電磁波譜教案范文
在空間傳播著的交變電磁場(chǎng)，即電磁波。它在真空中的傳播速度約為每秒30萬(wàn)公里。接下來(lái)是小編為大家整理的電磁波譜教案范文，希望大家喜歡!
電磁波譜教案范文一
第十四章 電磁波
一、本章知識(shí)脈絡(luò)
二、本章要點(diǎn)追蹤及典題例析
(一)電磁波的發(fā)現(xiàn)
1.麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論
麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
【例1】右圖中，內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于環(huán)口徑的帶正電的小球，正以速率v0沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)。若在此空間突然加上豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比例增加的變化磁場(chǎng)，設(shè)小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的電量不變，那么( )
A.小球?qū)ΣＡЛh(huán)的壓力不斷增大
B.小球受到的磁場(chǎng)力不斷增大
C.小球先沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰷p速運(yùn)動(dòng)，過(guò)一段時(shí)間后，沿順時(shí)針?lè)较蜃黾铀龠\(yùn)動(dòng)
D.磁場(chǎng)力一直對(duì)小球不做功
分析：因?yàn)椴ＡЛh(huán)所處有均勻變化的磁場(chǎng)，在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的渦旋電場(chǎng)，對(duì)帶正電的小球做功，由楞次定律，判斷電場(chǎng)方向?yàn)轫槙r(shí)針，在電場(chǎng)力的作用下，小球先沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰷p速運(yùn)動(dòng)，過(guò)一段時(shí)間后，沿順時(shí)針?lè)较蜃黾铀龠\(yùn)動(dòng)。小球在水平面內(nèi)沿軌跡半徑方向受兩個(gè)力：環(huán)的彈力N和磁場(chǎng)的洛侖茲力f，而且兩個(gè)力的矢量和始終提供向心力，考慮到小球速度大小的變化和方向的變化以及磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化，彈力和洛侖茲力不一定始終在增大。洛侖茲力始終和運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以磁場(chǎng)力不做功。正確為CD。
2.電磁場(chǎng)：按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一場(chǎng)，稱為電磁場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩種具體表現(xiàn)。
理解電磁場(chǎng)是統(tǒng)一的整體
根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)要點(diǎn)：在變化的磁場(chǎng)的周圍空間將產(chǎn)生渦漩電場(chǎng)，在變化的電場(chǎng)的周圍空間將產(chǎn)生渦漩磁場(chǎng).當(dāng)變化的電場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，磁感線沿某一方向旋轉(zhuǎn)，則在磁場(chǎng)減弱時(shí)，磁感線將沿相反方向旋轉(zhuǎn)，如果電場(chǎng)不改變是靜止的，則就不產(chǎn)生磁場(chǎng).同理，減弱或增強(qiáng)的電場(chǎng)周圍也將產(chǎn)生不同旋轉(zhuǎn)方向的磁場(chǎng).因此，變化的電場(chǎng)在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)在其周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，一種場(chǎng)的突然減弱，導(dǎo)致另一種場(chǎng)的產(chǎn)生.這樣，周期性變化的電場(chǎng)、磁場(chǎng)相互激發(fā)，形成的電磁場(chǎng)鏈一環(huán)套一環(huán)，如下圖所示.需要注意的是，這里的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須是變化的，形成的電磁場(chǎng)鏈環(huán)不可能是靜止的，這種電磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng)(即：不是由電荷激發(fā)的電場(chǎng)，也不是由運(yùn)動(dòng)電荷-電流激發(fā)的磁場(chǎng).)，并非簡(jiǎn)單地將電場(chǎng)、磁場(chǎng)相加，而是相互聯(lián)系、不可分割的統(tǒng)一整體.在電磁場(chǎng)示意圖中，電場(chǎng)E矢量和磁場(chǎng)B矢量，在空間相互激發(fā)時(shí)，相互垂直，以光速c在空間傳播.
