20.2 电磁波的应用 教学设计 2026-2027学年沪科版九年级全一册物理

该初中物理教学设计聚焦电磁波不同波段的应用，通过卫星通信、5G基站等情境导入，衔接前序电磁波概念与传播知识，借助表格、图片及视频构建学习支架，系统梳理应用要点。 特色在于情境化导入激发兴趣，结合我国天链卫星等科技成就，体现科学态度与责任。通过微波炉原理视频、红外热成像图等可视化素材，培养科学思维与探究能力，帮助学生建立“波段-特性-应用”逻辑，为教师提供丰富资源，提升教学效率。

《20.2电磁波的应用》教学设计 课题 1. 电磁波的应用 单元 20 学科 物理 年级 九 教材分析 本课时选自沪科版九年级物理“第二十章 电磁波与信息时代”的第二节《电磁波的应用》，是继学生初步认识电磁波概念、产生与传播之后，进一步深入理解电磁波在现实生活和科技发展中广泛应用的关键内容。教材从无线电波、微波、红外线到高频电磁波（如γ射线）等多个波段出发，系统介绍了不同频率电磁波的特性及其在通信、广播、医疗、探测等领域的典型应用。通过图文结合的方式，如图20-4无线电波传播示意图、图20-6卫星通信系统、图20-8红外热成像图等，帮助学生建立直观认知。本节内容理论联系实际，强调科学与技术、社会发展的融合，体现了新课标中“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”的核心素养导向，是培养学生科技意识和社会责任感的重要载体。独家资源 2022新课标要求 新课标要求学生从“技术原理-社会价值”双维度理解电磁波应用，重点掌握无 线 电波、微波通信以及医疗等不同区间的电磁波的应用。并能结合我国科技成就分析其社会意义。学习中需注重联系生活实际，弱化复杂公式推导，突出物理观念与科学思维的融合。 学习 目标与核心素养 1.物理观念 了解无线电广播电视的大致工作过程.了解卫星通信，了解红外线在检测中、高频电磁波在医疗中的应用.独家资源 2.科学思维 在了解不同电磁波在生活中的应用过程中，发展科学推理能力. 3. 科学探究 观察寻找社会生活中利用电磁波的实例，形成观察的习惯，强化证据意识. 4. 科学态度与责任 了解电磁波在现代技术中的应用以及我国的科技成就，体会科学、技术、社会和环境的联系，增加民族自豪感. 学情分析 九年级学生已具备一定的物理基础知识，如波的基本特征、能量传递方式以及电与磁的关系，并在前一节中初步了解了电磁波的概念、产生机制和传播特点。他们对生活中的无线通信、遥控器、微波炉等设备有直接使用经验，具备较强的生活感知能力，但往往停留在“会用不知理”的层面，缺乏对背后物理原理的系统理解。此外，该年龄段学生正处于抽象思维快速发展的阶段，能够接受较为复杂的知识结构，但对高频电磁波如γ射线、X射线等仍存在陌生感甚至恐惧心理。因此，教学中需借助真实情境、案例分析和可视化素材降低认知门槛，引导学生从现象出发，逐步构建“波段—特性—应用—影响”的逻辑链条，提升其综合分析能力和批判性思维。同时，应注重激发学生的探究兴趣，鼓励他们主动提出问题并尝试解释生活中的电磁现象。 重点 1.通过分析无线电波的分类表，掌握不同波段无线电波的特点及其主要用途。 2.结合实例，理解调幅（AM）和调频（FM）在无线电广播中的应用原理。独家资源 难点 1.区分不同波段无线电波的传播特性及其实际应用场景。 2.理解高频电磁波（如微波、γ射线）在通信和医疗中的能量特性及其作用机制。 材料准备 微波炉、实物视频原理介绍、中国天链卫星系统介绍短片 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 情境导入 卫星在3.6万公里高空向地面发送信号 5G基站让无人驾驶汽车实时“眼观六路”——这些硬核操作，全靠电磁波当“信使”！它不止能传信号，还能拍CT、探矿产、控火箭！今天，我们就来学习电磁波在生产生活中的重要应用。 观看图片思考电磁波 的应用 让学生认识到电磁波与我们日常生活息息相关，激发探究兴趣 讲授新课 一、无线电波与广播电视 1. 无线电波的特点与分类独家资源 观察思考：在下面的电磁波谱中，谁的的波长最长，频率最低？ 无线电波波长最长，频率最低，被广泛用于长距离传送声音、图文等信号。无线电波的波长范围非常广，可分为多个波段。 无线电波的分类及用途(部分) 频带名称 频率范围 ν /Hz 波段名称 波长范围 λ /m 用途 低 频 3×104 ～3×105 长 波 104 ～ 103 越洋长距离通信和导航 中 频 3×105～ 3×106 中 波 103 ～ 102 无线电广播 高 频 3×106～ 3×107 短 波 102～ 10 无线电广播、电报通信 甚高频 3×107～3×108 米 波 10 ～ 1 调频无线电广播 特高频 3×108～3×109 分米波 1 ～ 10-1 航空无线定位、无线电导航 超高频 3×109 3×1010 厘米波 10-1 ～10-2 电视广播 2. 