电磁波与信息化社会。

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班级_________姓名_________第_______组
人教版物理选修3-4学案：14.4《电磁波与信息化社会导学案》
审核：高二物理组
寄语：爱拼才会赢
学习目标：
（1）了解光信号和电信号的转换过程；
（2）了解电视信号的录制、发射和接收过程；
（3）了解雷达的定位原理。
（4）了解移动电话的基本原理和因特网。
学习重点和难点：电磁波在信息社会的作用。
自主学习：
1、电磁波与信息的传递：
（1）发展史：1844年_____的发明揭开了电信的序幕，电磁波的发现实现了____________.
（2）电磁波的传输：电磁波可以通过_____、_____进行有线传输，也可以实现无线电传输。电磁波的_____越高，在相同时间内传输的信息量越大。
2、电视
（1）电视的发明：
1927年，英国发明家贝尔德，在伦敦公开表演了向远处传递活动图像的技术，这标志着电视的诞生。
（2）三点助你理解电视的工作原理：
①电视发射系统：摄像管的作用是摄取景物的图像并将其转换为_______。镜头把景物的像成在摄像管的屏上，通过_______的扫描，显像管把一副图像按照各个部分的______情况，逐点地变为强弱不同的信号电流。然后用信号电流_____高频电流，最后通过天线把带有信号的电磁波发射出去。
②接收系统：接收机收到高频信号后，经______、_______，将得到__________送到显像管，去控制显像管电子枪发射电子束的强弱。在荧光屏上扫描，在屏上便出现与摄像管屏上相同的图像。
③中国电视广播标准采用每秒钟传送___帧图画，每帧由625条线组成。
电视技术还广泛应用在工业、交通、文化教育、国防和科学研究等各个方面。
现代化的办公室常常用到传真机。电视传递的是活动的图像，而传真传递的是静止的图像，如图表、书信、照片等。传真的原理和电视相似，也是把图像逐点变成电信号，然后通过电话线或其他途经传送出去。
3、雷达
（1）雷达的原理与构造：雷达是利用_________测定物体位置的无线电设备。一般由______、_______、_______、_______、______、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。
（2）理解雷达的应用：
电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的．波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，因此雷达用的是微波。
雷达的天线可以转动。它向一定的方向发射不连续的无线电波（叫做脉冲）。每次发射的时间不超过1ms，两次发射的时间间隔约为这个时间的100倍。这样，发射出去的无线电波遇到障碍物后返回时，可以在这个时间间隔内被天线接收。测出从发射无线电波到收到反射波的时间，就可以求得障碍物的距离，再根据发射电波的方向和仰角，便能确定障碍物的位置了。雷达既是无线电波的_________，又是无线电波的_________。
实际上，障碍物的距离等情况是由雷达的指示器直接显示出来的。当雷达向目标发射无线电波时，在指示器的荧光屏上呈现一个尖形脉冲；在收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现第二个尖形脉冲，如图所示。根据两个脉冲的间隔可以直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离．现代雷达往往和计算机相连，直接对数据进行处理。
利用雷达可以探测飞机、舰艇、导弹等军事目标，还可以用来为飞机、船只导航。在天文学上可以用雷达研究飞近地球的小行星、慧星等天体，气象台则用雷达探测台风、雷雨云。
4、移动电话：
（1）功能：每部移动电话都是一个________，它们将用户的声音转变为高频电信号发射到空中；同时它相当于一台_________，捕捉到空中的电磁波，使用户接收到通话时对方送来的信息。
（2）特点：体积小，发射功率小；它的天线也很简单，灵敏度不高。因此它与其他用户的通话要靠基地台转接。
5、因特网
世界上最大的计算机______：因特网的飞速发展，将从根本上改变我们的生活和工作方式。人们可应通过互联网听音乐、看电影、聊天、购物，可以通过互联网查找各种资料，进行远程教育、远程医疗，甚至可以为身处世界各地的人召开电视会议，数以万计的人们通过因特网联系起来，通过资源共享和有效的全球合作，推动了人类社会更快向前发展。
知识巩固训练
（课本90页问题与练习2）
2、（A级）

反思小结：
班级_________姓名_________第_______组
14．4《电磁波与信息化社会过关检测卡》

审核：高二物理组

（1）发展史：1844年_____的发明揭开了电信的序幕，电磁波的发现实现了____________.
（2）电磁波的传输：电磁波可以通过_____、_____进行有线传输，也可以实现无线电传输。电磁波的_____越高，在相同时间内传输的信息量越大。
（3）雷达的原理与构造：雷达是利用_________测定物体位置的无线电设备。一般由______、_______、_______、_______、______、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。
（4）雷达既是无线电波的_________，又是无线电波的_________。
（5）移动电话：每部移动电话都是一个________，它们将用户的声音转变为高频电信号发射到空中；同时它相当于一台_________，捕捉到空中的电磁波，使用户接收到通话时对方送来的信息。

（6）因特网是世界上最大的计算机______：

相关知识

电磁波教案

一位优秀的教师不打无准备之仗，会提前做好准备，作为教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来，帮助教师能够井然有序的进行教学。那么如何写好我们的教案呢？为此，小编从网络上为大家精心整理了《电磁波教案》，相信您能找到对自己有用的内容。

18．4电磁波
一、教学目标
1．了解电磁波的产生和发射，知道电磁波是横波
2．知道电磁波在真空中的传播速度，知道公式v=λf也适用于电磁波。
二、教学重点：有关电磁波的简单计算
三、教学难点：电磁波的产生
四、教学方法：启发式综合教学法
五、教学过程
（一）引入新课
上节课我们学习了有关电磁场的知识，知道了麦克斯韦电磁场理论的两大支柱，即变化的磁场能产生电场，变化的电场能产生磁场。变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波。这节课我们就学习有关电磁波的知识。
（二）进行新课
1．电磁波的产生
（1）普通LC振荡电路不能有效地发射电磁波
在普通LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡过程中，电场能和磁场能的相互转化主要是在电路内部完成的，辐射出去的能量很少。不能有效地发射电磁波
2．发射电磁波的条件
要有效地向外发射电磁波，振荡电路要满足如下条件：
（1）要有足够高的振荡频率。
（2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才能有效地把电磁场的能量传播出去。
引导学生讨论：如何改造普通的LC振荡电路，才能使它能够有效地发射电磁波？
师生一起讨论后，引出开放电路的概念。将闭合电路变成开放电路就可以有效地把电磁波发射出去。
3．电磁波的特点
师生一起讨论、归纳电磁波的特点：
（1）电磁波是横波。电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波的传播方向与二者的方向也垂直。
（2）电磁波在空间以一定的速度传播，
（3）电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，即c=3.0×108m/s
（4）电磁波的传播过程就是电磁能的传播过程。
（5）电磁波是物质波，真空中也能传播，能独立存在（与机械波不同）
（6）具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性
【例题】一台收音机的接收频率范围从f1=2.2MHz到f2=22MHz；设这台收音机能接收的相应波长范围从λ1到λ2，那么波长之比为λ1:λ2=___：___
（三）布置作业：练习二（2）（3）做在作业本上

电磁波

电磁波

课时安排：l课时

教具学具：220V交流电源、变压器、小灯泡．

师生互动活动设计：

教师先通过实验引入，启发学生思考、想象，总结麦克斯韦理论，再利用哲学中相互联系的规律理解掌握电磁场理论．结合课本讲解电磁波概念，类比机械波，理解电磁波传播规律．

教学步骤：

一、引言：人类认识客观世界，发现新的事物，常有两种方式，一种是从生产实践、科学实验中观察分析后发现新的事物，另一种是从科学理论出发，预言新的事物存在．电磁波的发现，属于后一种．麦克斯韦从电磁场理论出发，运用了较为深奥的数学工具，得到了描述电磁场特性的规律，并预言了电磁波的存在．10年后，他的学生赫兹用实验方法证实了麦克斯韦的伟大预言，发射并接收了电磁波，从而开创了无线电技术的新时代．我们现在粗略地介绍了一下麦克斯韦的这个理论．

二、教学过程

l、麦克斯韦的理论要点一：变化的磁场产生电场

演示实验

装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光．

（1）线圈中产生感应电动势说明了什么？

麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场（涡旋电场）在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流．

（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？

引导学生思考后回答，有电场、无电流．

（3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？（有）

（4）总结说明，麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是

一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关．

2、变化的电场产生磁场

我们知道，电流周围存在着磁场，麦克斯韦研究了电现象和磁现象的相似和联系．经过反复思考提出一个假设，变化的电场产生磁场．

这一点，我们从哲学上知道，事物之间是相互联系的，可以相互转化．

比如根据麦克斯韦的理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中电流要产生磁场，而且在电容器两极板问周期性变化着的电场周围也要产生磁场．

3、电磁场、电磁波

（l）概念

麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播．见课本图19—10，电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波．

（2）电磁波的特点

①是横波：用课本P270图19－10说明

②是物质波，真空中也能传播，能独立存在（与机械波不同）

③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性

（1）波速公式（）

电磁波在真空中速度等于光速．

三、总结、扩展

麦克斯韦的电磁场理论

1、变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围产生磁场．

2、均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场．这里的“均匀变

化”指在相等时间内磁感应强度（或电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强度（或电场强度）对时间变化率一定．