3.電磁波
變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)從產(chǎn)生的區(qū)域由近及遠(yuǎn)地向周圍空間傳播開(kāi)去，就形成了電磁波。
(1)有效地發(fā)射電磁波的條件是：①頻率足夠高(單位時(shí)間內(nèi)輻射出的能量P∝f 4);②形成開(kāi)放電路(把電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散到盡可能大的空間里去)。
(2)電磁波的特點(diǎn)：
?、匐姶挪ㄊ菣M波。在電磁波傳播方向上的任一點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B均與傳播方向垂直且隨時(shí)間變化，因此電磁波是橫波。
②電磁波的傳播不需要介質(zhì)，在真空中也能傳播。在真空中的波速為c=3.0×108m/s。
?、鄄ㄋ俸筒ㄩL(zhǎng)、頻率的關(guān)系：c=λf
注意：麥克斯韋根據(jù)他提出的電磁場(chǎng)理論預(yù)言了電磁波的存在以及在真空中波速等于光速c，后由赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在
(3)電磁波和機(jī)械波有本質(zhì)的不同。
(二)電磁振蕩
1.振蕩電路：大小和方向都隨時(shí)間做周期性變兒的電流叫做振蕩電流，能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路，LC回路是一種簡(jiǎn)單的振蕩電路。
2.LC回路的電磁振蕩過(guò)程：可以用圖象來(lái)形象分析電容器充、放電過(guò)程中各物理量的變化規(guī)律，如圖所示
3.LC回路的振蕩周期和頻率
注意：(1)LC回路的T、f只與電路本身性質(zhì)L、C有關(guān)
(2)電磁振蕩的周期很小，頻率很高，這是振蕩電流與普通交變電流的區(qū)別。
分析電磁振蕩要掌握以下三個(gè)要點(diǎn)(突出能量守恒的觀點(diǎn))：
?、爬硐氲腖C回路中電場(chǎng)能E電和磁場(chǎng)能E磁在轉(zhuǎn)化過(guò)程中的總和不變。
?、苹芈分须娏髟酱髸r(shí)，L中的磁場(chǎng)能越大(磁通量越大)。
?、菢O板上電荷量越大時(shí)，C中電場(chǎng)能越大(板間場(chǎng)強(qiáng)越大、兩板間電壓越高、磁通量變化率越大)。
LC回路中的電流圖象和電荷圖象總是互為余函數(shù)(見(jiàn)右圖)。
【例2】 某時(shí)刻LC回路中電容器中的電場(chǎng)方向和線圈中的磁場(chǎng)方向如右圖所示。則這時(shí)電容器正在_____(充電還是放電)，電流大小正在______(增大還是減小)。
解：用安培定則可知回路中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，而上極板是正極板，所以這時(shí)電容器正在充電;因?yàn)槌潆娺^(guò)程電場(chǎng)能增大，
所以磁場(chǎng)能減小，電流在減小。
【例3】右邊兩圖中電容器的電容都是C=4×10-6F，電感都是L=9×10-4H，左圖中電鍵K先接a，充電結(jié)束后將K扳到b;右圖中電鍵K先閉合，穩(wěn)定后斷開(kāi)。兩圖中LC回路開(kāi)始電磁振蕩t=3.14×10-4s時(shí)刻，C1的上極板正在____電(充電還是放電)，帶_____電(正電還是負(fù)電);L2中的電流方向向____(左還是右)，磁場(chǎng)能正在_____(增大還是減小)。
解：先由周期公式求出 =1.2π×10-4s， t=3.14×10-4s時(shí)刻是開(kāi)始振蕩后的 。再看與左圖對(duì)應(yīng)的q-t圖象(以上極板帶正電為正)和與右圖對(duì)應(yīng)的i-t圖象(以LC回路中有逆時(shí)針?lè)较螂娏鳛檎?，圖象都為余弦函數(shù)圖象。在 時(shí)刻，從左圖對(duì)應(yīng)的q-t圖象看出，上極板正在充正電;從右圖對(duì)應(yīng)的i-t圖象看出，L2中的電流向左，正在增大，所以磁場(chǎng)能正在增大。
(三)無(wú)線電波的發(fā)射和接收
1.無(wú)線電波：無(wú)線電技術(shù)中使用的電磁波
2.無(wú)線電波的發(fā)射：如圖所示。
?、僬{(diào)制：使電磁波隨各種信號(hào)而改變
?、谡{(diào)幅和調(diào)頻
3.無(wú)線電波的接收
?、匐娭C振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫做電諧振。
?、谡{(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程。調(diào)諧電路如圖所示。通過(guò)改變電容器電容來(lái)改變調(diào)諧電路的頻率。
?、蹤z波：從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號(hào)。
(四)電磁波的應(yīng)用
廣播、電視、雷達(dá)、無(wú)線通信等都是電磁波的具體應(yīng)用。
雷達(dá)：無(wú)線電定位的儀器，波位越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能強(qiáng)，多數(shù)的雷達(dá)工作于微波波段。缺點(diǎn)，沿地面?zhèn)鞑ヌ綔y(cè)距離短。中、長(zhǎng)波雷達(dá)沿地面的探測(cè)距離較遠(yuǎn)，但發(fā)射設(shè)備復(fù)雜。
