宽，约7×10－7m~１×10－3m。－ ①特点：具有显著的热效应。 ②红外遥感技术和红外体温计。 教师：阅读教材，说说无线电波的特点和应用。 学生：无线电波的波长范围约为10－3m~107m。 ①特点：低频波绕射能力强。 ②主要用于通信、广播及其他信号传输。 学生思考并回答问题。 新课讲授 三、电磁波应用实例 教师：电磁波在生活中的应用非常广泛，请同学们阅读教材，说说都有哪些应用？ 学生：微波炉；无线通信技术与蓝牙、WiFi；手机通信的蜂窝网络与 5G 技术等。 师生：归纳总结 1.微波炉 原理：水分子是极性分子（分子的正、负电荷中心不重合），极性分子在微波电场的作用下会剧烈振动，从而使水温升高。 2.无线通信技术与蓝牙、WiFi （1）蓝牙技术：蓝牙技术使用低功耗、高频率的无线电波（2.4 GHz），能够穿透薄墙或者玻璃窗、抵抗其他电磁波的干扰。 （2）WiFi：使用高频无线电波，基于局域网协议，将计算机、手持设备等终端以无线方式互相连接，实现通信和网络连接等功能。 3.手机通信的蜂窝网络与5G 技术 （1）蜂窝网络：蜂窝移动通信系统由移动设备、基站、移动业务交换中心及与市话网相连的中继线组成，如图所示。 （2）5G 技术：5G网络具有速率高（理论峰值达 15 Gbps 左右）、容量大等特征。 学生思考并回答问题。 与教师一起归纳总结。 课 堂 练 习 1. (多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　) A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变 B.γ射线是电磁波谱中波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高 C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射 D.在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信 答案　ABD 解析　X射线具有较强的穿透能力且对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线比X射线的波长短、频率高，故B正确；紫外线比紫光的波长短，紫光比紫外线更容易发生干涉和衍射，故C错误；在电磁波谱中，无线电波的波长较长，一般可用于通信，故D正确。 2.按频率由小到大，下列电磁波谱排列顺序正确的是(　　) A.红外线、无线电波、紫外线、可见光、γ射线、X射线 B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 C.γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 D.无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线 答案　B 解析　波长越长，频率越小，按照波长逐渐变小，即频率逐渐变大的顺序，电磁波谱可大致分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线(伽马射线)，故B正确。 3.红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是(　　) A.由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更难发生干涉、衍射 B.紫外线有助于人体合成维生素D C.医学上用X射线透视人体，检查体内病变等 D.一切物体都在不停地发射红外线 答案　A 解析　相对而言，波长越长越容易绕过障碍物、经过孔径而发生衍射现象，因为红外线比可见光波长长，因此更容易发生衍射，故A错误；适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D，故B正确；医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，故C正确；一切物体都在不停地发射红外线，故D正确。 4.被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外线来实现观察的红外技术，该技术可用于制造被动夜视镜，广泛应用于特战部队。红外线的特征为(　　) A.能杀死多种细菌，常用于医院和食品消毒 B.具有热效应，常用于加热和烘干物体 C.穿透能力很强，能使照相底片感光 D.穿透能力比X射线更强，工艺上常用它来进行探伤 答案　B 解析　紫外线能杀死多种细菌，常用于医院和食品消毒，故A错误；红外线具有显著的热效应，常用于加热和烘干物体，故B正确；X射线穿透能力很强，能使照相底片感光，红外线的穿透能力弱，故C错误；γ射线穿透能力比X射线更强，工艺上常用它来进行探伤，红外线穿透能力比X射线弱，故D错误。 5.(多选)使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示，已知可见光的频率范围是4.2×1014~7.8×1014 Hz，则蓝牙通信的电磁波(　　) A.是蓝光 B.波长比手机通信的电磁波短 C.在真空中的传播速度大小为3×108 m/s D.在真空中的传播速度比可见光传播的速度小 答案　BC 解析　由题意可得，蓝牙通信的电磁波频率小于可见光频率，故不可能是蓝光，故A错误；由题图可知，蓝牙通信的电磁波比手机通信的电磁波频率大，由c=λf可知，频率越大，波长越短，故蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波短，故B正确；在真空中电磁波(包括可见光)的传播速度大小均为c=3×108 m/s，故C正确，D错误。 课 堂 小 结 板 书 设 计 第4节 电磁波的应用 一、电磁波谱 1.电磁波谱：按电磁波的波长大小或频率高低的顺序排列成谱，叫作电磁波谱。 2.按照波长从长到短依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。不同电磁波具有不同的波长(频率)，具有不同的特性。 二、电磁波谱主要成员及其应用 1.γ射线：波长最短的电磁波。波长小于10－10m。具有很高的能量；更强的穿透能力，用于医学治疗γ刀、金属探伤。 2.X射线（伦琴射线）是一种波长比紫外线更短的不可见光。波长约为 10－11~10－8m，具有很强的穿透能力，用来检查金属构件内部有无裂纹或气孔，医学上用于检查人体的内部器官。 3.紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光；其波长范围约4×10－8~4×10－7m，具有较强的荧光效应,不能引起人的视觉，荧光、化学作用、杀菌消毒。 4.能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，可见光的波长在4×10－7m~7×10－7m之间，用于观察物体，照像等。 5.红外线是一种光波，其波长范围很宽，约7×10－7m~１×10－3m，具有显著的热效应，红外遥感技术和红外体温计。 6.无线电波的波长范围约为10－3m~107m，低频波绕射能力强，主要用于通信、广播及其他信号传输。 三、电磁波应用实例 1.微波炉 2.无线通信技术与蓝牙、WiFi 3.手机通信的蜂窝网络与 5G 技术等。 作业 布置 1.完成教材课后作业：“问题与思考”。 2.配套分层作业。 教学反思 本节要使学生理解虽然不同频率范围的电磁波服从电磁波的共同规律，但是频率不同的电磁波又各自具有某些特性。对电磁波谱的各个组成部分及其应用都进行了具体的介绍,特别是通过生产生活中的实例体现了物理学与实际生活的紧密联系。在本节的教学中要注意激发学生的学习热情，培养学生根据问题需要收集和选择有用信息的能力。为学生参与、展示和交流创造机会，发展学生的表达能力，让学生体验和享受合作的成果。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $