高中物理人教版2019選擇性必修 第二冊-高中物理人教版2019選擇性必修 第二冊 電磁波譜 公開課教學(xué)設(shè)計課件資料

第4章電磁振蕩與電磁波

第4節(jié)電磁波譜

教材分析

本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)習(xí)了電磁波的產(chǎn)生，發(fā)射及接收原理的基礎(chǔ)上，通過學(xué)習(xí)電磁波

譜，知道電磁波譜是按照電磁波頻率的高低進(jìn)行排列的，通過學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)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(yīng)用。

教學(xué)目標(biāo)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(yīng)用。

【科學(xué)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(yīng)用

【科學(xué)探究】體會電磁波的應(yīng)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(xué)生對波動現(xiàn)象的好奇心。

【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象并嘗試歸納現(xiàn)象的學(xué)習(xí)習(xí)慣，激

發(fā)學(xué)生勇于探索的積極性。了解尋找地外文明的主要歷史和當(dāng)前的進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生探索

地外未知生命的熱情，增加求知欲。

教學(xué)重難點

【教學(xué)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、

Y射線的特點與應(yīng)用

【教學(xué)難點】無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、丫射線的特點與應(yīng)用

教學(xué)過程

一、【引入新課】

想一想：

太空中的太陽動力學(xué)觀測臺（SDO）

可以拍攝到紫外線波段的太陽圖像。通過這些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？

二、【進(jìn)行新課】

探究點一、電磁波譜

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、丫射線合起來構(gòu)成范圍非常廣闊的

電磁波譜

探究點二、無線電波

無線電波的特點概念：

特點：入大于1mm（f小于300000MHz）,人較長。

應(yīng)用：無線電技術(shù)（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。）

特性：無線電技術(shù)

無線電波的波段分布及其主要用途（根據(jù)：波長/頻率）

波段波長/m頻率/MHz傳播方式主要用途

長波30000?30000.01?0.1地波

廣播、導(dǎo)航

中波3000?2000.1~1.5地波和天波

續(xù)表

中短波200~501.5~6

調(diào)幅（AM）

天波

廣播、導(dǎo)航

短波50?106?30

調(diào)頻（FM）

米波（VHF）10~130~300近似直線傳播

廣播、電視、導(dǎo)航

分米波（UHF）1?0.1300?3000

微波

厘米波0.1~0.013000?30000直線傳播移動通信

毫米波0.01?0.00130000?300000射電天文

雷達(dá)天線（微波）

波長短的電磁波，由于衍射現(xiàn)象不明顯，傳播的方向性好，有利于用電磁波定位。

射電望遠(yuǎn)鏡

通過接收天體輻射的無線電波，進(jìn)行天體物理研究。

【做一做】：移動電話經(jīng)常使用Wi-Fi聯(lián)網(wǎng)，也會用藍(lán)牙傳輸數(shù)據(jù)。但是，由于Wi-Fi

和藍(lán)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(yīng)用程

序檢查一下，在連接藍(lán)牙鼠標(biāo)或藍(lán)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(lán)牙所使用的電磁波的頻率是多少。

<深度測速

1.2MB/S

相當(dāng)于11M常窗

o段時產(chǎn)■,建議切換網(wǎng)絡(luò)

46ms64ms189ms

探究點三、紅外線

紅外線特點：*人介于無線電波和可見光之間。

*所有物體都發(fā)射紅外線。

*物體的紅外輻射跟溫度有關(guān)。溫度越高，發(fā)射

的紅外線越強。

波長范圍：750nm?1X106nm

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.熱輻射一一即

紅外線輻射,熱傳遞方式之一

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(yīng)

用途：紅外攝影、紅外線遙感技術(shù)

老師引出:

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(chǔ)（圖）用靈敏的紅外探測器接收遠(yuǎn)處物體發(fā)出的紅外線，然后用電子電

路對信號進(jìn)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(shù)。利用紅外遙感技術(shù)可以在飛機或人造地球衛(wèi)星上勘測地?zé)帷ふ宜?、監(jiān)視森林火

情、預(yù)報風(fēng)暴和寒潮。紅外遙感技術(shù)在軍事上的應(yīng)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。

CCW9CNTN

用紅外觸發(fā)相機拍攝到的東北豹非接觸紅外測溫儀

紅外線遙感一紅外線在生活中的應(yīng)用

紅外線衛(wèi)星云圖顯示一九九九年九月十六日臺風(fēng)約克于清晨靠近香港時，中心的風(fēng)眼清

晰可見。

用紅外線檢測人體的健康狀態(tài)，透過圖片可以根據(jù)不同顏色判斷病變區(qū)域。

探究點四、可見光

能使人的眼睛產(chǎn)生視覺效應(yīng)的電磁波稱為可見光。如：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫各

