15.1 电磁波 教学设计 2026-2027学年物理北师大版九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦电磁波的产生、描述、传播及应用核心知识点，以天问一号太空通信情境导入，衔接“电与磁”知识，构建“电→磁→电磁波”的递进脉络，搭建学习支架。 资料特色在于融合核心素养，通过水波、声波类比电磁波培养科学思维，设计收音机接收、真空罩手机实验提升科学探究能力，结合麦克斯韦预言与赫兹验证的科学史渗透科学态度与责任。帮助学生理解抽象概念，助力教师开展情境化、探究式教学。

15.1 电磁波 教案 课题 15.1 电磁波 课型 新授课 课时 1课时（45分钟） 教材版本 北师大版（2024）九年级全一册 教学方法 实验演示法、类比法、讲授法、讨论法、归纳法、情境教学法、问题驱动法 教学用具 收音机、电池、开关、导线、灯泡、电流表、手机、真空罩（含抽气泵）、橡胶管、多媒体课件 教材分析：本节是第十五章"电磁波与通信技术"的第1节，核心知识点包括电磁波的产生（振荡电流激发电磁波）、电磁波的描述（频率f、波长λ）、电磁波的传播（不需要介质、真空中波速c=3×10⁸m/s、c=λf）、电磁波的应用（微波炉等）。本节与第十四章"电与磁"形成"电→磁→电磁波"的知识递进，从"电生磁"（奥斯特）到"磁生电"（法拉第）再到"电磁波"，使学生建立起完整的电磁学认知体系。本节内容为后续学习广播、电视和移动通信等电磁波通信技术奠定基础，体现了"从物理走向社会"的课程理念。麦克斯韦和赫兹的科学故事也有助于培养学生的科学态度与责任素养。 学情分析：学生已系统学习第十四章"电与磁"全部六节内容，对"电与磁"的相互联系有全面认识，理解了电流的磁效应（奥斯特实验）和电磁感应现象（法拉第实验），已具备实验探究的基本能力（控制变量法、转换法）。但"电磁波"概念较为抽象，学生对此缺乏直观感受，需要借助水波、声波等类比来理解电磁波的存在、产生和传播。学生对频率、波长等物理量的理解需要从机械波迁移到电磁波，需要帮助学生建立"波"的统一概念框架。电磁波的应用（如微波炉）贴近学生生活，能有效激发学习兴趣。麦克斯韦预言和赫兹验证的科学史故事能激发学生的科学探究精神。 一、核心素养目标 物理观念 知道电磁波是由振荡电流产生的，理解电磁波的产生原理。 知道频率、波长和波速的概念，了解频率的单位（Hz、kHz、MHz、GHz）及其换算关系。 知道电磁波在真空中的传播速度c=3×10⁸m/s，理解波长、频率与波速的关系c=λf。 了解电磁波家族，知道可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波。 了解电磁波在生活中的应用（如微波炉），知道电磁波可以传递能量。 科学思维 通过水波、声波与电磁波的类比分析，建立"波"的统一概念，培养类比推理能力。 通过分析电磁波频率、波长与波速的关系c=λf，培养定量分析和逻辑推理能力。 通过"电磁波可以在真空中传播"的实验观察和推理，培养基于证据的科学论证能力。 科学探究 通过"收音机接收电磁波"的实验，观察变化的电流产生电磁波的现象，经历"观察现象→提出问题→实验验证→得出结论"的探究过程。 通过"真空罩中手机接收电磁波"的实验，探究电磁波传播是否需要介质，培养实验观察和归纳能力。 通过"水波-声波-电磁波"的类比探究，培养学生运用类比方法理解抽象概念的能力。 科学态度与责任 通过了解麦克斯韦1864年预言电磁波和赫兹20年后实验验证的科学史，体会理论预言与实验验证相结合的科学方法，感受科学家的创新精神和严谨态度。 通过了解电磁波在通信、航天、日常生活等领域的广泛应用，体会物理学的社会价值，增强"从物理走向社会"的意识。 通过了解电磁波通信技术（如天问一号探测器）的前沿应用，激发学生的民族自豪感和科学探索热情。 二、教学重难点 教学重点：电磁波的产生（振荡电流）；电磁波频率、波长、波速的概念及关系c=λf；电磁波在真空中的传播速度。 教学难点：电磁波概念的抽象理解；频率、波长、波速之间的关系c=λf的定量应用；通过类比方法理解不可见的电磁波。 三、教学过程 （一）情境导入——天问一号如何与地球通信？（3分钟） 【教师活动】同学们，我们已经学习了第十四章"电与磁"的全部内容，知道了电流可以产生磁场（电生磁），磁场变化也可以产生电流（磁生电）。今天，老师要带大家探索一个全新的领域。大家请看大屏幕：2021年5月，我国天问一号探测器成功着陆火星，地球与火星之间距离遥远，最近时也有约5500万千米，最远时超过4亿千米。天问一号是如何在茫茫太空中接收地球发送的指令、又是如何把火星表面的照片传回地球的呢？ 【学生活动】学生被天问一号的太空通信问题吸引，纷纷思考并讨论。有学生回答：“应该是用无线电波吧！”有学生追问：“无线电波又是什么呢？它是怎么传播的？”还有学生猜测：“太空中没有空气，声音不能传播，但天问一号的信号能传回来，说明这种信号不需要空气！” 【教师活动】同学们的猜测非常精彩！天问一号与地球之间的通信依靠的正是电磁波。电磁波看不见、摸不着，但它实实在在地存在于我们的周围，承载着电视信号、手机通信、Wi-Fi网络，甚至太阳光本身也是一种电磁波。那么，电磁波到底是什么？它是如何产生和传播的？让我们一起走进第十五章第一节"电磁波"的学习，揭开电磁波的神秘面纱。 【知识点】电磁波是现代社会信息传递的主要载体，广泛应用于通信、广播、电视、雷达、导航等领域。天问一号探测器通过电磁波与地球控制中心进行通信。 【设计意图】以天问一号火星探测的太空通信为情境导入，利用学生对中国航天成就的自豪感和好奇心，激发学习兴趣。通过"太空通信"的认知冲突（声音不能传播但信号可以传回），自然引出电磁波的概念，为后续学习电磁波的产生和传播奠定基础。 【过渡语】电磁波虽然看不见、摸不着，但我们可以通过实验来证明它的存在。在正式探究电磁波之前，让我们先回顾一下我们熟悉的波——水波和声波。 （二）知识点一：电磁波的产生与描述（16分钟） 1. 从水波、声波认识"波" 【教师活动】同学们，在正式学习电磁波之前，我们先来回顾一下生活中常见的两种波——水波和声波。请大家观察大屏幕上的动图：水面上投入石子，水面会怎样？敲击音叉，周围空气会怎样？ 水波——水面振动向四周传播 水波——振动以波的形式向外扩散 声波——音叉振动使周围空气形成疏密波 声波——声波在空气中传播 【学生活动】学生仔细观察水波和声波的动图，发现共同特征：（1）水波和声波都是由物体的振动产生的——石子振动水面，音叉振动空气。（2）振动会以波的形式向周围空间传播。（3）波可以传递能量——水波能把石子投入的能量传到远处，声波能把音叉的能量传到人耳。学生总结：“波是由振动产生的，波能传递能量和信息。” 【教师活动】同学们总结得非常好！波是由振动产生的，波可以传递能量和信息。水波依靠水作为介质传播，声波依靠空气（或其他介质）传播。那么，有没有一种波不需要介质就能传播呢？接下来，让我们通过一个实验来探究电磁波的产生。 【知识点】波的基本特征：波由振动产生，波可以传递能量和信息。水波以水为介质，声波以空气等为介质。 【理解要点】水波、声波和电磁波都是"波"，具有波的共同特征：（1）由振动产生；（2）以波的形式传播；（3）可以传递能量和信息。但电磁波与水波、声波的本质区别在于：电磁波不需要介质，可以在真空中传播。 2. 实验探究：电磁波的产生 【教师活动】下面我们通过一个实验来探究电磁波的产生。实验器材有：收音机、电池、开关、导线、灯泡、电流表。请同学们观察实验装置。 【学生活动】学生观察实验器材，了解实验装置：电池、开关、导线、灯泡和电流表组成一个电路，收音机放置在电路旁边，用于接收电磁波信号。 【教师活动】实验操作：闭合开关，使电路中的电流迅速变化（反复接通和断开电路）。请大家注意观察两个现象：第一，灯泡的亮度如何变化？电流表指针如何变化？第二，旁边的收音机会发出什么声音？ 实验现象：导线中产生迅速变化的电流 【学生活动】学生认真观察实验现象并记录：当反复接通和断开电路时，灯泡忽明忽暗，电流表指针来回摆动，说明导线中产生了迅速变化的电流。