人教版高中物理《光的电磁说》教学设计.doc

光的电磁说教学设计【教学目标】1 知识与技能：l 了解光的电磁说历史及建立过程。l 简要说出红外线、紫外线和伦琴射线的特点，列举几个重要用途。l 能够描述电磁波谱的排列依据和排列顺序。l 能够分析比较电磁波谱中不同波段的电磁波的产生机理。2 过程与方法关于光的电磁说一节，内容大多类似科普常识的介绍，没有太难以理解的理论，可以指导学生看书、归纳、总结，锻炼学生的自学能力3 情感目标与价值观培养：l 让学生体会到科学发展是一代一代科学家辛勤劳动的曲折过程，树立为科学献身的精神。l 从中体会到科学研究的一些基本方法“实验(事实)理论假设实验(提供新的事实)修正理论(甚至建立新的假设)”，以及人们的认识就是从不断地纠正偏差错误中提高的【教学用具】1 实物实验：验钞机，x射线管。2 多媒体课件：资料文字，关于红外线、紫外线、伦琴射线应用的几个图片；伦琴射线的产生装置示意图；电磁波谱的排列图表及分类动画。【设计理念】 本节学习内容有很大的容量：在知识方面，对光的本性问题作出了进一步的阐述，使学生在知道光是一种波的基础上，进一步了解光到底是一种什么样的波，解开了光的本质之谜，使学生更明确的接受了光的波动说理论。电磁波谱则是对以前学过的无线电波、各种光波的分析总结，通过比较概括，使学生意识到自然界中看来错综复杂的各种波按照一定的规律有序的排列起来，产生一种有序的自然美。同时本节课的学习内容中还有着厚重的物理学科文化积淀，有物理学史、科学方法等人文精神教育题材。通过简要的史料介绍，一方面让学生体会到科学发展是一代一代科学家辛勤劳动的曲折过程，树立为科学献身的精神；另一方面，从中体会到科学研究的一些基本方法，以及人们的认识就是从不断地纠正偏差错误中提高的光的本性的认识史，也是对学生进行辩证唯物主义教育的好教材。教材在知识陈述上较为浅显易懂，而关于这些知识的“背景”，则是相当丰富、承赋人文，为实施“科学的人文教育价值”提供了很大的空间。基于这些特点，本节课的设计突出“以人为本，以学生为主体”的设计理念，从光的电磁说的历史话题入手，采取老师讲解和学生看书自学相结合的方法，归纳总结出红外线、紫外线、伦琴射线的特点和应用，按照各种电磁波的排列顺序，从原子的外部向内部逐步分析，将各种波段的电磁波和其产生机理进行对应，进一步强化规律有序的电磁波排列依据。本节课的整体设计思想是：以光的本性的历史探讨为线索，通过前人、麦克斯韦、赫兹对光的本性的进一步深入研究，先后经历了假设、预言、理论推导、实验证实、进一步分析修正的过程，展示科学研究的曲折历程和艰辛，进一步渗透科学思想方法和进行人文精神教育。在对具体的红外线、紫外线、伦琴射线的学习中，主要采取自学讨论的方式，然后进行归纳总结，提高自学能力。在对电磁波谱的排列规律学习中，注重引导学生分析其排列规律，并向学生解释清楚重叠部分的原因。在学生分析了电磁波谱的排列规律之后，进一步诱导学生沿着原子的外部向内部逐层分析各种电磁波产生的机理，从而对电磁波谱有更深刻的理解。整个学习过程注重课堂中老师讲解和学生自学讨论的有机结合，配合课件进行，注意时间分配，把握好课堂节奏，做到精、准、透，以达到预期目的。【教学过程】 整体设计四个大的标题：一 光的电磁说的历史发展；二 三种电磁波的具体认识；三 电磁波谱的排列顺序和规律；四 各电磁波的产生机理。一 光的电磁说的历史发展(结合ppt课件进行讲解)光的干涉和衍射现象无可怀疑地证明了光是一种波，19世纪中叶，光的波动说获得很大成功，逐渐得到人们公认。但是，光到底是什么性质的波？和以前我们学习过的机械波一样吗？本质到底是什么，这个问题一直没有解决。当时人们把光波看成象机械波那样，需要有传播的媒介，曾假设在宇宙空间充满一种特殊物质以太，以太应具有的性质：一是很大的弹性（甚至象钢一样）；二是极小的密度（比空气要稀薄得多），然而各种证明以太存在的实验结果都是否定的，这就使光的波动说在传播媒介问题上陷入了困境。 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦提出电磁场的理论，预见了电磁波的存在，并提出电磁波是横波，传播的速度等于光速，根据它跟光波的这些相似性，指出光波是一种电磁波-光的电磁说。 18861888年间，赫兹用实验证实了电磁波的存在，测得它传播的速度等于光速，与麦克斯韦的预言符合得相当好，从而证实了光的电磁说是正确的。二 三种电磁波的具体认识学生自学环节需要分析归纳的问题：阅读教材中关于红外线、紫外线、伦琴射线三部分内容并思考红外线、紫外线和x射线有哪些特性及应用?通过学生阅读和归纳，教师进行提问和归纳讲解（结合丰富的ppt图片和资料文字进行归纳总结）：1 红外线l 发现过程：1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱各色光的热作用时，把温度计移至红光区域外侧，发现温度更高，说明这里存在一种不可见的射线，后来就叫做红外线。（用棱镜显示可见谱），在电磁波中，能够作用于人的眼睛并引起视觉的，只是一个很窄的波段，通常叫做可见光。其中波长最短的是紫光，波长约为400nm波长最长的是红光，波长约为770nm，红外线则是波长更长的不能引起视觉的一部分电磁波，其波长在770nm106nm范围内。l 特点：最显著的是热作用l 应用：（1）红外线加热，这种加热方式优点是能使物体内部发热，加热效率高，效果好。红外线的频率比可见光更接近固体物质分子的固有频率，因此更容易引起分子的共振。所以红外线的电磁能更容易转变为物质的内能。利用这种热作用可以加热物体、烘干邮漆和谷物、进行医疗等。远红外烤箱的灯管工作时发出的光从可见光到波长很长的红外线，加热作用主要是靠其中的长波红外线来实现的。（2）红外摄影，（远距离摄影、高空摄影、卫星地面摄影）这种摄影不受白天黑夜的限制。（3）红外线成像（夜视仪）可以在漆黑的夜间能看见目标。（4）红外遥感，可以在飞机或卫星上戡测地热，寻找水源、监测森林火情，估计家农作物的长势和收成，预报台风、寒潮。2 紫外线l 发现过程：1801年德国的物理学家里特，发现在紫外区放置的照相底板感光，荧光物质发光，说明在该区域存在着一种有别于可见光的电磁波，这就是紫外线。波长比可见光中的紫光还要短的一部分电磁波成为紫外线，波长大约为5nm400nml 特点：化学效应、生物效应。l 应用：（1）照明（日光灯）、人民币上的防伪标志。关于在日光灯中的应用前面已经学习过了，在此不在提及。大额钞票上有用荧光物质印刷的文字，在可见光下肉眼看不见，用紫外线照射则会发出可见光，这种防伪标志应用的就是紫外线的荧光作用（用验钞机进行现场演示）。诱杀害虫（2）医务及食品消毒。（3）治疗皮肤病、硬骨病。3 伦琴射线l 发现过程：德国物理学家伦琴在1895年发现的。波射线。长比紫外线更短，也叫x射线。l 特点：有较强的穿透能力。l 应用：工业上金属探伤：由于伦琴射线穿透物质的厚度跟物质的密度有关，这样就可以用来检查金属部件内部有没有砂眼、裂纹等缺陷。医疗上透视人体、检查体内的病变及骨骼情况。通过x关拍照，更自习的分析骨骼的完损情况。l x射线管的基本原理：如图所示，灯丝电源接通后在射线管内的灯丝由于受热，发射出电子。高压电源所起的作用是在阴极k极和阳极a极之间形成一个强电场，当灯丝中发射出来的电子进入强电场中时，受到有阴极指向阳极的很大的电场力，从而使电子加速，形成速度比较高的电子流，当电子流以很大的能量打在对阴极上时，使得对阴极原子中的内层电子受到激发，从而产生x射线。此外还有比伦琴射线波长更短的电磁波，如放射性元素放出的r射线三 电磁波谱的排列顺序和规律无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、r射线等合起来构成了范围广阔的电磁波谱。从无线电波到r射线，都是本质相同的电磁波，它们的行为服从共同的规律，另一方面由频率或波长的不同而又表现出不同的特性，如波长越长的无线电波，很容易表现出干涉、衍射等现象，随波长越来越短的可见光、紫外线、x射线、r射线要观察到它们的干涉、衍射现象、就越来越困难了。我们按照波长由大到小的顺序，将这些电磁波排列起来，就行成了电磁波谱，排列顺序如右图所示，每种电磁波都有自己的用途（此处利用flash动画进行演示说明）。对电磁波谱的说明：1 电磁波谱的排列顺序是从无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线、r射线，波长一次变小，频率依次增大。2 每种电磁波都是一个波长段，而不是某种单纯的波长或频率。3 可见光只是这个电磁波谱中很窄的一部分。4 对于重叠的区域：微波的最小波长和红外线的最大波长部分重合，这两种电磁波的产生机理不同，所具有的特点也各异，在具体的用途上不同，但是所具有的波长和频率却接近；紫外线的最小波长部分和x射线的最大波长部分也是重合的，也具有同样的特点。四 各电磁波的产生机理 我们已经学习了无线电波的产生是由于振荡电路中的自由电子周期性运动产生的。红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到不同程度的激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；r射线则是原子核受到激发后产生的，具体的产生原因我们将在后面的原子物理当中做进一步的学习。这样，我们可以看到，从原子的外层电子被激发、内层电子被激发到原子核被激发，所产生的电磁波的波长逐渐变小，频率逐渐变大，能量逐渐增大。这样我们将电磁波谱和谱中每种电磁波的产生机理结合起来理解记忆，大大提高了效果。从而也真正领略到自然科学的规则有序的美。【总结】1 将本节课所学习到的电磁波谱的排列顺序、每种电磁波的特点及应用、各种电磁波的产生机理进行对比、归纳、总结：波谱无线电