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

电磁波的发现及应用

——人教版高中物理必修第三册 第十三章第4节 教学设计

项目	内容	项目	内容
课题	电磁波的发现及应用	教材	人教版(2019)必修第三册第十三章第4节
课型	新授课	课时	1课时（45分钟）
教学对象	高二学生（已学习电磁感应等知识）	授课教师

 

一、教材与学情分析

（一）教材分析

本节是人教版必修第三册第十三章「电磁感应与电磁波初步」的第4节，包括电磁波的发现历程和电磁波谱及其应用两部分内容。教材以麦克斯韦建立电磁场理论、赫兹用实验证实电磁波存在的历史脉络为主线，引导学生认识「变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场」这一核心思想，进而理解电磁场的统一性与电磁波的存在。

本节内容承上启下：前三节学习的电荷、电场、磁场、电磁感应现象为本节奠定基础，本节建立的电磁波观念又为后续学习无线电通信与现代信息技术作铺垫。教材注重体现物理理论和实验相互配合对科学发展的巨大推动作用，是渗透科学态度与责任教育的好素材。

（二）学情分析

学生已学习静电场、磁场及电磁感应现象，知道变化的磁通量能在闭合回路中产生感应电流，这为理解「变化的磁场产生电场」提供了认知起点。但电磁场不同于前面接触的静态场，是动态的、相互激发的场，较为抽象；学生在必修阶段尚未系统学习机械波，对「波」的认识多停留在生活经验层面。因此教学中应弱化理论推导，借助动画、图片和实验演示，重点让学生了解电磁波的产生方式和传播特点，认识电磁波谱各波段的应用。

二、教学目标

依据课程标准和学情，围绕物理核心素养设置本课教学目标：

1. 物理观念：了解人类发现电磁波的历史，知道麦克斯韦、赫兹等物理学家作出的巨大贡献；理解电磁场和电磁波的概念，知道电磁波能在真空中传播、真空中传播速度等于光速，初步体会电磁波是一种特殊物质。

2. 科学思维：经历「变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场」的对称推理过程，领会联想、类比、对称等科学思维方法；能根据波长、频率、波速的关系分析电磁波谱各波段的特征。

3. 科学探究：体验赫兹证明电磁波存在的实验思想，领会物理理论与实验相互配合对科学发展的巨大作用；通过观察演示实验和生活中的电磁波现象，提高观察与归纳能力。

4. 科学态度与责任：通过了解电磁波谱中各波段在科技、经济和社会信息化等方面的广泛应用，体会物理学对技术进步和社会发展的促进作用，激发学习兴趣与民族自豪感（如我国北斗卫星导航系统的成就）。

三、教学重难点

1. 教学重点：麦克斯韦电磁场理论的核心思想——变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场；电磁波的形成和特点；红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用。

2. 教学难点：电磁场理论核心内容的理解；电磁波与机械波的区别；各波段电磁波特性的记忆与应用。

四、教学准备

多媒体课件（含电磁波传播动画、赫兹实验视频）、变化的磁场产生电场演示图（图1）、电磁波传播示意图（图2）、波长与波峰波谷标注图（图3）、电磁波谱频段图（图4）、收音机与手机等实物、板书设计图（图5）。

五、教学过程

（一）环节一：情境导入（约4分钟）

【设计意图】从信息传递方式的变迁切入，让学生感受通信方式的巨大变革，激发对「电磁波如何传递信息」的探索兴趣，明确本节学习任务。

师：同学们，古时候人们怎样传递紧急消息？烽火台上白天施烟、夜间点火，台台相连，把敌情传向远方；「八百里加急」靠驿站快马接力，为的是把最紧急的信件送达；神话小说里的「顺风耳」「千里眼」，寄托着古人对远距离传递信息的想象。

师：如今，广播、电视、移动通信让古人的梦想变成了现实——无论相隔多远，一部手机就能让「千里传音」瞬间完成。这一切的背后，都离不开一位「看不见的信使」——电磁波。电磁波是如何产生的？它又有哪些本领？让我们带着问题进入今天的学习。

【教学细节】此处不直接给出答案，而是通过「烽火台—驿站快马—卫星通信」的信息传递方式对比，让学生体会技术进步的本质是发现了新的信息载体，为本节主线「电磁波的发现」作好铺垫。

（二）环节二：电磁场——麦克斯韦的推理（约12分钟）

【设计意图】从学生熟悉的电磁感应现象出发，通过问题链引导学生跟随麦克斯韦完成两次大胆推理，理解「变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场」，建立电磁场概念，渗透对称与类比的科学思维。

师：（复习提问）什么是电磁感应现象？闭合回路中产生感应电流的条件是什么？

生：穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就产生感应电流。

师：很好。麦克斯韦在法拉第发现电磁感应的那一年出生于英国爱丁堡，他系统总结了库仑、安培、法拉第等人的成果。他思考的问题是：回路中出现感应电流，说明电荷受到了电场力——那么，这个电场是谁给的？

生：是变化的磁场。变化的磁场在空间产生了电场！

师：正是如此。麦克斯韦进一步设想：如果没有闭合回路，变化的磁场还会在周围空间产生电场吗？

生：应该会——回路只是用来显示电场的存在，没有回路，电场依然存在。

师：非常好！这说明「变化的磁场产生电场」是普遍规律，与回路是否存在无关。麦克斯韦又根据自然规律的对称之美大胆提出：既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也应该产生磁场！