色光。

波長范圍：400nm~760nm

特性：能作用于眼睛并引起視

應(yīng)用：照明、攝影等

各色光在真空中的波長和頻率

【說明】：

可見光在電磁波中是一個很窄的波段

光的顏色是由電磁波的頻率決定的。

不同頻率的色光在真空中波速相同，在介質(zhì)中波速不同。

同一色光在不同介質(zhì)中，頻率（顏色）不變，波長和波速都要改變。

在同一介質(zhì)中，頻率越高，波速越小。

【想一想】：

天空為什么是亮的？天空為什么是藍(lán)色的？

天空是亮的，是因為光在大氣層中發(fā)生了散射。在晴朗的天氣里空氣中會有許多微

小的塵埃、水滴、冰晶等物質(zhì)，當(dāng)太陽光通過空氣時太陽光中波長較長的紅光、橙光、

黃光都能穿透大氣層，直接射到地面，而波長較短的藍(lán)、紫、靛等色光，很容易被懸浮

在空氣中的微粒阻擋，從而使光線散射向四方，使天空呈現(xiàn)出蔚藍(lán)色。

海水為什么是藍(lán)色的？

太陽光是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光復(fù)合而成，七色光波長長短不一,

從紅光到紫光，波長由長漸短，其中波長長的紅光、橙光、黃光穿透能力強，最易被水

分子所吸收。波長較短的藍(lán)光、紫光穿透能力弱，遇到純凈海水時，最易被散射和反射。

又由于人們眼睛對紫光很不敏感，往往視而不見，而對藍(lán)光比較敏感。于是，我們所見

到的海洋就呈現(xiàn)出一片蔚藍(lán)色或深藍(lán)色了。

探究點五、紫外線

紫外線是一種波長比紫光還短的不可見光

波長范圍：5nm?370nm

熒光效應(yīng)

特性：<化學(xué)作用

殺菌消毒

發(fā)現(xiàn)：由德國物理學(xué)家里特于1801年首先發(fā)現(xiàn)的

應(yīng)用：感光技術(shù)、醫(yī)用消毒等

一切高溫物體發(fā)出的光中，都有紫外線。

注意：紅外線與紫外線人眼都是看不到的

里特

利用紫外線的熒光作用檢驗人民幣的真?zhèn)巫贤饩€殺菌

注意：消毒燈、驗鈔機燈看起來是淡藍(lán)色的。這不是紫外線。紫外線看不見。

【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(jìn)鈣質(zhì)吸收。但過

多地吸收紫外線，會對皮膚和眼睛造成傷害。

探究點六、X射線和Y射線

比X射線波長更短的電磁波，就是丫射線

波長范圍：丫射線：小于10—10m

特性：具有很高的能量，更強的穿透能力

應(yīng)用：醫(yī)學(xué)治療Y刀，金屬探傷

Y射線對人體正常細(xì)胞有很強的破壞作用，因此有丫射線可能出現(xiàn)的地方，必須提出

警告，嚴(yán)加防護(hù)

比X射線波長更短的電磁波，就是丫射線

波長范圍：丫射線：小于—

特性：具有很高的能量，更強的穿透能力

應(yīng)用：醫(yī)學(xué)治療丫刀，金屬探傷

Y射線對人體正常細(xì)胞有很強的破壞作用，因此有丫射線可能出現(xiàn)的地方，必須提出

警告，嚴(yán)加防護(hù)

A

當(dāng)心電離輻射

探究點七、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(jì)，“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(yuǎn)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(yuǎn)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19721975

年用兩臺直徑更大的射電望遠(yuǎn)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(jìn)行無線電監(jiān)聽，結(jié)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(yuǎn)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(shè)在波多黎各的一個天文臺用波長12.6cm的

調(diào)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，人們雖然己經(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一一地球。

生活在地球上的人們應(yīng)該更加愛護(hù)自己的地球母親。

人類在1974年發(fā)給外星人的電報的內(nèi)容

課堂重點知識小結(jié)

電磁波譜無線電波紅外線可見光紫外線X射線精寸線

發(fā)現(xiàn)時間—1800年—1801年1895年—

發(fā)現(xiàn)人—赫謝耳里特倫琴—

波長大于1mm大于760nrri760~400mn370~5nm波長更短波長最短

一切物體都

宏觀產(chǎn)生太陽或高速粒子流

LC電路不停地發(fā)射撞擊固體物核輻射

機理紅外線光源紫外線質(zhì)時產(chǎn)生

微觀產(chǎn)生振蕩電路中原「內(nèi)層電原子核受到

原子的外層電子受到激發(fā)

機理的電子運動子受到激發(fā)激發(fā)

波動性強，引起視覺、化學(xué)作用、穿透能力

主要特征熱作用強穿透能力強

易衍射感光作用熒光效應(yīng)最強

加熱、遙測、

檢查、探

通信、廣攝影、夜視日光燈、滅

主要用途照明、照相探測、醫(yī)療

播、導(dǎo)航遙感、紅外菌消毒測、透視

隨堂練習(xí)

例1、（多選）在電磁波中，波長按從長到短排列的是（）

A.無線電波、可見光、紅外線

B.無線電波、可見光、丫射線

C.紅光、黃光、綠光

D.紫外線、X射線、y射線

【答案】：BCD

【解析】：電磁波譜按波長從長到短的排列順序依次是無線電波一紅外線~可