与此同时，旁边的收音机发出了"咔咔"的杂音！学生兴奋地讨论：“收音机为什么会发出声音？导线和收音机并没有连接在一起啊！”学生分析：“一定是变化的电流在周围空间产生了某种东西，被收音机接收到了。” 【教师活动】同学们的分析非常到位！导线中迅速变化的电流在周围空间产生了电磁波，电磁波被收音机接收后，产生了"咔咔"声。这个实验说明：变化的电流能够在周围空间中产生电磁波。回顾我们学过的知识：电能生磁（电流的磁效应），磁能生电（电磁感应），而变化的电流能产生电磁波——这是电与磁之间更深层的联系。 【知识点】电磁波的产生：导线中产生迅速变化的电流时，在导线周围空间中可以产生电磁波。变化的电流（电磁场的变化）是产生电磁波的根本原因。 【重点强调】产生电磁波的关键是"变化的电流"，而不是"电流的大小"。只有迅速变化的电流才能在周围空间激发电磁波，稳定不变的电流（恒定电流）不会产生电磁波。这正是"电磁波"与"磁场"的重要区别——恒定电流产生稳定磁场，变化的电流产生电磁波。 3. 类比分析：电磁波与水波、声波 【教师活动】电磁波看不见、摸不着，我们可以通过与水波、声波的类比来理解它。请大家思考：水波由什么产生？声波由什么产生？电磁波由什么产生？ 【学生活动】学生进行类比分析：水波由水面振动产生，声波由物体（如音叉）振动产生，电磁波由变化的电流（电磁振荡）产生。水波在水中传播，声波在空气中传播，电磁波可以在真空中传播（不需要介质）。学生认识到：“电磁波虽然看不见摸不着，但它的确真实存在，就像水波和声波一样，只是它的"振动源"和"传播方式"不同。” 【教师活动】同学们的类比分析非常精彩！虽然电磁波看不见摸不着，但通过类比，我们可以用"水波"和"声波"的模型来理解电磁波。电磁波本质上是由变化的电磁场向周围空间传播形成的。接下来，让我们了解实际中电磁波是如何产生的。 【知识点】类比分析：水波（水面振动）→声波（物体振动）→电磁波（变化的电流/电磁振荡）。它们都是"波"，都由振动（或振荡）产生，都能传递能量和信息。 【判断技巧】判断一种波是机械波还是电磁波的方法：看它是否需要介质传播。需要介质的是机械波（如水波、声波），不需要介质的是电磁波。电磁波可以在真空中传播，而机械波不能在真空中传播。 4. 振荡电流与电磁波的发射 【教师活动】在实际的广播电台中，电磁波是如何产生的呢？电台产生大小和方向做周期性变化的电流，这种电流叫作振荡电流。振荡电流被送入发射天线（天线是一根金属导体），在天线周围空间中激发出电磁波，电磁波以天线为中心向四面八方传播出去。请看大屏幕上的示意图。 电台发射天线产生电磁波示意图 【学生活动】学生观察振荡电流和电磁波发射的示意图，理解：振荡电流在天线中来回流动，变化的电流在天线周围产生变化的磁场，变化的磁场又产生变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，以波的形式向外传播——这就是电磁波。学生总结：“振荡电流→变化的电磁场→电磁波。” 【教师活动】总结得非常准确！电磁波的产生过程可以概括为：振荡电流产生变化的电磁场，变化的电磁场以波的形式向外传播，这就是电磁波。现在，让我们来认识描述电磁波的两个重要物理量——频率和波长。 【知识点】振荡电流：大小和方向做周期性变化的电流。振荡电流送入发射天线，在天线周围空间中激发电磁波，向远方传播。电磁波的本质：变化的电磁场以波的形式传播。 5. 频率（f）——描述电磁振荡的快慢 【教师活动】描述电磁波，首先要认识频率。频率是描述振荡电流变化快慢的物理量，用字母f表示。频率的单位是赫兹，简称赫，符号Hz。1Hz表示每秒完成1次振荡。 【学生活动】学生理解频率的基本概念：频率越高，振荡越快，产生的电磁波频率也越高。学生联想到：不同的电台使用不同的频率，所以收音机调台实际上是在选择不同频率的电磁波。 【教师活动】频率的单位除了赫兹（Hz），在实际应用中还常用更大的单位：千赫（kHz）、兆赫（MHz）、吉赫（GHz）。它们之间的换算关系是： 【教师活动】请同学们记住这些换算关系。