13.4 电磁波的发现及应用 教学设计 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

课程名称

电磁波的发现及应用

选用教材

高中物理人教版必修三

教学章节

第十三章第四节

授课对象

高二学生

授课类型

新授课

授课学时

1课时（45分钟）

一、教学内容分析

本节课承接电磁感应、变化磁场能产生电场的前置知识，课本先介绍麦克斯韦电磁场理论核心观点，说明周期性变化电场与周期性变化磁场会交替激发、相互产生，由此形成可以向外传播的电磁波；借助示意图讲解电磁波的产生与传播机理，引入波长的定义与判断方法，给出电磁波传播不需要介质的特点；完整展示电磁波谱，按照波长从长到短划分无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线六大类别，结合生活实物图介绍每一类电磁波对应的设备与用途；配套现象辨析习题，打通电与磁统一波动传播的知识脉络，为现代通信、光学内容铺垫基础，全程采用建模图示、分类归纳两大物理研究方法。

二、学情分析

1. 知识基础

学生上一节掌握电磁感应现象，知道变化的磁场能够产生感应电场，清楚电场、磁场都是客观存在的场物质；但学生固化静态场认知，认为只有恒定电、磁场，无法理解周期性变化的场可以互相激发、向外传播，分不清机械波与电磁波传播条件的区别，不能按照波长顺序区分电磁波谱各类别。

2. 能力基础

学生具备基础图像识别、分类整理能力，但从交替激发示意图提炼电磁场转化规律的建模能力薄弱；波长辨析、电磁波类别匹配习题作答条理杂乱，不能结合生活实例对应对应波段的应用设备。

3. 思维基础

高一学生静态具象思维占主导，习惯单独看待电场、磁场，缺少电、磁交替动态转化的抽象波动思维；受声波、水波等机械波认知影响，容易误认为电磁波传播也需要空气、水等介质，不具备按波长梯度分类梳理电磁波谱的有序归纳思维。

三、教学目标

1. 物理观念

理解麦克斯韦电磁场理论核心内容，认识电磁波是变化电场、变化磁场交替激发形成的波动物质，记住电磁波传播无需介质；能区分不同波段电磁波，建立电场、磁场、电磁波统一的电磁波动物理观念。

2. 科学思维

依托电磁场交替传播示意图建立动态转化建模思维；通过波长波形图形成周期、波长定量分析思维；借助电磁波谱图建立有序分类归纳思维，能区分机械波与电磁波传播条件。

3. 科学探究

对照电磁波产生传播示意图梳理场交替激发过程；独立完成波长判断、电磁波应用匹配两类辨析习题，规范书写波段与设备的对应关系。

4. 科学态度与责任

了解麦克斯韦理论预言、赫兹实验证实电磁波的科学历程，体会理论推导与实验验证相辅相成的科研精神；结合 5G 通信、医疗探测设备实例，认识电磁波支撑现代信息、医疗行业发展，树立合理利用电磁波、规避辐射危害的生活责任意识。

四、教学重难点

重点

麦克斯韦电磁场理论核心：变化电场产生磁场，变化磁场产生电场

电磁波的产生机理、传播不需要介质的特点

电磁波谱分类，不同波段电磁波对应的生活应用

难点

理解周期性变化电、磁场交替激发、循环向外传播的动态过程

区分机械波与电磁波传播介质的不同要求

按波长长短有序区分电磁波谱各类波段

五、教学方法

理论推导导入法：由电磁感应拓展麦克斯韦电磁场理论；

图示建模法：依托三张课本示意图拆解电磁波产生、波长、光谱分类；

对比辨析法：机械波、电磁波传播条件对比区分；

分类归纳法：按波长梯度整理电磁波谱各类别；

讲练结合法：配套波长、波段匹配辨析习题当堂训练；

生活科普法：结合收音机、CT、红外理疗仪讲解电磁波实际用途。

六、教学资源

人教版高中物理必修第三册课本；电磁波产生传播示意图、波长波形图、电磁波谱完整图谱；分层辨析习题单、草稿纸、黑板、直尺。

七、教学设计

教学环节

教师活动

学生活动

导入：电磁感应拓展，麦克斯韦电磁场理论

          同学们，上一节课我们学习电磁感应，知道变化的磁场能够产生感应电场，大家同桌之间用两分钟交流思考：既然变化磁场能生电场，反过来，变化的电场能不能产生磁场？如果二者交替生成，会形成什么样的物质？

          我们今天学习麦克斯韦提出的电磁场完整理论，展示电磁波的产生与传播示意图

          对照图逐段拆解循环激发逻辑：周期性变化的电场会在周边激发新的周期性磁场，新产生的变化磁场又会向外激发新的周期性电场，电场、磁场一层接一层交替生

回忆电磁感应 “变化磁场生电场” 知识点，和同桌交流变化电场能否生磁场的猜想；观看电磁波的产生与传播示意图，在草稿纸上简易画出电场、磁场交替排布结构，完整抄写本节课课题《电磁波的发现及应用》；带着恒定场能否生成电磁波的疑问进入波长概念学习。