3、不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场

4、振荡的（即周期性变化的）磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场．

5、变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，向周围空间传播就是电磁波．

四、板书设计

电磁场电磁波

一、麦克斯韦电磁场理论

1、变化的磁场产生电场

2、变化的电场产生磁场

3、电磁场的概念

二、电磁波

1、电磁波的产生

2、电磁波的特点

电磁场和电磁波

高中物理教案电磁场和电磁波
一、导引
人类认识客观世界，发现新的事物，常有二种方式，一种是从生产实践，科学实验中观察分析后发现新的事物，另一种是从科学理论出发，预言新的事物存在，电磁波的发现，属于后一种。麦克斯韦从电磁场理论出发，运用了较为深奥的数学工具，得到了描述电磁场特性的规律，并预言了电磁波的存在。10年后，他的学生赫兹用实验方法证实了麦克斯韦的伟大预言，发射并接收了电磁波，从而开创了无线电技术的新时代。
我们现在粗略地介绍了一下麦克斯韦的这个理论。

二、授课
1．麦克斯韦的理论要点一，变化的磁场产生电场
演示实验
装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。
(1)线圈中产生感应电动势说明了什么？
麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。
(2)如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？
引导学生思考后回答，有电场、无电流。
(3)想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？(有)
(4)总结说明，麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。

2．变化的电场产生磁场
我们知道，电流周围存在着磁场，麦克斯韦研究了电现象和磁现象的相似和联系。经过反复思考提出一个假设，变化的电场产生磁场。
这一点，我们从哲学上知道，事物之间是相互联系的，可以相互转化。
比如根据麦克斯韦的理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中电流要产生磁场，而且在电容器两极板间周期性变化着的电场周围也要产生磁场。

3．电磁场、电磁波
(1)概念
麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播。见课本6-7图，电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波。
(2)电磁波的特点
①是横波
②是物质波，真空中也能传播，能独立存在(与机械波不同)
③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性
（3）波速公式c＝λf
c为真空中速度，电磁波在真空中速度等于光速。
无线电技术中使用的电磁波叫无线电波，见课本表格介绍。

三、扩展
麦克斯韦的电磁场理论三点
1．变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。
2．均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场。这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感应强度(或电场强度)的变化量相等，或者说磁感应强度(或电场强度)对时间变化率一定。
3．不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场
4．振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场。
5．变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，向周围空间传播这就是电磁波。

四、学生活动设计
通过观察试验，发挥想象能力，画出变化磁场产生的电场的电场线。2．总结机械波与电磁波的联系与区别

五、板书设计
电磁场和电磁波
麦克斯韦电磁场理论
1．变化的磁场产生电场
2．变化的电场产生磁场
3．电磁场→传播→电磁波

电磁波的发现

第一节、电磁波的发现
教学目标：
1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。
2、了解电磁场在空间传播形成电磁波。
3、了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。
教学过程：
一、伟大的预言
说明：法拉第发现电磁感应现象那年，麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生，从小就表现出了惊人的数学和物理天赋，他从小热爱科学，喜欢思考，1854年从剑桥大学毕业后，精心研读了法拉第的著作，法拉第关于“场”和“力线”的思想深深吸引了麦克斯韦，但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点，那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。因此，这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。1860年初秋，麦克斯韦特意去拜访法拉第，两人虽然在年龄上相差四十岁，在性情、爱好、特长方面也迥然各异，可是对物质世界的看法却产生了共鸣。法拉第鼓励麦克斯韦：“你不应停留在数学解释我的观点”，而应该突破它。
说明：麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果，结合了自己的创造性工作，最终建立了经典电磁场理论。
说明：法拉第电磁感应定律告诉我们：闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流，我们知道电荷的定向移动形成电流，为什么会产生感应电流呢？一定是有了感应电场，因此，麦克斯韦认为，这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场，电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动，产生了感应电流。即使变化的磁场周围没有闭合电路，同样要产生电场。变化的磁场产生电场，这是一个普遍规律
说明：自然规律存在着对称性与和谐性，例如有作用力就有反作用力。既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场能否产生磁场呢？麦克斯韦大胆地假设，变化的电场能够产生磁场。
问：什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场？（例如通电螺线管中的电流发生变化，那么螺线管内部的磁场要发生变化）
说明：根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场能够引起变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场，变化的磁场又引起变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播就形成了电磁波。
二、电磁波
问：在机械波的横波中，质点的振动方向和波的传播方向之间有何关系？（两者垂直）
说明：根据麦克斯韦的理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且两者均与电磁波的传播方向垂直，电磁波是横波。
问：电磁波以多大的速度传播呢？（以光速C传播）
问：在机械波中是位移随时间做周期性变化，在电磁波中是什么随时间做周期性变化呢？（电场强度E和磁感应强度B）
三、赫兹的电火花
说明：德国科学家赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论
第一节、电磁波的发现
板书设计
一、伟大的预言
1、变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场
2、变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播形成电磁波
二、电磁波
1、电磁波是横波，E和B互相垂直，而且两者均与电磁波的传播方向垂直÷
2、电磁波以光速C传播）
3、电磁波中电场强度E和磁感应强度B随时间做周期性变化
三、赫兹的电火花
赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论