【例4】 一臺(tái)收音機(jī)，把它的調(diào)諧電路中的可變電容器的動(dòng)片從完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一較高頻率的電臺(tái)信號(hào)。要想收到該電臺(tái)信號(hào)，應(yīng)該______(增大還是減小)電感線圈的匝數(shù)。
解：調(diào)諧電路的頻率和被接受電臺(tái)的頻率相同時(shí)，發(fā)生電諧振，才能收到電臺(tái)信號(hào)。由公式 可知，L、C越小，f越大。當(dāng)調(diào)節(jié)C達(dá)不到目的時(shí)，肯定是L太大，所以應(yīng)減小L，因此要減小匝數(shù)。
【例5】 某防空雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率為f=3×103MHZ，屏幕上尖形波顯示，從發(fā)射到接受經(jīng)歷時(shí)間Δt=0.4ms，那么被監(jiān)視的目標(biāo)到雷達(dá)的距離為_(kāi)_____km。該雷達(dá)發(fā)出的電磁波的波長(zhǎng)為_(kāi)_____m。
解：由s= cΔt=1.2×105m=120km。這是電磁波往返的路程，所以目標(biāo)到雷達(dá)的距離為60km。由c= fλ可得λ= 0.1m
(五)電磁波譜
按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序排列成譜，叫電磁波譜。按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短的順序排列，依次是無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線。
電磁波譜教案范文二
教學(xué)要求
1.了解電磁波譜的構(gòu)成，知道各波段的電磁波的主要作用及應(yīng)用。
2.知道電磁波具有能量，是一種物質(zhì)。
3.了解太陽(yáng)輻射。
過(guò)程與方法
通過(guò)查閱與電磁波譜中各種頻段波的應(yīng)用相關(guān)的資料，培養(yǎng)學(xué)生收集信息，加工處理信息的能力。
引入新課
電磁波的范圍很廣。我們通常所說(shuō)的，無(wú)線電波、光波各種射線，如紅外線、紫外線、X射線、γ射線等，都是電磁波。我們把各種電磁波按照波長(zhǎng)或頻率大小的順序排列成譜，就叫電磁波譜。這節(jié)課來(lái)學(xué)習(xí)電磁波譜中各種電磁波的特點(diǎn)和主要作用。
一、光的電磁說(shuō)
19世紀(jì)初，光的波動(dòng)說(shuō)獲得很大成功，逐漸得到人們公認(rèn)。
但是當(dāng)時(shí)人們把光波看成象機(jī)械波，需要有傳播的媒介，曾假設(shè)在宇宙空間充滿一種特殊物質(zhì)“以太”，“以太”應(yīng)具有的性質(zhì)，一是很大的彈性(甚至象鋼一樣)二是極小的密度(比空氣要稀薄得多)，然而各種證明“以太”存在的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是否定的，這就使光的波動(dòng)說(shuō)在傳播媒介問(wèn)題上陷入了困境。
19世紀(jì)60年代，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋提出電磁場(chǎng)的理論，預(yù)見(jiàn)了電磁波的存在，并提出電磁波是橫波，傳播的速度等于光速，根據(jù)它跟光波的這些相似性，指出“光波是一種電磁波”-----光的電磁說(shuō)。
1888年赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，測(cè)得它傳播的速度等于光速，與麥克斯韋的預(yù)言符合得相當(dāng)好，證實(shí)了光的電磁說(shuō)是正確的。
二、電磁波譜
1、電磁波譜：按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序把它們排列成譜
2、范圍：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、倫琴射線、r射線合起來(lái)構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜。
3、性質(zhì)：從無(wú)線電波到r射線，都是本質(zhì)相同的電磁波，它們的行為服從共同的規(guī)律，另一方面由頻率或波長(zhǎng)的不同而又表現(xiàn)出不同的特性，如波長(zhǎng)越長(zhǎng)的無(wú)線電波，很容易表現(xiàn)出干涉、衍射等現(xiàn)象，隨波長(zhǎng)越來(lái)越短的可見(jiàn)光、紫外線、X射線、r射線要觀察到它們的干涉、衍射現(xiàn)象、就越來(lái)越困難了。
三、無(wú)線電波
1、產(chǎn)生：產(chǎn)生于振蕩電路中。
2、波長(zhǎng)范圍：波長(zhǎng)大于1mm
3、特性：傳播過(guò)程中波動(dòng)性明顯
4、主要應(yīng)用：無(wú)線電技術(shù)
四、紅外線
1、發(fā)現(xiàn)過(guò)程：
1800年英國(guó)物理學(xué)家赫謝耳用靈敏溫度計(jì)研究光譜各色光的熱作用時(shí)，把溫度計(jì)移至紅光區(qū)域外側(cè)，發(fā)現(xiàn)溫度更高，說(shuō)明這里存在一種不可見(jiàn)的射線，后來(lái)就叫做紅外線。(用棱鏡顯示可見(jiàn)譜)
2、特點(diǎn)：最顯著的是熱作用。
一切物體都在不停地輻射紅外線， 物體溫度 越高，輻射的紅外線越強(qiáng).
