《電磁波譜》教案一、教材分析人教版選擇性必修二第四章第四節(jié)電磁波譜，本節(jié)內容是在學習了電磁波的產(chǎn)生，發(fā)射及接收原理的基礎上，通過學習電磁波譜，知道電磁波譜是按照電磁波頻率的高低進行排列的，通過學習本節(jié)內容，知道電磁波隨著頻率的升高其能量及波長的變化規(guī)律，同時也要清楚紅外線及紫外線的特點及其在現(xiàn)實生活中的應用。二、教學目標與核心素養(yǎng)物理觀念：了解什么是電磁波譜，知道各種可見光和不可見光與無線電波一樣，也是電磁波。了解不同波長(或頻率)范圍的電磁波的特性以及應用?？茖W思維：了解電磁波譜中各波段的主要特性和在科技、經(jīng)濟、社會發(fā)展中的應用。科學探究：體會電磁波的應用對現(xiàn)代社會的影響,明確不同的電磁波具有的不同用途和危害。引發(fā)學生對波動現(xiàn)象的好奇心?？茖W態(tài)度與責任：引導和培養(yǎng)學生仔細觀察實驗現(xiàn)象并嘗試歸納現(xiàn)象的學習習慣，激發(fā)學生勇于探索的積極性。了解尋找地外文明的主要歷史和當前的進展，激發(fā)學生探索地外未知生命的熱情，增加求知欲。三、教學重難點教學重點：電磁波的組成，分波段解釋無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線的特點與應用教學難點：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線的特點與應用四、教學過程【引入新課】說到“譜”，同學們想到了什么呢？對，菜譜，家譜，人物關系譜，等等。像這樣依照事物的類別、系統(tǒng)，制成的表冊就稱為譜。建立譜，方便我們歸類、查找、總結各事物之間的關系。建立譜系，在科學上，也有著廣泛的應用，比方說，化學里的元素周期表，能夠準確地反映、預測各種元素的特性及其之間的關系，是分析物質化學行為非常重要的框架。那么，能不能給電磁波也建一個譜呢？電磁波譜：按電磁波的波長或頻率高低的順序把它們排列成譜，叫電磁波譜。由無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線合起來構成范圍非常廣闊的電磁波譜。【新課探究】探究點一、無線電波無線電波的概念：技術上把波長大于1mm（頻率低于300GHz）的電磁波稱作無線電波。應用：無線電技術（長、中短波用于發(fā)送廣播信號。）（微波用于發(fā)送電視信號和微波爐。）無線電波的波段分布及其主要用途（根據(jù)：波長/頻率）做一做：移動電話經(jīng)常使用Wi-Fi聯(lián)網(wǎng)，也會用藍牙傳輸數(shù)據(jù)。但是，由于Wi-Fi和藍牙使用了相同頻段的無線電波，兩者可能互相干擾。請你利用移動電話中的應用程序檢查一下，在連接藍牙音響后，移動電話的上網(wǎng)速度會不會受到影響。再查一查Wi-Fi和藍牙所使用的電磁波的頻率是多少。探究點二、紅外線紅外線：波長約為760nm～1mm，所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強。發(fā)現(xiàn)：由英國人赫歇爾于1800年首先發(fā)現(xiàn)。特性：熱效應。用途：紅外攝影、紅外線遙感技術。利用紅外探測器能在較冷的背景上探測出較熱物體的紅外輻射，這是夜視儀器和紅外攝影的基礎（圖）用靈敏的紅外探測器接收遠處物體發(fā)出的紅外線，然后用電子電路對信號進行處理，可以得知被測對象的形狀及溫度、濕度等參數(shù)。這就是紅外遙感技術。利用紅外遙感技術可以在飛機或人造地球衛(wèi)星上勘測地熱、尋找水源、監(jiān)視森林火情、預報風暴和寒潮。紅外遙感技術在軍事上的應用也十分重要。人體也在發(fā)射紅外線，體溫越高，發(fā)射的紅外線越強。根據(jù)這個原理制成的紅外體溫計不與身體接觸也可以測量體溫。播放視頻：紅外線的應用——夜視儀做一做：紅外線感官發(fā)達的動物，蛇的顏面兩側，有對紅外線敏感的特殊感受器。在黑夜里，探測由對方發(fā)出的紅外線，起著猶如雙眼視覺的作用。探究點三、可見光可見光：能使人的眼睛產(chǎn)生視覺效應的電磁波稱為可見光。波長范圍：400nm～760nm。特性：能作用于眼睛并引起視。應用：照明、攝影等。各色光在真空中的波長和頻率STSE：紫極魔瞳探究點四、紫外線在紫光之外，波長范圍為5?370nm的電磁波是紫外線，特性：熒光效應、化學作用、殺菌消毒。發(fā)現(xiàn)：由德國物理學家里特于1801年首先發(fā)現(xiàn)的。應用：感光技術、醫(yī)用消毒等。想一想:人為什么不能長時間在太陽下暴曬？紫外線的作用較強，人體適量接受太陽光里的紫外線照射，能促進鈣質吸收。但過多地吸收紫外線，會對皮膚和眼睛造成傷害。探究點五、X射線和γ射線X射線波長范圍在0.001nm到10nm之間，γ射線波長小于0.001nm。特性：具有很高的能量，更強的穿透能力。應用：醫(yī)學治療γ刀，金屬探傷，γ射線對人體正常細胞有很強的破壞作用，因此有γ射線可能出現(xiàn)的地方，必須提出警告，嚴加防護。探究點六、STSE-尋找地外文明人類探索自然奧秘的活動從來沒有停止過。20世紀，“外星人”成了科幻小說的主題之一。1960年美國國立射電天文臺執(zhí)行了一項計劃：尋找“外星人”。他們使用一臺直徑26m的射電望遠鏡，接收21cm波長的無線電信號。宇宙中最多的元素是氫，21cm波長是氫原子輻射的波長之一。如果存在著任何智慧生物，他們都會對氫元素作透徹的研究。同年4月8日，這架射電望遠鏡開始搜索。遺憾的是，至今沒有發(fā)現(xiàn)什么有價值的信息。研究人員又在1972、1975年用兩臺直徑更大的射電望遠鏡和更精密的儀器，在同一波段對660顆與太陽類似的恒星進行無線電監(jiān)聽，結果仍然沒有新的發(fā)現(xiàn)。我國在貴州建造的世界最大的球面射電望遠鏡FAST正在開展對地外文明的探索。除了千方百計接收來自太空的“外星人來電”之外，地球上的人也主動向宇宙發(fā)射過幾次無線電信號。1974年11月16日，設在波多黎各的一個天文臺用波長12.6cm的調頻電磁波第一次向銀河系發(fā)送了人類對外星人的問候。時至今日，人們雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了太陽系外的行星，但還沒有找到地外文明。目前已知的文明星球只有一個——地球。生活在地球上的人們應該更加愛護自己的地球母親。播放視頻：探索地外文明想一想：太空中的太陽動力學觀測臺（SDO）可以拍攝到紫外線波段的太陽圖像。通過圖像可以觀察到被可見光模糊或者遮擋的日冕等太陽活動。對比波長為211nm的紫外線和可見光的圖像可以看出，它與我們常見的太陽大不相同。除了可見光和紫外線，你還知道太陽能發(fā)出哪些波段的電磁波嗎？【課堂練習】1、波長為0.6μm的紅光，從10m外的交通信號燈傳到你的眼睛，大約需要多長時間？這個距離是波長的多少倍？2、某雷達站正在跟蹤一架飛機，此時飛機正朝著雷達站方向勻速飛來。某一時刻雷達發(fā)出一個無線電脈沖，經(jīng)200μs后收到反射波；隔0.8s后再發(fā)出一個脈沖，經(jīng)198μs收到反射波。求飛機的飛行速度?！窘虒W反思】回顧本堂課教學設計，以生活中的譜引入新課，激發(fā)學生的求知欲望，以培養(yǎng)學生的物理觀念。教學過程中，主要采用了猜想求證的科學方法來攻克教學重難點，并將抽象的知識點具體化，培了學生科學思維、科學探究的核心素養(yǎng)。最后將知識與生活實際有機結合在一起，拓寬學生視野，從生活走進物理，再從物理走向生活，培養(yǎng)學生科學態(tài)度與責任。課后篇素養(yǎng)形成必備知識基礎練1.下列說法正確的是()A.在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場B.紫外線有顯著的熱效應C.一切物體都在不停地發(fā)射紅外線D.X射線的穿透本領比γ射線更強解析在均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,故A錯誤;紅外線有顯著的熱效應,故B錯誤;物體是由大量分子組成的,分子是不斷地運動的,必然伴隨電磁場的變化,即輻射電磁波,故C正確;X射線的穿透本領比γ射線弱,故D錯誤。答案C2.驗鈔機發(fā)出的光能使鈔票上的熒光物質發(fā)光,電視機、空調的遙控器發(fā)出的光能控制電視機、空調的工作狀態(tài)。對于它們發(fā)出的光,以下判斷正確的是()A.它們發(fā)出的都是紅外線B.它們發(fā)出的都是紫外線C.驗鈔機發(fā)出的是紅外線,遙控器發(fā)出的是紫外線D.驗鈔機發(fā)出的是紫外線,遙控器發(fā)出的是紅外線解析紫外線有較強的熒光作用,能使熒光物質發(fā)出熒光,故驗鈔機發(fā)出的是紫外線;紅外線波長較長,容易發(fā)生衍射,故能很方便地遙控家用電器,故D正確。答案D3.電磁波給人們的生活帶來日新月異變化的同時,也帶來了電磁污染。長期使用如圖所示的通信裝置,會對人體健康產(chǎn)生影響的是()解析移動電話是通過電磁波來傳遞信息的,長期使用會對人體的健康產(chǎn)生影響。搖柄電話、撥號電話、按鍵電話都是通過導線中的電流進行信息傳播的,沒有電磁波的污染,故選項C正確。答案C4.(多選)關于電磁波譜,下列說法正確的是()A.X射線對生命物質有較強的作用,過量的X射線輻射會引起生物體的病變B.γ射線是波長最短的電磁波,它比X射線的頻率還要高C.紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射D.在電磁波譜中,最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象的是γ射線解析X射線對生命物質有較強的作用,過量的X射線輻射會引起生物體的病變,故選項A正確;γ射線是波長最短的電磁波,它比X射線的頻率還要高,故選項B正確;在電磁波譜中從無線電波到γ射線,波長逐漸減小,頻率逐漸增大,而波長越大,波動性越強,越容易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象,因此紫光比紫外線更容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象,無線電波最容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象,故選項C、D錯誤。答案AB5.一種電磁波射到半徑為1m的孔上,可發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。由此可知這種波屬于電磁波譜中的()A.γ射線 B.可見光 C.無線電波 D.紫外線解析根據(jù)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件可知,障礙物或孔的尺寸和波長相差不多或比波長還要小。電磁波譜中只有無線電波的波長大于1mm,可見光、紫外線、γ射線的波長更短,故只有無線電波才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故選項C正確。答案C6.某廣播電臺發(fā)射“中波”段某套節(jié)目的信號、家用微波爐中的微波、VCD機中的激光(可見光)、人體透視用的X光,都是電磁波,它們的頻率分別為f1,f2,f3,f4,則()A.f1>f2>f3>f4 B.f1<f2<f3<f4C.f1<f3<f2<f4 D.f1>f2<f3<f4解析廣播電臺發(fā)射“中波”、微波爐中的微波、可見光光波、X射線,它們的波長關系λ1>λ2>λ3>λ4,頻率關系f1<f2<f3<f4,選項B正確。答案B關鍵能力提升練7.太陽表面溫度約為6000K,主要發(fā)出可見光;人體溫度約為310K,主要發(fā)出紅外線;宇宙間的溫度約為3K,所發(fā)出的輻射稱為“3K背景輻射”,它是宇宙“大爆炸”之初在空間上保留下的余熱,若要進行“3K背景輻射”的觀測,應該選擇下列哪一個波段()A.無線電波 B.紫外線 C.X射線 D.γ射線解析電磁波譜按波長由長到短的順序排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線,由題意知,物體溫度越高,其發(fā)出的電磁波波長越短,宇宙間的溫度約為3K,則其發(fā)出的電磁波的波長應在無線電波波段,故選項A正確。答案A8.(多選)關于紅外線的作用與來源,下列說法正確的是()A.一切物體都在不停地輻射紅外線B.紅外線具有很強的熱作用和熒光作用C.紅外線的顯著作用是化學作用D.紅外線容易穿過云霧解析熒光作用和化學作用都是紫外線的重要用途,紅外線波長較可見光長,繞過障礙物的能力強,易穿過云霧。答案AD9.太陽光通過三棱鏡時,在豎直放置的屏幕上形成如圖所示的光帶NP(忽略三棱鏡對各色光的吸收)。若將靈敏溫度計的測溫端分別放在屏幕上的MN、NP、PQ區(qū)域,在哪個區(qū)域上升的示數(shù)最大()A.MNB.NPC.PQ D.無法確定解析由光的色散可知P、N分別是紅光和紫光,所以PQ區(qū)域是紅外線,紅外線有熱效應,則該區(qū)域溫度最高,C正確。答案C10.長波的波長范圍為3000~30000m,短波的波長范圍為10~50m,則長波的頻率范圍是,短波的頻率范圍是。

解析已知長波波長范圍為3000~30000m,而波速c=3.0×108m/s,由c=λf可知f1=3.0×1083000Hz=1×105Hz=100kHz,f2=3.0×10830000Hz=1×104Hz=10kHz