13.4 电磁波的发现及应用 教学设计-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

课 题 13.4 电磁波的发现及应用 教 学 目 标 1. 了解人类发现电磁波的历史，知道麦克斯韦、赫兹等物理学家对电磁波发现做出的巨大贡献，领会在电磁波的发现过程中所蕴含的科学方法和精神。 2. 体会赫兹证明麦克斯韦预言的电磁波存在的实验过程和方法， 3. 了解电磁波本身是一种特殊物质，电磁波可以传递能量和信息。 重 点 了解电磁波谱中各波段的主要特性及在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用。 难 点 麦克斯韦方程组预言了电磁波的存在。 教 学 过 程 一、情境引入 师：电视塔可以说是千里眼，能在电视上看到千里以外的情况；基站可以说是顺风耳，可以听到其他地方的声音，他们的发明都是靠电磁波！ 师：法拉第说：“在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路中会产生感应电流。——电磁感应现象”麦克斯韦就想：既然有感应电流说明一定有了电场，变化的磁场产生了电场，那变化的电场能否产生磁场呢？ 二、新课教学 师：麦克斯韦根据变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场这两点进一步推断：不均匀变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播。变化的电场和变化的磁场总是相互联系，形成一个不可分离的统一场——电磁场，麦克斯韦方程组深刻的指出电磁场的传播是一种波动过程——电磁波。 教 学 过 程 问：声波与水波的传播都需要介质，电磁波的传播需要介质吗？想一想电磁波是如何产生的？ 答：电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。 师：电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波，类似于水波： 在一列电磁波中，凸起的最高处叫作波峰；凹下的最低处叫作波谷。邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长。在1s内有多少次波峰(或波谷)通过，波的频率就是多少。电磁波不停地向远方传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。波速、波长、频率三者之间的关系是：波速＝波长×频率，电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，c = 3×108m/s，光就是一种电磁波，所以电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、偏振等现象。 师：我们可以对比机械波来看电磁波。 教 学 过 程 师：如果我们按照电磁波的波长和频率大小排序就可以得到电磁波谱： 师：法拉第用“力线”形象地描述了电磁场，麦克斯韦用数学语言表述了电磁场。但在当时，人们只把电磁场看作研究电磁现象的一种方法。赫兹通过实验证实了电磁波的存在，这意味着，电磁场不仅仅是一种描述方式， 而且是真正的物质存在，并且具有能量。 电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。构建卫星宽带通信网络，可以使人们无论身处万米高空的飞机，还是茫茫大海的轮船，甚至没有人烟的荒漠、 深山、海岛，都能高速浏览网页，与家人视频通话等。 例1.下列关于电磁波的说法中正确的是( CD ) A. 只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波 B. 电磁波传播需要介质 C. 停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在 D. 电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的 例2. 电磁场理论预言了什么( C ) A. 预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场 B. 预言了变化的电场能够在周围空间产生磁场 C. 预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的传播速度为光速 D. 预言了电能够产生磁，磁能够产生电 例3. 对于声波和电磁波的比较，下面说法中正确的是( ABC ) A. 它们都能发生反射现象 B. 声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的 C. 光是一种电磁波，B超利用的是声波 D. 它们都能在真空中传播 三、课堂小结 教 后 反 思 本节课是电磁波的介绍，相对来说简单很多，学生接受起来也容易。 学科网（北京）股份有限公司 $