低频无线电波 低频无线电波适用于长距离无线电通信，要实现更远距离的传播，则需要利用地面转播站； 无线电波在地球表面的传播示意图 高频无线电波则被电离层反射，从而传播到更远的地方。 3. 中、高频无线电波 调幅波 （1）调幅：无线电波的振幅根据所传送的声音信号而变化，这种信号调制方式称为振幅调制，简称调幅。适用于中、高频无线电波，覆盖范围广但音质一般。 调频波 （2）调频：高频电磁波的频率依据所需传送的声音信号而变化，这种信号调制方式称为频率调制，简称调频。 适用于甚高频的无线电波，用于传输高品质广播，音质好、抗干扰能力强，常用于立体声节目。 4. 超高频 用于电视广播的超高频波段的电磁波无法绕过建筑物，用于接收电视信号的天线必须直接对准电视塔。 很多城市都建有非常高的电视塔，它们也成为所在城市的文化地标之一。 东方明珠电视塔 二、微波与卫星通信 1. 微波的特点与应用 （1）波长特性：波长在厘米量级，穿透能力强，能穿透大气层； （2）适用于电视信号与雷达信号传送，以及卫星通信，具有极高的民用、科研及军事价值。 2.卫星通讯独家资源 微波信号经地面站天线发射，经由卫星接收、放大并转发给其他地面站或中继卫星，从而实现覆盖较广区域甚至全球的通信。 地面站 思考讨论：至少用几颗地球同步卫星就可以实现全球通信？ 3颗地球同步卫星：它们均匀分布在地球赤道上空35786千米的同步轨道上，能覆盖除两极少量区域外的全球表面。 拓展延伸 不同轨道卫星的覆盖需求 系统类型 轨道高度 卫星数量 代表案例 覆盖特点 GEO通信 35,786 km 3颗 国际通信卫星组织 覆盖全球（除极地）独家资源 MEO导航 20,200 km 24颗 GPS 全球定位，需4颗定位 LEO通信 550 km 1,000+颗 星链 低延迟，高带宽 通信卫星使用的微波频率一般在300MHz至300GHz之间，与卫星进行通信，地面站天线需要对准卫星，实现微波信号的发射与接收。 视频：天链卫星 知识拓展：科学书屋 微波炉 生活中，我们比较熟悉的电磁波能量特性的应用是微波炉。微波炉中的磁控管能够产生很强的电磁波如图所示，它的波长很短，所以叫做微波。 食物的分子在微波作用下剧烈振动并相互摩擦而产生热量，食物的温度升高。这种微波可以穿透食物内部 5 cm，使食物内部和外部一同受热，效率高。因为食物中的水分子比其他分子更容易吸收微波的能量，所以含水量高的食物在微波炉中温度上升更快。独家资源 视频：微波炉 三、红外线成像与检测 1.红外线 (1)定义： 在电磁波谱中，红外线位于可见光区红光的外侧与微波之间的电磁波 ，波长比红光长，约为 10-6 ～ 10-3 m。 (2) 特点 ①不可见性：肉眼不可见，需借助红外探测器、热像仪等设备捕捉。 ②所有物体都会发射红外线，温度越高，发射的红外线越强。 温度低于 500 ℃ 的物体只会发射红外线；超过 500 ℃ 的物体既可发射红外线也可发射可见光。 ③ 热效应显著：红外线被物体吸收后易转化为热能，这是红外加热、测温的核心依据； ④穿透能力较强：能穿透薄雾、烟尘等，不易被可见光常见的遮挡物完全阻碍，适合夜视、远距离检测场景。 2. 红外线的应用 基于红外热成像技术拍摄的影像 （1）热成像：红外热成像通过热红外电荷耦合器对物体进行成像，能反映出物体表面的温度场。 红外热成像在军事、工业、汽车辅助驾驶、医学领域都有广泛的应用。 （2）遥控与信号传输 家电遥控器(如电视、空调)利用红外线作为信号载体，发送指令控制设备。用于非接触式测量体温的体温计，也是基于红外线实现体温检测的。独家资源 额温枪 遥控器 四、高频电磁波与医疗 1.高频电磁波在医疗等领域还有很多基于其能量特性的应用，如 γ 射线治疗、激光医疗与焊接等。 伽马刀治疗 它利用 γ 射线能量高、穿透力强的物理特性，基于定向原则，将颅内病变组织选择性地确定为靶点，使用 γ 射线进行一次性大剂量聚焦照射，使病变组织坏死或功能改变而实现治疗疾病的目的。 2.激光的特性与用途独家资源 激光 (1) 特性： 单色性好、方向性强、亮度高。 (2) 应用 ①矫正近视手术： 通过激光精确切削角膜， 调整眼球屈光度； ②精密焊接、精密模具加工； ③核聚变研究。 3.X射线 伦琴射线具有很高的穿透本领，在医学上用X光片判断是否骨折、做胸透、CT、磁共振、工业上金属探伤。 