熱輻射----即紅外線輻射，熱傳遞方式之一
3、應(yīng)用：紅外攝影、紅外遙感技術(shù)等
= 1 GB3 ① 紅外線加熱，這種加熱方式優(yōu)點(diǎn)是能使物體內(nèi)部發(fā)熱，加熱效率高，效果好。
= 2 GB3 ② 紅外攝影，(遠(yuǎn)距離攝影、高空攝影、衛(wèi)星地面攝影)這種攝影不受白天黑夜的限制。
= 3 GB3 ③ 紅外線成像(夜視儀)可以在漆黑的夜間能看見(jiàn)目標(biāo)。
= 4 GB3 ④ 紅外遙感，可以在飛機(jī)或衛(wèi)星上戡測(cè)地?zé)?，尋找水源、監(jiān)測(cè)森林火情，估計(jì)家農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)和收成，預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)、寒潮。
= 5 GB3 ⑤ 利用紅外線檢測(cè)人體的健康狀態(tài)，本圖片是人體的背部熱圖，透過(guò)圖片可以根據(jù)不同顏色判斷病變區(qū)域.
= 6 GB3 ⑥ 紅外線檢視器是利用紅外線能穿透顏料的特性，揭示顏料層下隱藏的資料.利用紅外線發(fā)射器、接收器及屏幕顯示器，油畫(huà)上炭筆初稿及已往曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)的修復(fù)工作都能一一呈現(xiàn)于眼前.
4、波長(zhǎng)范圍：750nm～1×106nm
5、產(chǎn)生機(jī)理：原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的
五、可見(jiàn)光
1、波長(zhǎng)范圍：400nm～700nm
2、特性：能作用于眼睛并引起視覺(jué)
3、應(yīng)用：照明、攝影等
4、可見(jiàn)光包括哪幾種顏色的光?
5、天空為什么看起來(lái)是藍(lán)色的?傍晚的陽(yáng)光為什么比較紅?
六、紫外線
1、發(fā)現(xiàn)過(guò)程：
1801年德國(guó)的物理學(xué)家里特，發(fā)現(xiàn)在紫外區(qū)放置的照相底板感光，熒光物質(zhì)發(fā)光。
電磁波譜教案范文三
【教學(xué)目標(biāo)】
(一)知識(shí)與技能
1.了解電磁波譜的構(gòu)成，知道各波段的電磁波的主要作用及應(yīng)用。
2.知道電磁波具有能量，是一種物質(zhì)。
3.了解太陽(yáng)輻射。
(二)過(guò)程與方法
通過(guò)查閱與電磁波譜中各種頻段波的應(yīng)用相關(guān)的資料，培養(yǎng)學(xué)生收集信息，加工處理信息的能力。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
體會(huì)電磁波的應(yīng)用對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的影響，明確不同的電磁波具有的不同用途和危害，感悟現(xiàn)代科技的正反兩個(gè)方面，培養(yǎng)辯證唯物的價(jià)值觀。
【教學(xué)重點(diǎn)】紅外線、紫外線、X射線、γ射線的特點(diǎn)及應(yīng)用。
【教學(xué)難點(diǎn)】電磁波的能量。
【教學(xué)方法】教師引導(dǎo)，學(xué)生閱讀討論
【教學(xué)用具】投影儀，幻燈片。
【教學(xué)過(guò)程】
(一)引入新課
師：電磁波的范圍很廣。我們通常所說(shuō)的，無(wú)線電波、光波各種射線，如紅外線、紫外線、X射線、γ射線等，都是電磁波。我們把各種電磁波按照波長(zhǎng)或頻率大小的順序排列成譜，就叫電磁波譜。這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)電磁波譜中各種電磁波的特點(diǎn)和主要作用。
(二)進(jìn)行新課
1.電磁波譜
(投影)
師：請(qǐng)同學(xué)說(shuō)出電磁波家族中，主要有哪些種類?波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是什么?波長(zhǎng)最短的是什么?他們主要在哪些方面有應(yīng)用?
學(xué)生觀察圖譜，發(fā)表見(jiàn)解。
生：電磁波家族有無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線。波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是無(wú)線電波中的長(zhǎng)波。波長(zhǎng)最短的是γ射線。
師：下面我們依次認(rèn)識(shí)這些電磁波的特點(diǎn)和應(yīng)用。
2.無(wú)線電波
教師提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)看書(shū)，討論并回答問(wèn)題(培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力)
(1)無(wú)線電波的波長(zhǎng)范圍?(2)無(wú)線電波有哪些主要應(yīng)用?
3.紅外線
閱讀教材，回答問(wèn)題：
(1)紅外線的波長(zhǎng)介于哪兩種電磁波之間?(2)紅外線的主要特點(diǎn)是什么?
(3)紅外線的主要應(yīng)用有哪些?
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