例如，我国调频广播的频率范围是87.5~108MHz，Wi-Fi信号的工作频率约为2.4GHz或5GHz。 【学生活动】学生练习单位换算：1MHz = ________Hz（答：10⁶Hz）2.4GHz = ________Hz（答：2.4×10⁹Hz）1000kHz = ________MHz（答：1MHz） 【知识点】频率（f）：描述振荡电流变化快慢的物理量，单位赫兹（Hz）。常用单位：千赫（kHz）、兆赫（MHz）、吉赫（GHz）。1kHz=10³Hz，1MHz=10⁶Hz，1GHz=10⁹Hz。 【易错提示】注意区分频率单位的换算关系：1kHz=10³Hz（千赫），1MHz=10⁶Hz（兆赫），1GHz=10⁹Hz（吉赫）。千k=10³，兆M=10⁶，吉G=10⁹。这是国际单位制词头，不要与计算机中的存储单位（1KB=1024B）混淆。 6. 波长（λ）——描述电磁波的空间特征 【教师活动】描述电磁波的另一个重要物理量是波长。波长是相邻两个波峰（或波谷）之间的距离，用希腊字母λ（读作"拉姆达"）表示。波长的单位是米（m）。请大家看大屏幕上的波形图，找出波长对应的位置。 【学生活动】学生观察波形图，在图上标注波峰、波谷和波长。学生理解：波长表示电磁波在一个周期内传播的距离。波长越短，电磁波变化越快（频率越高）；波长越长，电磁波变化越慢（频率越低）。 【教师活动】同学们理解得很准确。波长和频率是描述电磁波的两个基本参数，它们之间有着密切的关系，我们稍后会详细讨论。现在，让我们先来认识电磁波家族的成员。 【知识点】波长（λ）：相邻两个波峰（或波谷）之间的距离，单位是米（m）。波长反映电磁波的空间周期性特征。 7. 电磁波家族 【教师活动】同学们，电磁波其实是一个庞大的家族。我们日常生活中接触到的可见光，以及医院里做检查用的X射线，都是电磁波家族的成员。请大家看大屏幕上的电磁波谱图。 电磁波家族——电磁波谱 【教师活动】电磁波家族按频率（或波长）从低到高排列，依次包括：无线电波（长波、中波、短波、微波）、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。我们这节课重点学习的无线电波，频率范围大约从几百千赫到几千兆赫，主要用于广播、电视、通信等领域。 【学生活动】学生观察电磁波谱图，发现：（1）电磁波的范围非常广，频率从很低到极高，跨越了十几个数量级。（2）可见光只是电磁波谱中非常窄的一段，人眼能感知的电磁波范围很小。（3）无线电波（包括长波、中波、短波、微波）位于电磁波谱的低频段。学生感叹：“原来我们每天看到的光就是电磁波！” 【知识点】电磁波家族（按频率从低到高）：无线电波（长波、中波、短波、微波）→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线。无线电波频率范围约几百千赫~几千兆赫。可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波。 【知识拓展】电磁波谱中，不同频率的电磁波性质差异很大：无线电波主要用于通信；红外线有显著的热效应；可见光是人眼能感知的电磁波；紫外线能使荧光物质发光；X射线有很强的穿透能力，用于医学检查；γ射线穿透能力最强，可用于工业探伤和癌症治疗。这体现了电磁波频率越高，能量越大的规律。 8. 科学史料：电磁波的预言与验证 【教师活动】电磁波的发现，是物理学史上"理论预言"与"实验验证"完美结合的典范。1864年，英国物理学家麦克斯韦通过理论研究，预言了电磁波的存在。他提出了著名的麦克斯韦方程组，从理论上证明了变化的电场和变化的磁场可以相互激发，以波的形式向周围空间传播。麦克斯韦还计算出了电磁波在真空中的传播速度等于光速，由此大胆提出：光就是一种电磁波！ 【学生活动】学生被麦克斯韦的预言所震撼。有学生说：“麦克斯韦仅凭数学推导就预言了电磁波的存在，太厉害了！”还有学生注意到：“他计算出电磁波的速度等于光速，然后说光就是电磁波——这个推理太精彩了！” 【教师活动】麦克斯韦的预言在当时是革命性的，但需要实验来验证。