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第十七章电磁波与现代通信第二节电磁波及其传播[设计意图]本节由“波的基本特征”“了解电磁波”和“电磁波谱”三部份组成,内容抽象性较强,学生在这方面的知识相对欠缺不易理解故开始用一些有形的“机械波”引导学生认识波的基本特征,在此基础上,归纳出波的特征物理量建立频率与周期的关系,得出波长、频率与波速的关系式“了解电磁波”分二个部分验证电磁波的存在和探究电磁波的特性以开展学生活动为主让学生在实验中获取知识“电磁波谱”的教学从阅读图表入手,重点了解各波段电磁波的应用,使学生体会科学为人类生活服务[教学目标]
1.知识与技能⑴认识波的基本特征,知道波能够传播周期性变化的运动形态、能量、以及信息⑵了解振动的振幅、周期与频率,波长与波速的物理意义,知道它们是描述波的性质的物理量,知道波长,频率与波速的关系⑶了解电磁波的意义,体验电磁波的存在了解电磁波可以在真空中传播的特性,知道电磁波在真空中传播的速度了解电磁屏蔽⑷知道电磁波谱,了解电磁波的应用及其对人类生活和社会生活发展的影响
2.过程与方法⑴实验观察在观察演示实验的现象的基础上,归纳出波的基本特征;了解电磁波的存在;电磁屏蔽等现象⑵阅读(或陈述)了解对波的周期、频率,电磁波的意义及电磁波谱等物理知识采用阅读的方法获取⑶图像意义分析在学习波的特征的知识时,从对波形图的分析上入手,建立起振幅、波长等概念
3.情感、态度、价值观引发学生对波动现象的好奇心引导和培养学生仔细观察实验现象并尝试归纳现象的学习习惯,激发学生勇于探索的积极性在学习麦克斯韦、赫兹对电磁波研究的贡献中,体会理论研究和实验探索对物理学发展的重要性对“科学技术是一把双刃剑”,电磁波在被广泛应用,对人类作出巨大贡献的同时也存在着副作用一一会产生电磁污染的现象引起关注同时也是进行辩证法教育,让学生学会全面观察和看待问题[教学重、难点]“了解电磁波”并知道电磁波的存在及其特性是本节的重点波的基本形态和特征的教学是本节的难点[教具和学具]
1.电动小汽车,线控电动小汽车,遥控电动小汽车各一辆
2.细麻绳一根,纵波演示仪一架长橡筋绳(或用松紧带代替)若干根
3.大玻璃水槽一只,细竹竿一根
4.收音机一架,电池一节,电线一小段
5.电吹风一只,电视机一台
6.真空罩,抽气机一只,双频手机两只
7.纸盒、塑料盒、铁盒(或其他金属盒)各一只[课前准备]收集、查阅有关电磁波的产生,传播,电磁波谱,电磁波的应用介绍电磁污染等有关资料[课时安排]本节内容可以安排2课时讲授第一课时波的基本特征第二课时了解电磁波、电磁波谱[教学过程]教学阶段与时教师主导学生主体点评间分酉己
一、引入新同学们,老师这里有三辆电动认真观察实验,对三辆小汽车课(3分钟)小汽车,现在老师分别开一的运动,进行对比下,请同学们进行观察,对比后说出它们的特点讨论后回答让学生体开动第一辆普通电池小汽车第一辆无法对行驶过程进行会无线电操纵(电磁波)开动第二辆线操纵电动小汽第二辆虽然可以操纵,但操可以传递纵距离很短活动范围很小信息且传车开动第三辆遥控电动小汽车第三辆可以远距离操纵活递距离远动范围很大培养学生引导同学们说得很好,这说观察和对明我们可以用电磁波实现信息举例,各种利用电磁波进行工比的能力的传递从而操纵小汽车大到作的生活用品,家用电器宇宙飞船也是用电磁波来进行操纵的今天我们要学习的就是第二节电磁波及其传播版书标题
二、电磁波及其传播
二、进行新课(-)波的基本特征(32分钟)在教师的引导下,进行有目的指导学生了解波的观察以下现象的观察,学会观察,特点
1.水波.(演示,实物投影)知道观察问哪儿是波源它在怎样运答中心的竹竿,它在做原地的对象,动?上下振动水波看上去有什么特点?凹凸相间,向外扩散对多个实验观察结
2.演示绳子抖动时形成的波小实验在桌面上来回快速抖果的共同动长橡筋绳,观察波的形态及点进行总结,训练语传播问看到了什么现象?言描述能答抖动形成的凸起迅速的传力到另一端再利用课件播放视频,使学生能观察课件的图像对现象有个长时间的再现回答感想学生回答1,凹凸相间,向外传播找一找这二个波的共同点?(版在给出了横书)波特点的基
1.凹凸相间,向外传播础之上,再引导学生认3•演示悬挂着的弹簧受到撞击学生观察后回答识纵波显示的情形(或视频)问题这疏密相间,向另一端传播个波的特点是什么相间?好,我们再仔细的看一段课件找出这种二种波的共同特征来都是传递周期性变化的运动形(视频横波和纵波的课件)态播放波形图的课件引导学生了解波的对质点运动特征物理量介绍波形图,引出波的特征物理结合图形进行理解性记忆的平衡位置量(定义、字母、单位、)设学生回答引起关注,问波源振动的平衡位置在哪波形图中的平衡位置图中振动的对位移的最里?图中所示振动的振幅是多振幅是……“我”抖动橡筋是振大位置产生大?幅大约直觉
1.振幅(A)表示振源偏离平引导学生关衡位置的最大距离注图形在物单位米(m)理学中的意进行小实验
2.周期(T)振源振动一次所利用手表计时,记录自己抖动橡义培养学生识需要的时间筋二十次所需的时间算出周期图的能力单位秒(s)布置小实验3,频率(f)波源每秒内振动利用上面所算的周期再算出频的次数率单位赫兹(Hz)导出周期与频率的关系式f=l/T
5.波长
(4)波在一个周期内传播的距离单位米(m)指导学生从图形上认识波长(.从课件图中读出该波的波长波速()波传播的速度单位米/秒(m/s)波速的公式否入/T或0二人/第一课时练习有一列波的频率是答v-K f=
0.4m X200Hz熟悉计算结束200Hz,波长为
0.4m,这列波=80m/s方法的传播速度是多大?以下为第二课时
(二)了解电磁波观看有关麦克斯韦和赫兹的通过物理了解电磁播放电磁波被预言和被证实图片及资料学史,渗透波的资料思想教育
1.介绍1864年麦克斯韦建立了电磁场理论,预言了电磁波的存在1888年赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在观看电磁波的图片资料发展空同电磁波是在空间传播的周期想象力性变化的电磁场
2.丽验证电磁波的存在实班在打开的电视机前方答观察到电视画面出现雪接通电吹风电源,观察到什么花现象实验二⑴打开收音机的开关,将旋钮调到没有电台的位置,并将音量开大⑵取一节旧的干电池和一根导线,靠近收音机将导线的一端与电池的一极相连,再用导线的另一端与电池的另一通过思考,得出变化的电流能极时断时续地接触产生电磁波的结论⑶你从收音机里听到了什么?这是为什么?电磁波速例题中央电视台第一套节目解2f=
5.71X
52.5X二卜的波长为
5.71m,频率为10Wx^
3.OX10Ws.
52.5MHz.试求电磁波的传播总结电磁波速为
3.0X速度10Ws.与光速是相同的1MHZ=106HZ介绍根据麦克斯韦电磁场理论,光波属于电磁波引导我们知道了我们周围存在着大量的电磁波,那么这些电磁波有些什么特点呢?将学生的对疑问的提疑问写在黑板上出和实验方
1.电磁波能在真空中传播吗?案的设计,老
2.电磁波能被阻挡(屏蔽)吗?师给予适当猜想与疑问的点拨
1.电磁波能在真空中传播吗?
2.电磁波能被阻挡(屏蔽)吗?针对问题进行实验设计针对学生的疑问引导其设计实验设计1把手机放在真空罩子里,验证看手机能不能接收到信号针对同学们的设计开展实验
2.同理,放在不同的盒子里,看L和
2.能不能接收到信号结论观察实验现象,得出结论⑴电磁波能在真空中传播
1.电磁波能在真空中传播,(或⑵金属容器能屏蔽电磁波电磁波传播不需要介质)
2.金属容器能屏蔽电磁波设问为什么在建筑物中或在电梯中,手机信号有时很不好呢?转承语刚才我们说过电磁波的了解电磁波速度和光速一样,还说了光波其谱实就是电磁波那还有哪些也属于电磁波电磁波谱指导学生看书69页图17-17电磁波谱,了解了解各谱段的名称各谱段的名称,和对应的频率波了解各谱段的频率波长的依次变从生活走向长情况化情况物理,从物理走向社会和电磁波的应用针对示意图了解各谱段的电磁波师生互动的应用适当介绍电磁波的一些应用学生展示汇报收集的资料通过收介绍电磁污染集的资料举例举例见附件《电磁波的危害》学生阅读书后信息库结束新课课堂小结略课堂完成过程评价课后完成巩布置作业评价手册九下第固练习52页至54页[教学评析]本节内容抽象性强,在教学中,努力通过一些活动让学生去理解所学知识,使学习不会觉得枯燥教学中运用了各种手段,注意教学手段的实施与教学目的之间的配合非常重要使得各种教学手段能发挥最大的效能本节课对学生的观察,归纳,理解能力的要求都较高,老师要做必要的铺垫工作,才能使学生顺利向着学习的方向开展思维电磁波污染家中的无形杀手最近,国家环保局提醒大家要警惕电磁波污染众所周知,目前广泛使用的高压输电、无线电通讯、电视、广播和各种家用电器等都会在我们周围产生强度不等的电磁波这些看不见,摸不着,却又无处不在的电磁波,有的已经成为危害人们健康的“隐形杀手”现代医学已经证实,电磁波对机体有热作用、非热作用和刺激作用等不良影响用微波炉频率(即2450兆赫)的电磁波对兔子眼睛照射,当功率密度增大到150毫瓦/厘米时,兔子眼球内透明的玻璃体便会出现一些不透明的白色物质,发生了浑浊,即产生了白内障这就是热作用对机体诸多不良影响之一非热作用的试验是,从猫体内摘取大脑皮质,用一定频率及强度的电磁波照射,可以清楚地看到有钙离子流出钙离子是信息传递、免疫系统正常运作和细胞正常分裂必不可少的重耍物质另外,当电磁波的频率在100千赫以下时,就会对人产生刺激作用因为外部电磁场会在体内感应出电流这种电流大于机体内在电流(如脑电、心电等)就会产生对机体不良的刺激作用电流对人体的刺激,轻的如麻痹、持续的肌肉抽缩、疼痛……严重的可导致心脏停止跳动而死亡当前,家用电器中对人体有危害的有微波炉、电磁炉、“大哥大”、电视机、电吹风、电热毯、高压输电和配电设备等等家用电器以微波炉产生的磁场最强实验表明距离微波炉15厘米处磁场强度为100MG300MGo经常使用微波炉,会诱发白内障,大脑异常和降低生殖能力等电视、电脑终端显示器所产生的电磁波对人体损害也不可忽视,轻者造成疲劳,眼睛干涩,疼痛等;重者还会导致孕妇流产、死胎或畸胎等电吹风、电热毯、空调器和日光灯等产生的电磁波亦有碍健康那么如何提防这个“隐形杀手”?这是人们十分关注的问题首先要做到各种家用电器要各就各位,务必摆放妥当如电视机、电脑和电冰箱应分别摆放在客厅、书房和厨房(或饭厅),不要将他们摆放在卧室里,尽量将卧室电磁辐射降至最低限度其次,要做足防护措施使用“大哥大”时应加上一些防护装置,或接上耳机通话,以减少对大脑的电磁辐射;使用微波炉时,一定要严格按照说明书使用,谨防电磁波泄漏;如果一定要用电热毯取暖,则通电烘暖被窝后应切断电源;使用光管台灯,不要摆放在紧挨头部的地方……再次是孕妇和儿童应少用电脑,看电视时要保持23米距离,并要开窗通气,看完还要洗脸、洗手此外,要加速制定限制居民暴露于电磁场的标准如有条件应迁移在高压输电线下居住的居民对经常暴露在高压输电网周围或其他电器设备微弱电场的人群要定期作健康普查,发现征兆应及早治疗。