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1、 光的電磁說教學(xué)設(shè)計(jì) 　 【教學(xué)目標(biāo)】 1 知識(shí)與技能： l 了解光的電磁說歷史及建立過程。 l 簡(jiǎn)要說出紅外線、紫外線和倫琴射線的特點(diǎn)，列舉幾個(gè)重要用途。 l 能夠描述電磁波譜的排列依據(jù)和排列順序。 l 能夠分析比較電磁波譜中不同波段的電磁波的產(chǎn)生機(jī)理。 2 過程與方法 關(guān)于光的電磁說一節(jié)，內(nèi)容大多類似科普常識(shí)的介紹，沒有太難以理解的理論，可以指導(dǎo)學(xué)生看書、歸納、總結(jié)，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力． 3 情感目標(biāo)與價(jià)值觀培養(yǎng)： l 讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)發(fā)展是一代一代科學(xué)家辛勤勞動(dòng)的曲折過程，樹立為科學(xué)獻(xiàn)身的精神。 l 從中體會(huì)到科學(xué)研究的一些基本方法——“實(shí)驗(yàn)(事實(shí))——理論假

2、設(shè)——實(shí)驗(yàn)(提供新的事實(shí))——修正理論(甚至建立新的假設(shè))”，以及人們的認(rèn)識(shí)就是從不斷地糾正偏差錯(cuò)誤中提高的． 【教學(xué)用具】 1 實(shí)物實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)鈔機(jī)，x射線管。 2 多媒體課件：資料文字，關(guān)于紅外線、紫外線、倫琴射線應(yīng)用的幾個(gè)圖片；倫琴射線的產(chǎn)生裝置示意圖；電磁波譜的排列圖表及分類動(dòng)畫。 【設(shè)計(jì)理念】 本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容有很大的容量：在知識(shí)方面，對(duì)光的本性問題作出了進(jìn)一步的闡述，使學(xué)生在知道光是一種波的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解光到底是一種什么樣的波，解開了光的本質(zhì)之謎，使學(xué)生更明確的接受了光的波動(dòng)說理論。電磁波譜則是對(duì)以前學(xué)過的無線電波、各種光波的分析總結(jié)，通過比較概括，使學(xué)生意識(shí)到自然界中看來錯(cuò)

3、綜復(fù)雜的各種波按照一定的規(guī)律有序的排列起來，產(chǎn)生一種有序的自然美。同時(shí)本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容中還有著厚重的物理學(xué)科文化積淀，有物理學(xué)史、科學(xué)方法等人文精神教育題材。通過簡(jiǎn)要的史料介紹，一方面讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)發(fā)展是一代一代科學(xué)家辛勤勞動(dòng)的曲折過程，樹立為科學(xué)獻(xiàn)身的精神；另一方面，從中體會(huì)到科學(xué)研究的一些基本方法，以及人們的認(rèn)識(shí)就是從不斷地糾正偏差錯(cuò)誤中提高的．"光的本性"的認(rèn)識(shí)史，也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義教育的好教材。教材在知識(shí)陳述上較為淺顯易懂，而關(guān)于這些知識(shí)的“背景”，則是相當(dāng)豐富、承賦人文，為實(shí)施“科學(xué)的人文教育價(jià)值”提供了很大的空間。基于這些特點(diǎn)，本節(jié)課的設(shè)計(jì)突出“以人為本，以學(xué)生為主體”的

4、設(shè)計(jì)理念，從光的電磁說的歷史話題入手，采取老師講解和學(xué)生看書自學(xué)相結(jié)合的方法，歸納總結(jié)出紅外線、紫外線、倫琴射線的特點(diǎn)和應(yīng)用，按照各種電磁波的排列順序，從原子的外部向內(nèi)部逐步分析，將各種波段的電磁波和其產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行對(duì)應(yīng)，進(jìn)一步強(qiáng)化規(guī)律有序的電磁波排列依據(jù)。 本節(jié)課的整體設(shè)計(jì)思想是：以光的本性的歷史探討為線索，通過前人、麥克斯韋、赫茲對(duì)光的本性的進(jìn)一步深入研究，先后經(jīng)歷了假設(shè)、預(yù)言、理論推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)證實(shí)、進(jìn)一步分析修正的過程，展示科學(xué)研究的曲折歷程和艱辛，進(jìn)一步滲透科學(xué)思想方法和進(jìn)行人文精神教育。在對(duì)具體的紅外線、紫外線、倫琴射線的學(xué)習(xí)中，主要采取自學(xué)討論的方式，然后進(jìn)行歸納總結(jié)，提高自學(xué)能力。

5、在對(duì)電磁波譜的排列規(guī)律學(xué)習(xí)中，注重引導(dǎo)學(xué)生分析其排列規(guī)律，并向?qū)W生解釋清楚重疊部分的原因。在學(xué)生分析了電磁波譜的排列規(guī)律之后，進(jìn)一步誘導(dǎo)學(xué)生沿著原子的外部向內(nèi)部逐層分析各種電磁波產(chǎn)生的機(jī)理，從而對(duì)電磁波譜有更深刻的理解。整個(gè)學(xué)習(xí)過程注重課堂中老師講解和學(xué)生自學(xué)討論的有機(jī)結(jié)合，配合課件進(jìn)行，注意時(shí)間分配，把握好課堂節(jié)奏，做到精、準(zhǔn)、透，以達(dá)到預(yù)期目的。 【教學(xué)過程】 整體設(shè)計(jì)四個(gè)大的標(biāo)題：一 光的電磁說的歷史發(fā)展；二 三種電磁波的具體認(rèn)識(shí)；三 電磁波譜的排列順序和規(guī)律；四 各電磁波的產(chǎn)生機(jī)理。 一 光的電磁說的歷史發(fā)展(結(jié)合ppt課件進(jìn)行講解) 光的干涉和衍射現(xiàn)象無可懷疑地證明了光是一種波

6、，19世紀(jì)中葉，光的波動(dòng)說獲得很大成功，逐漸得到人們公認(rèn)。但是，光到底是什么性質(zhì)的波？和以前我們學(xué)習(xí)過的機(jī)械波一樣嗎？本質(zhì)到底是什么，這個(gè)問題一直沒有解決。 當(dāng)時(shí)人們把光波看成象機(jī)械波那樣，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)說在傳播媒介問題上陷入了困境。 19世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋提出電磁場(chǎng)的理論，預(yù)見了電磁波的存在，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

7、種電磁波"-----光的電磁說。 1886－1888年間，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，從而證實(shí)了光的電磁說是正確的。 二 三種電磁波的具體認(rèn)識(shí) 學(xué)生自學(xué)環(huán)節(jié)需要分析歸納的問題：閱讀教材中關(guān)于紅外線、紫外線、倫琴射線三部分內(nèi)容并思考——紅外線、紫外線和X射線有哪些特性及應(yīng)用? 通過學(xué)生閱讀和歸納，教師進(jìn)行提問和歸納講解（結(jié)合豐富的ppt圖片和資料文字進(jìn)行歸納總結(jié)）： 1 紅外線 l 發(fā)現(xiàn)過程：1800年英國物理學(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，說明這里存在一種不可

8、見的射線，后來就叫做紅外線。（用棱鏡顯示可見譜），在電磁波中，能夠作用于人的眼睛并引起視覺的，只是一個(gè)很窄的波段，通常叫做可見光。其中波長最短的是紫光，波長約為400nm波長最長的是紅光，波長約為770nm，紅外線則是波長更長的不能引起視覺的一部分電磁波，其波長在770nm－106nm范圍內(nèi)。 l 特點(diǎn)：最顯著的是熱作用 l 應(yīng)用： （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。 紅外線的頻率比可見光更接近固體物質(zhì)分子的固有頻率，因此更容易引起分子的共振。所以紅外線的電磁能更容易轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)的內(nèi)能。利用這種熱作用可以加熱物體、烘干郵漆和谷物、進(jìn)行醫(yī)療等。遠(yuǎn)紅外

9、烤箱的燈管工作時(shí)發(fā)出的光從可見光到波長很長的紅外線，加熱作用主要是靠其中的長波紅外線來實(shí)現(xiàn)的。 （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）紅外線成像（夜視儀）可以在漆黑的夜間能看見目標(biāo)。 （4）紅外遙感，可以在飛機(jī)或衛(wèi)星上戡測(cè)地?zé)幔瑢ふ宜?、監(jiān)測(cè)森林火情，估計(jì)家農(nóng)作物的長勢(shì)和收成，預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)、寒潮。 2 紫外線 l 發(fā)現(xiàn)過程：1801年德國的物理學(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，說明在該區(qū)域存在著一種有別于可見光的電磁波，這就是紫外線。波長比可見光中的紫光還要短的一部分電磁波成為紫外線，波長大約為5nm－400nm

10、 l 特點(diǎn)：化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)。 l 應(yīng)用： （1）照明（日光燈）、人民幣上的防偽標(biāo)志。 關(guān)于在日光燈中的應(yīng)用前面已經(jīng)學(xué)習(xí)過了，在此不在提及。大額鈔票上有用熒光物質(zhì)印刷的文字，在可見光下肉眼看不見，用紫外線照射則會(huì)發(fā)出可見光，這種防偽標(biāo)志應(yīng)用的就是紫外線的熒光作用（用驗(yàn)鈔機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示）。 誘殺害蟲 （2）醫(yī)務(wù)及食品消毒。 （3）治療皮膚病、硬骨病。 3 倫琴射線 l 發(fā)現(xiàn)過程：德國物理學(xué)家倫琴在1895年發(fā)現(xiàn)的。波射線。長比紫外線更短，也叫X射線。 l 特點(diǎn)：有較強(qiáng)的穿透能力。 l 應(yīng)用： 工業(yè)上金屬探傷：由于倫琴射線穿透物質(zhì)的厚度跟物質(zhì)的密度有關(guān)，這樣就可以用來檢查