20年后的1888年，德国物理学家赫兹通过实验成功产生了电磁波，并验证了电磁波具有与光相同的反射、折射、干涉、衍射等性质，从而证实了麦克斯韦的预言。1895年，电磁波开始进入通信领域，从此开启了无线电通信的新纪元。从理论预言到实验验证，再到技术应用，电磁波的发展历程完美体现了"科学→技术→社会"的互动关系。 【学生活动】学生讨论麦克斯韦和赫兹的科学贡献：麦克斯韦——理论预言者，用数学推导预言电磁波的存在。赫兹——实验验证者，用实验证实电磁波的存在和性质。学生认识到：“科学发现需要理论家的大胆预言，也需要实验家的严谨验证。两者缺一不可。” 【知识点】麦克斯韦：1864年通过理论研究预言电磁波的存在，提出麦克斯韦方程组，从理论上证明了变化的电磁场以波的形式传播。赫兹：1888年通过实验验证了电磁波的存在，证实了麦克斯韦的预言。1895年，电磁波进入通信领域。 【知识拓展】麦克斯韦是人类历史上最伟大的理论物理学家之一。他的麦克斯韦方程组将电学和磁学统一为电磁学，被誉为"物理学中继牛顿之后最伟大的成就"。爱因斯坦曾说过：“我站在麦克斯韦的肩膀上。”麦克斯韦方程组的简洁和优美，至今仍是物理学家追求"统一理论"的典范。 【过渡语】通过以上学习，我们了解了电磁波的产生原理和描述方法。那么，电磁波是如何传播的呢？它需要介质吗？让我们通过实验来探究这个问题。 （三）知识点二：电磁波的传播（12分钟） 1. 声音需要介质，光不需要介质 【教师活动】同学们，在探究电磁波传播之前，我们先来回顾一个常识问题：声音的传播需要介质吗？光的传播需要介质吗？ 【学生活动】学生回忆：声音的传播需要介质（固体、液体、气体），真空不能传声。光的传播不需要介质，太阳光能够穿过真空的太空到达地球。学生提出疑问：“光本身就是一种电磁波，所以电磁波应该也不需要介质吧？” 【教师活动】同学们的推理非常合理！既然光是一种电磁波，而光可以在真空中传播，那么电磁波应该也可以在真空中传播。但是，我们还需要通过实验来验证这个结论。下面我们来进行一个实验。 【知识点】声音传播需要介质（固体、液体、气体），不能在真空中传播。光传播不需要介质，可以在真空中传播。光是一种电磁波。 2. 实验探究：电磁波能否在真空中传播？ 【教师活动】实验器材：手机、真空罩（含抽气泵）、橡胶管。请同学们观察实验装置。 【学生活动】学生观察实验装置：手机放置在真空罩内，真空罩通过橡胶管与抽气泵相连，可以抽出罩内的空气。 【教师活动】实验操作：将手机放入真空罩中，用另一部手机拨打真空罩中的手机。首先在真空罩中有空气的情况下，观察手机是否能够接收到来电信号。然后，用抽气泵抽出真空罩中的空气，再次拨打真空罩中的手机，观察手机是否还能接收到来电信号。 真空罩实验：电磁波可以在真空中传播 【学生活动】学生认真观察实验现象并记录：真空罩中有空气时，手机能接收到来电信号，铃声响起。抽掉空气后，真空罩外的声音听不到了，但手机仍然能接收到来电信号——手机屏幕亮起，显示有来电！学生分析：“电磁波能够穿过真空罩传播，说明电磁波不需要介质，可以在真空中传播！” 【教师活动】实验结论非常明确：电磁波可以在真空中传播，不需要介质。这也就是为什么在太空中，航天员可以用电磁波进行通信，而声音无法在太空中传播。 【知识点】实验结论：电磁波可以在真空中传播，不需要介质。抽掉空气的真空罩中，手机仍可接收到罩外传来的电磁波信号。 【实验注意】本实验的关键是：真空罩中的手机仍能接收到电磁波信号，说明电磁波穿过真空罩传播到了手机。注意与声音传播的区别：抽掉空气后，真空罩外的声音无法传入罩内，但电磁波不受影响。这充分证明了电磁波与声波（机械波）的本质区别。 3. 太空通信中的电磁波 【教师活动】太空中没有空气，声音无法传播，但航天员可以利用电磁波进行通信。在太空行走的航天员通过无线电（电磁波）与空间站内的同伴保持联系。天问一号探测器从遥远的火星将信号传回地球，依靠的也是电磁波。 【学生活动】学生联想到：“月球上没有空气，所以宇航员在月球上说话，旁边的人也听不到，必须用无线电通信。”有学生思考：“电磁波在真空中传播的速度是多少呢？” 【教师活动】问得好！电磁波在真空中的传播速度是物理学中最重要的常数之一。下面让我们来了解电磁波的传播速度。 【知识点】太空通信：太空中没有空气，声音无法传播，航天员利用电磁波进行通信。电磁波可以在真空中传播。 4. 电磁波在真空中的传播速度 【教师活动】电磁波在真空中的传播速度大约是30万千米每秒，用字母c表示，c=3×10⁸m/s。这是宇宙中最快的速度，也是物理学中最重要的常数之一。 【教师活动】光也是一种电磁波，所以光在真空中的传播速度也是c=3×10⁸m/s。由此可见，电磁波在真空中传播得极快——从地球到月球（约38万千米），电磁波只需要约1.3秒；从太阳到地球（约1.5亿千米），电磁波需要约8分钟。 【学生活动】学生计算：地球到月球距离约3.8×10⁸m，电磁波速度3×10⁸m/s，时间t=d/c=3.8×10⁸÷(3×10⁸)≈1.3s。太阳到地球距离约1.5×10¹¹m，时间t=1.5×10¹¹÷(3×10⁸)=500s≈8.3min。学生感叹：“我们看到的光是8分钟前从太阳发出的！” 【知识点】电磁波在真空中的传播速度c≈3×10⁸m/s（约30万千米每秒）。光也是一种电磁波，光在真空中的速度也是c=3×10⁸m/s。 5. 波长、频率与波速的关系 【教师活动】电磁波的波长、频率和波速之间存在着密切的关系。对于任何波，波速等于波长乘以频率。对于电磁波，在真空中，这个关系可以表示为： 【教师活动】这个公式告诉我们：在真空中，电磁波的波速c是固定的（3×10⁸m/s），所以波长和频率成反比关系——频率越高，波长越短；频率越低，波长越长。例如，调频广播的频率约为100MHz，对应的波长是多少呢？ 电磁波波长、频率与波速的关系示意图 【学生活动】学生利用c=λf进行计算：已知c=3×10⁸m/s，f=100MHz=1×10⁸Hz，λ=c/f=3×10⁸÷(1×10⁸)=3m。学生练习：Wi-Fi信号频率为2.4GHz，波长λ=________（答：0.125m=12.5cm）手机信号频率约900MHz，波长λ=________（答：约0.33m） 【教师活动】同学们计算得很准确！c=λf这个公式是描述电磁波的基本公式，在后续的学习中会经常用到，请同学们务必熟练掌握。 【知识点】波长、频率与波速的关系：c=λf（波速=波长×频率）。在真空中，c=3×10⁸m/s为定值，所以波长λ与频率f成反比。 【重点强调】c=λf是电磁波的核心公式，使用时注意：（1）公式中各物理量必须使用国际单位制：c用m/s，λ用m，f用Hz。（2）真空中c为定值，所以λ与f成反比——频率越高，波长越短。（3）同一电磁波在不同介质中传播时，频率f不变，波速c和波长λ会改变。（4）先统一单位再代入公式计算。 【过渡语】通过以上学习，我们掌握了电磁波的产生和传播规律。电磁波在生活中有哪些实际应用呢？让我们一起来了解。 （四）知识点三：电磁波的应用（5分钟） 【教师活动】电磁波已经深深融入了我们的日常生活。大家每天使用的手机、Wi-Fi、蓝牙耳机，收看的电视节目、收听的广播，都是利用电磁波来传递信息的。今天，我们重点了解一种利用电磁波加热食物的电器——微波炉。 【教师活动】微波炉的工作原理是：产生频率极高的电磁波（微波，频率约2.45GHz），微波使食物中的水分子（极性分子）发生剧烈振动，水分子振动加剧，分子动能增加，内能增大，温度升高，从而加热食物。这就是电磁波传递能量的典型应用。 【学生活动】学生理解微波炉的工作原理：微波（电磁波）→水分子剧烈振动→分子动能增加→内能增大→温度升高。学生联想到：“微波炉加热食物是从内部加热的，所以加热速度很快，而且加热均匀。”有学生提出问题：“微波炉为什么不能加热金属容器？”学生讨论：金属会反射微波，可能产生电火花，造成危险。 【教师活动】同学们分析得很好！微波炉的核心是电磁波传递能量，使食物中的水分子振动发热。除了微波炉，电磁波在通信、导航、遥感、医疗等领域也有广泛应用。希望大家在课后继续关注电磁波的各种应用。 【知识点】电磁波的应用：微波炉利用频率极高的电磁波使食物中水分子剧烈振动，分子动能增加，内能增大，温度升高，加热食物。电磁波在通信、广播、导航、遥感、医疗等领域广泛应用。 【实验注意】使用微波炉的安全注意事项：（1）不能使用金属容器，金属会反射微波，可能产生火花。（2）不能加热密封容器（如带壳鸡蛋），内部压力增大可能爆炸。（3）微波炉工作时，应保持一定距离，避免微波泄漏。（4）微波炉门上的金属网可以阻挡微波泄漏，同时允许可见光透过，方便观察。 【设计意图】以微波炉为切入点介绍电磁波的应用，贴近学生生活，能有效激发学习兴趣。通过"电磁波传递能量"的概念，帮助学生理解电磁波不仅是信息载体，也是能量载体。同时渗透安全使用电器的意识。 【过渡语】通过以上学习，我们掌握了电磁波的产生、传播和应用。下面让我们通过课堂练习来检验一下学习效果。 （五）课堂练习（5分钟） 练习1（太空通信） 【教师活动】请看第一道练习题。神舟飞船太空会师画面从空间站传回地球，利用的是（ ）。 神舟飞船太空会师 A. 电磁波 B. 光导纤维 C. 超声波 D. 次声波 【学生活动】学生仔细审题，逐一分析：A选项电磁波——可以在真空中传播，是太空通信的主要方式。B选项光导纤维——利用光的全反射在有线通信中传输信号，不能用于太空无线通信。C选项超声波——属于声波，声波不能在真空中传播，不能用于太空通信。D选项次声波——也属于声波，同样不能在真空中传播。正确答案为A。 【教师活动】分析得非常准确！这道题的关键是：太空是真空环境，声音（包括超声波和次声波）不能在真空中传播，只有电磁波可以在真空中传播。光导纤维虽然利用光（电磁波），但它是有线传输方式，不能用于太空与地面之间的无线通信。 练习2（收音机频率与波长） 【教师活动】请看第二道练习题。如图所示是收音机屏板，将指针向右调节后，下列说法正确的是（ ）。 收音机屏板示意图 A. 频率变小 B. 波长变短 C. 波速变大 D. 收音机发出声音的频率变大 【学生活动】学生仔细审题：指针向右调节，从屏板上可以看出频率数值变大。逐一分析选项：A选项——频率变小，错误，指针向右频率变大。B选项——波长变短，根据c=λf，真空中c固定，f变大则λ变小，正确。C选项——波速变大，错误，电磁波在真空中波速c为定值，不变。D选项——收音机发出声音的频率变大，错误，收音机发出声音的频率与电磁波频率无关，声音频率由电台播出的音频信号决定。正确答案为B。 【教师活动】分析得非常到位！这道题综合考察了频率、波长与波速的关系。关键点：（1）指针向右→频率变大；（2）c=λf，c不变，f变大→λ变小（波长变短）。D选项容易混淆——接收的电磁波频率变了，但收音机还原出的声音频率不变，因为声音频率取决于电台播放的内容，而不是电磁波的载波频率。 练习3（新型战机数据链） 【教师活动】请看第三道练习题。关于新型战机，下列说法正确的是（ ）。 新型战机 A. 加速转弯时处于平衡状态 B. 与指挥中心共享数据链利用电磁波 C. 机载高算力芯片由超导体材料制成 D. 涂装特殊涂料反射雷达超声波实现隐身 【学生活动】学生逐一分析选项：A选项——加速转弯时速度大小和方向都在变化，运动状态改变，受力不平衡，不是平衡状态，错误。B选项——战机与指挥中心之间通过电磁波（无线电波）传输数据，实现信息共享，正确。C选项——当前高算力芯片由半导体材料制成，超导体材料尚未大规模商用，错误。D选项——雷达利用的是电磁波（微波），不是超声波。隐身涂料吸收电磁波而非反射，且雷达使用的是电磁波而非超声波，错误。正确答案为B。 【教师活动】分析得非常全面！这道题综合了力学（平衡状态）、电磁学（电磁波通信）、材料学（半导体与超导体）和军事科技（雷达隐身）等知识点。B选项考察的核心是：战机与指挥中心之间的数据链（Data Link）通信利用电磁波进行。D选项的陷阱在于——雷达使用的是电磁波（微波），不是超声波。超声波在水中传播性能好，用于声呐，不用于雷达。 【设计意图】三道课堂练习分别覆盖了电磁波在太空通信、频率与波长关系、电磁波在军事通信中的应用等核心考点。