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

教师姓名

授课时长

40分钟

知识点来源

学科：物理　　年级：高二　　教材版本：人教版（2019）必修第三册

课题：第十三章　电磁感应与电磁波初步　第4节　电磁波的发现及应用

知识点描述

电磁场：麦克斯韦在法拉第等人研究的基础上建立了经典电磁场理论；变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和磁场相互联系，形成不可分割的统一的电磁场。

电磁波：周期性变化的电场和磁场相互激发，由近及远地向周围传播，形成电磁波；电磁波可以在真空中传播，不需要介质。

电磁波的速度：麦克斯韦推算出电磁波的速度等于光速，即；并由此提出了光的电磁理论。

赫兹的实验：1886年赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发展开拓了道路。

波长、频率与波速：邻近两个波峰（或波谷）的距离叫波长λ，1 s 内通过的波峰（波谷）次数叫频率f；三者关系为，也就是波速＝波长×频率。

电磁波谱：按波长（频率）的顺序排列，依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线；不同电磁波特性不同，应用也不同。

电磁波的能量与通信：电磁波具有能量，是一种物质；广播、电视、移动通信等信息都靠电磁波传递。

教学目标（指向核心素养）

一、物理观念

1.了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道变化的电场和磁场相互激发形成电磁波。

2.知道电磁波的传播不需要介质、在真空中的速度等于光速，形成电磁波与光统一的观念。

二、科学思维

1.经历“变化的磁场产生电场→变化的电场产生磁场”的推理过程，体会基于对

称性的大胆猜想与理论预言。

2.能用分析波长、频率与波速的关系，会根据电磁波谱判断电磁波的种类，发展推理论证与数量估算能力。

三、科学探究

1.了解赫兹捕捉电磁波的实验设计（发射与接收天线、电流表检测），体会实验对检验理论预言的决定性作用。

2.能通过波速公式进行简单的波长、频率计算，获得用数学描述物理量关系的体验。

四、科学态度与责任

1.通过麦克斯韦的预言与赫兹的验证，体会理论与实验相互依存、相互促进的关系。

2.了解电磁波在通信、医疗、军事等领域的应用，关注电磁辐射的安全使用，增强科学用于福祉的责任意识。

教学重点

麦克斯韦电磁场理论的基本观点；电磁波的产生与传播特点；及电磁波谱。

教学难点

理解“变化的电场产生磁场、变化的磁场产生电场”的因果关系；理解电磁波无需介质与光的电磁本质。

适用对象

高二年级学生（人教版2019·必修第三册）

课型

（注：可选择如下选项，也可以补充填写）

√新授课　□复习课　□习题课　□实验课　□其他

教学用途

（注：可选择如下选项，也可以补充填写）

√课堂教学　□课前预习　□课后复习　□其他

设计思路

教材与学情：学生已掌握电磁感应与波的基本知识（波速、波长、频率），但对“场”与电磁波的联系缺少认识。

设计主线：信息传递情境引入→麦克斯韦电磁场理论→电磁波与赫兹实验→电

磁波谱与应用，全程40分钟。

难点突破：用“电磁感应现象”作为跳板引出“变化的磁场产生电场”，再用对称思维推出“变化的电场产生磁场”。

反馈矫正：围绕“电磁波传播要不要介质”“波速、波长、频率关系”设置辨析与计算，纠正如机械波混淆的错误。

教 学 过 程

环节

内 容

设计意图

一、导入新课

（约4分钟）

【情境引入】展示广播、电视、移动通信、卫星导航等情境：信息是怎样“飞”到我们身边的？

【设问】电磁波是怎样被发现的？它为什么能在真空中传播？——引出课题：电磁波的发现及应用。

从学生熟悉的通信情境出发，激发对电磁波本质的好奇心。

二、新课教学（一）

（约10分钟）

1.情境铺垫：在变化的磁场中放入闭合电路，电路中会产生感应电流，说明变化的磁场产生了电场。

2.麦克斯韦的猜想：既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也应能产生磁场——他基于对称美大胆假设。

3.电磁场：变化的电场和磁场相互联系，形成不可分割的统一的电磁场。

以“变化”为线索推理出电磁场与电磁波，让学生体会理论预言的力量与对称思维。