11、金屬部件內(nèi)部有沒有砂眼、裂紋等缺陷。 醫(yī)療上透視人體、檢查體內(nèi)的病變及骨骼情況。通過X關(guān)拍照，更自習(xí)的分析骨骼的完損情況。 l X射線管的基本原理： 如圖所示，燈絲電源接通后在射線管內(nèi)的燈絲由于受熱，發(fā)射出電子。高壓電源所起的作用是在陰極K極和陽極A極之間形成一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，當(dāng)燈絲中發(fā)射出來的電子進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)中時(shí)，受到有陰極指向陽極的很大的電場(chǎng)力，從而使電子加速，形成速度比較高的電子流，當(dāng)電子流以很大的能量打在對(duì)陰極上時(shí)，使得對(duì)陰極原子中的內(nèi)層電子受到激發(fā)，從而產(chǎn)生X射線。 此外還有比倫琴射線波長更短的電磁波，如放射性元素放出的r射線 三 電磁波譜的排列順序和規(guī)律 無線電波、紅外線、可見

12、光、紫外線、倫琴射線、r射線等合起來構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜。從無線電波到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的不同而又表現(xiàn)出不同的特性，如波長越長的無線電波，很容易表現(xiàn)出干涉、衍射等現(xiàn)象，隨波長越來越短的可見光、紫外線、X射線、r射線要觀察到它們的干涉、衍射現(xiàn)象、就越來越困難了。我們按照波長由大到小的順序，將這些電磁波排列起來，就行成了電磁波譜，排列順序如右圖所示，每種電磁波都有自己的用途（此處利用flash動(dòng)畫進(jìn)行演示說明）。 對(duì)電磁波譜的說明： 1 電磁波譜的排列順序是從無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、r射線，波長一次變小，頻率

13、依次增大。 2 每種電磁波都是一個(gè)波長段，而不是某種單純的波長或頻率。 3 可見光只是這個(gè)電磁波譜中很窄的一部分。 4 對(duì)于重疊的區(qū)域：微波的最小波長和紅外線的最大波長部分重合，這兩種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理不同，所具有的特點(diǎn)也各異，在具體的用途上不同，但是所具有的波長和頻率卻接近；紫外線的最小波長部分和X射線的最大波長部分也是重合的，也具有同樣的特點(diǎn)。 四 各電磁波的產(chǎn)生機(jī)理 我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了無線電波的產(chǎn)生是由于振蕩電路中的自由電子周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到不同程度的激發(fā)后產(chǎn)生的；倫琴射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；r射線則是原子核受到激發(fā)后

14、產(chǎn)生的，具體的產(chǎn)生原因我們將在后面的原子物理當(dāng)中做進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。這樣，我們可以看到，從原子的外層電子被激發(fā)、內(nèi)層電子被激發(fā)到原子核被激發(fā)，所產(chǎn)生的電磁波的波長逐漸變小，頻率逐漸變大，能量逐漸增大。這樣我們將電磁波譜和譜中每種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理結(jié)合起來理解記憶，大大提高了效果。從而也真正領(lǐng)略到自然科學(xué)的規(guī)則有序的美。 【總結(jié)】 1 將本節(jié)課所學(xué)習(xí)到的電磁波譜的排列順序、每種電磁波的特點(diǎn)及應(yīng)用、各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行對(duì)比、歸納、總結(jié)： 波譜 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 r射線 產(chǎn)生機(jī)理 振蕩電路中自由電子運(yùn)動(dòng) 原子外層電子受激發(fā) 原子內(nèi)層電子受激發(fā) 原子核受激發(fā) 特性 波動(dòng)性強(qiáng) 熱效應(yīng) 引起視覺 化學(xué)作用、熒光效應(yīng)殺菌 貫穿作用強(qiáng) 貫穿本領(lǐng)最強(qiáng) 應(yīng)用 無線電技術(shù) 加熱遙感攝像遙控 照明攝影 感光技術(shù)醫(yī)用消毒 檢查探測(cè)醫(yī)用透視 工業(yè)探傷醫(yī)用治療 2 讓我們永遠(yuǎn)記住為電磁學(xué)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)的物理學(xué)家的名字——麥克斯韋、赫茲。在舒緩的音樂中用ppt圖片顯示麥克斯韋和赫茲的畫像及資料文字，結(jié)束本節(jié)課。