题型为选择题，难度梯度合理（练习1基础、练习2综合、练习3跨学科），能有效检验学生对本节课核心知识的掌握程度。 （六）课堂小结（4分钟） 【教师活动】同学们，本节课我们学习了电磁波的相关知识。现在请大家回顾本节课的核心内容，自己梳理知识框架。 【学生活动】学生自主梳理知识框架：一、电磁波的产生与描述——变化的电流（振荡电流）在周围空间产生电磁波；频率f——描述振荡变化的快慢，单位Hz（kHz、MHz、GHz）；波长λ——相邻波峰或波谷间的距离，单位m；电磁波家族——无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。二、电磁波的传播——电磁波可以在真空中传播，不需要介质；真空中波速c=3×10⁸m/s（约30万km/s）；波长、频率与波速关系：c=λf。三、电磁波的应用——微波炉利用电磁波加热食物（电磁波传递能量）；通信、广播、导航、雷达等。 【教师活动】总结得非常全面！本节课的核心是三个关键词：产生、传播、应用。产生——变化的电流（振荡电流）产生电磁波。传播——电磁波可以在真空中传播，不需要介质，真空中波速c=3×10⁸m/s。描述——频率f、波长λ，关系c=λf。应用——微波炉、通信、广播等。课后请大家完成学案中的练习题，并思考电磁波在生活中的更多应用，下节课我们继续学习广播、电视和移动通信的相关知识。 【设计意图】通过学生自主梳理知识框架，培养归纳总结能力。教师补充强调核心概念和公式，帮助学生形成完整的知识体系。麦克斯韦和赫兹的科学史故事激发了学生的科学热情，天问一号的情境导入和微波炉的生活应用体现了"从生活走向物理，从物理走向社会"的理念。 四、板书设计 15.1 电磁波 一、电磁波的产生与描述 产生：变化的电流（振荡电流）→电磁波 频率f：振荡变化的快慢，单位Hz 1kHz=10³Hz 1MHz=10⁶Hz 1GHz=10⁹Hz 波长λ：相邻波峰（波谷）间的距离，单位m 电磁波家族：无线电波/红外线/可见光/ 紫外线/X射线/γ射线 二、电磁波的传播 不需要介质，可在真空中传播 真空中波速c=3×10⁸m/s 光也是一种电磁波 关系：c=λf（波速=波长×频率） 频率越高，波长越短 三、电磁波的应用 微波炉：电磁波→水分子振动→ 内能增加→温度升高→加热食物 通信、广播、导航、雷达等 科学史料 麦克斯韦1864年预言电磁波 赫兹1888年实验验证 1895年电磁波进入通信领域 课题：北师大版 九年级全一册 15.1 电磁波 五、教学反思 本节课以天问一号火星探测的太空通信情境导入，是否有效激发了学生对电磁波的学习兴趣？学生对"电磁波可以在真空中传播"的认知是否通过太空通信情境自然建立？ 在电磁波产生的教学中，通过水波和声波的类比引入电磁波，学生是否能够理解"波"的统一概念？从水波、声波到电磁波的类比过渡是否自然流畅？ 电磁波产生实验（收音机接收"咔咔"声）的演示效果如何？学生是否能够从实验现象中归纳出"变化的电流产生电磁波"的结论？学生对"振荡电流"概念的理解是否到位？ 频率、波长的教学效果如何？学生对频率单位的换算（1kHz=10³Hz、1MHz=10⁶Hz、1GHz=10⁹Hz）是否掌握？OMML公式的呈现是否清晰？ 电磁波家族的教学是否帮助学生建立了电磁波谱的整体概念？学生对"可见光也是电磁波"这一事实是否感到惊奇并加深理解？ 真空传播实验（手机在真空罩中接收信号）是否直观地证明了电磁波不需要介质？学生对"电磁波与声波的本质区别"是否理解到位？ c=λf公式的教学效果如何？学生是否能够正确运用该公式进行波长、频率和波速之间的换算？单位换算是否成为学生的困难点？ 麦克斯韦预言和赫兹验证的科学史故事是否激发了学生的科学热情？学生能否从"理论预言→实验验证→技术应用"的过程中体会科学研究的完整路径？ 微波炉的教学是否贴近学生生活，激发了学习兴趣？学生对"电磁波传递能量"的理解是否到位？三道课堂练习的完成情况如何？整体教学时间分配（3+16+12+5+5+4=45分钟）是否合理？ 学科网（北京）股份有限公司 $