磁共振 4.紫外线 主要作用是化学作用，还有很强的荧光效应，杀菌消毒作用。 医院里病房和手术室的消毒，治疗皮肤病，硬骨病；独家资源 照明和诱杀害虫的日光灯，黑光灯。 观察思考回答 阅读课文和表格 了解调幅和调频 聆听老师讲解，并通过阅读课文总结微波的特点与应用 思考回答并聆听不同轨道卫星的覆盖需求 了解微波炉的原理 聆听记忆红外线的定义以及应用 阅读课文了解高频电磁波与医疗 了解无线电波波长最长，频率最低 通过表格、示意图辅助，系统梳理无线电波的波段、传播特点与应用独家资源 结合生活实例区分调制方式，突破 “波段与应用关联” 的难点 锻炼学生的自主学习能力和归纳总结能力 锻炼学生的逻辑思维能力，拓展学生的知识面 理论与生活实践相结合 从生活常用的红外线应用，逐步拓展到高端高频电磁波应用，遵循 “生活化→科技化” 的认知梯度，全面覆盖电磁波的应用场景。 锻炼学生的自主学习能力和归纳总结能力 课堂练习 1.下列关于卫星遥感技术确定焚烧源的分析中正确的是( ) A. 对焚烧源进行拍照，从照片上直接看到焚烧源 B. 监测焚烧源产生的烟雾，从烟雾的多少来确定焚烧源 C. 监测焚烧源的颜色，从遥感照片的颜色来确定焚烧源 D. 监测焚烧源的温度，通过捕捉高温物体发出的红外线来确定焚烧源 答案：D 解析： 由于温度不同的物体发出的红外线的强弱不同，卫星遥感是通过感知物体发出的红外线来工作的。 2．电视机换台时，实际上是在改变（ ） A．电视台发射电磁波的频率 B．电视台发射电磁波的速度 C．电视机接收的电磁波的频率 D．电视机接收的电磁波的速度 【答案】C 【详解】A．电视台发射电磁波的频率是固定的，不会因电视机换台而改变，故A错误； BD．电磁波的速度在真空中（或同一介质中）是固定的，与换台无关，故BD错误； C．电视机换台时，是通过改变自身接收电磁波的频率，来接收不同电视台发射的特定频率的电磁波，从而实现换台，故C正确。 故选C。 3. 我国首家以北斗卫星导航应用为主题的博物馆及体验馆——北斗卫星导航应用博物馆坐落于北京市北斗产业创新基地，由卫星导航应用博物馆和卫星导航应用体验馆组成。我国建立的北斗卫星导航系统是利用________进行定位的。人们把通信卫星作为中继站，在地球的周围均匀地配置______颗地球静止卫星就可以实现全球卫星通信。 【答案】电磁波 3 【详解】[1]我国建立的“北斗”卫星导航系统是利用电磁波定位的； [2]在地球的周围均匀地配置3颗地球静止卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球卫星通信。独家资源 学生练习 巩固本节的知识 课堂小结 电磁波的应用 一、无线电广播与电视 1.无线电波波长最长，频率最低 2.调幅：振幅随声变 3.调频：频率随声变 二、微波与卫星通信 厘米级波长，卫星中继 三、红外线成像与检测 1.热辐射特性 2.热成像、遥控、测温 四、高频电磁波与医疗 1.γ射线：伽马刀治疗 2.激光：手术、焊接、核聚变 学生总结教师补充 让学生对本节知识有个系统理解 板书 一、无线电波与广播电视 1.无线电波特性：波长最长，频率最低 2.广播信号调制独家资源 调幅：振幅随声变，中频广播 调频：频率随声变，立体声广播 电视信号：超高频需直射 二、微波与卫星通信 微波通信：厘米级波长，卫星中继， 我国成就：天链卫星、空间站直播 三、红外线成像与检测 波长10⁻⁶~10⁻³m，热辐射特性 热成像、遥控、测温 四、高频电磁波与医疗 γ射线：伽马刀治疗 激光：手术/焊接/核聚变 对照板书回顾 夯实本节基础 课外拓展 /课外阅读内容 推荐阅读《电磁波的宇宙之旅》，介绍射电望远镜接收脉冲星信号、5G/卫星通信的应用，简化麦克斯韦方程组的科学意义。 特色资源分析和技术手段说明 多媒体辅助，播放视频资源，以及结合实物图微波炉的应用 教学反思 《电磁波的应用》本节概念抽象讲解偏理论，部分学生理解困难；实验时间不足，全员参与度待提升。但结合生活实例和趣味实验以及视频，能激发学生兴趣，多数学生可掌握常见应用场景。 但是，本次教学还存在一些不足之处。首先，在教学过程中，我发现学生的实验操作水平参差不齐，并不是所有学生都能够清晰地观察到实验现象。其次，有些学生在课堂讨论中发言较少，需要进一步加强引导。因此，在今后的教学中，我将更加注重对学生实验操作和观察能力的培养，并尝试采用更加灵活多样的教学方法，从而更好地激发学生的学习热情和探究兴趣，提高教学效果。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $