2024-2025学年新教材高中物理 第十三章 电磁感应与电磁波初步 第四节 电磁波的发现及应用教学实录 新人教版必修3

2024-2025学年新教材高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步第四节电磁波的发现及应用教学实录新人教版必修3学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容2024-2025学年新教材高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步第四节电磁波的发现及应用教学实录

新人教版必修3

本章内容涉及电磁感应与电磁波的基本概念、电磁波的发现过程、电磁波的性质以及电磁波的应用。具体内容包括：法拉第电磁感应定律、麦克斯韦电磁场理论、赫兹实验证实电磁波的存在、电磁波谱及其应用等。核心素养目标培养学生对电磁现象的探究能力，通过实验和理论分析，理解电磁感应和电磁波的基本原理。提升学生的科学思维能力，学会运用科学方法分析问题、解决问题。增强学生的创新意识，激发学生对电磁波应用领域的兴趣，培养跨学科应用知识的能力。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在进入本节课之前，已经学习了电场、磁场的基本概念，以及法拉第电磁感应定律的基本原理。他们具备一定的物理实验操作能力，能够进行简单的物理测量和数据分析。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

高中学生对物理学科普遍感兴趣，尤其是与日常生活紧密相关的电磁现象。他们的学习能力强，能够通过阅读教材、观看视频等方式获取新知识。学习风格上，部分学生偏好通过实验操作来理解物理概念，而另一部分学生则更倾向于通过理论分析和数学推导来掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

学生在理解电磁波的产生机制时可能遇到困难，因为电磁波的概念相对抽象，需要一定的抽象思维能力。此外，电磁波谱的复杂性和不同波段的特性可能让学生感到难以记忆和应用。在实验操作中，学生可能面临实验误差和数据处理的问题，需要通过多次尝试和反思来克服。教学方法与策略1.采用讲授与讨论相结合的教学方法，以清晰阐述电磁波的发现过程和基本原理。

2.通过角色扮演模拟电磁波传播实验，让学生亲身体验电磁波的应用场景。

3.设计小组讨论活动，引导学生分析电磁波谱的特点及其在不同领域的应用。

4.利用多媒体教学，展示电磁波的产生、传播和接收过程，增强直观理解。

5.鼓励学生进行实验操作，观察电磁波现象，培养学生的实践能力和科学探究精神。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台发布PPT和视频资料，要求学生预习电磁波的产生原理和赫兹实验。

设计预习问题：提出“电磁波是如何产生的？赫兹实验的关键步骤是什么？”等问题，引导学生思考。

监控预习进度：通过平台查看学生提交的预习笔记和问题，确保预习效果。

学生活动：

自主阅读预习资料：学生阅读资料，理解电磁波的产生和赫兹实验的基本原理。

思考预习问题：学生针对问题进行思考，记录自己的理解。

提交预习成果：学生提交预习笔记和问题列表。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：学生通过自主阅读和思考，培养自主学习能力。

信息技术手段：利用在线平台实现资源共享和进度监控。

作用与目的：

学生提前了解电磁波的相关知识，为课堂学习做好准备。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过讲述麦克斯韦的电磁场理论，引出电磁波的概念。

讲解知识点：讲解电磁波的产生、传播和接收过程，结合赫兹实验的图片和视频。

组织课堂活动：设计小组讨论，让学生分析电磁波在不同介质中的传播特性。

解答疑问：针对学生提出的问题，如“为什么电磁波可以传播这么远？”进行解答。

学生活动：

听讲并思考：学生认真听讲，思考电磁波的特性。

参与课堂活动：学生积极参与小组讨论，分享自己的观点。

提问与讨论：学生提出疑问，如“电磁波的应用有哪些？”并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

讲授法：教师详细讲解电磁波的基本知识。

实践活动法：通过小组讨论，让学生在实践中应用所学知识。

合作学习法：培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

学生深入理解电磁波的知识，掌握电磁波的特性。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：布置设计电磁波传播路径的作业，要求学生运用所学知识解决实际问题。

提供拓展资源：推荐相关书籍和网站，如电磁波传播的科普文章和实验视频。

反馈作业情况：批改作业，给予学生反馈，指出错误并提供改进建议。

学生活动：

完成作业：学生完成设计电磁波传播路径的作业，巩固知识。

拓展学习：利用推荐资源进行进一步学习，如阅读电磁波通信的原理。

反思总结：学生反思自己的学习过程，总结经验并提出改进措施。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：学生自主完成作业和拓展学习。

反思总结法：引导学生进行自我评估和改进。

作用与目的：

巩固学生对电磁波知识的掌握，通过拓展学习提高学生的综合能力。学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.知识掌握：

（1）学生对电磁波的产生、传播和接收过程有了深入理解，能够解释电磁波的基本特性。

（2）学生掌握了电磁波的产生条件，如变化的电场和磁场，以及电磁波在真空中和介质中的传播速度。

（3）学生熟悉了电磁波谱，了解不同波段的特点和应用领域，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。

2.能力提升：

（1）学生具备通过实验和理论分析解决实际问题的能力。例如，通过模拟赫兹实验，学生能够理解电磁波的产生和传播过程。

（2）学生提高了观察能力，能够从实验现象中发现问题，如电磁波在不同介质中的传播速度差异。

（3）学生的动手能力得到锻炼，通过实际操作，如搭建简单的电磁波发射和接收装置，学生能够加深对电磁波传播原理的理解。

3.思维发展：

（1）学生培养了逻辑思维能力，能够通过电磁波谱的特性分析不同波段在科技领域的应用。

（2）学生提升了创新意识，通过对电磁波应用的思考，提出创新性设想，如电磁波在医疗、通信和能源领域的潜在应用。

（3）学生锻炼了批判性思维能力，能够从多个角度分析电磁波传播过程中存在的问题，并提出解决方案。

4.情感态度与价值观：

（1）学生树立了科学精神，认识到电磁波在人类社会发展中的重要作用。

（2）学生增强了社会责任感，认识到电磁波在科技领域的发展对国家和社会的贡献。

（3）学生培养了合作精神，通过小组讨论和实验，学会与他人共同完成任务。

5.综合素质：

（1）学生提高了自主学习能力，能够通过查阅资料、分析问题、总结经验等方式独立学习。

（2）学生增强了实践能力，通过实验操作和项目研究，将理论知识应用于实际生活中。

（3）学生拓宽了知识视野，了解电磁波在多个领域的应用，提高了跨学科知识综合运用能力。典型例题讲解例题1：

一长直导线通有电流I，方向向上，导线旁有一平面镜，镜面与导线垂直，镜面中有一点P，P到导线的距离为r。求P点处的磁感应强度B。

解：

根据比奥-萨伐尔定律，长直导线在P点产生的磁感应强度B与电流I、距离r和导线长度L有关。公式为：

\[B=\frac{\mu_0I}{2\pir}\]

其中，\(\mu_0\)为真空磁导率，其值为\(4\pi\times10^{-7}\,\text{T}\cdot\text{m}/\text{A}\)。

例题2：

一个半径为R的圆形线圈，通有电流I，线圈平面与水平面垂直。求线圈中心处的磁感应强度B。

解：

根据安培环路定理，圆形线圈中心处的磁感应强度B与电流I和线圈半径R有关。公式为：

\[B=\frac{\mu_0I}{2R}\]

其中，\(\mu_0\)为真空磁导率。

例题3：

一个长直导线旁有一平面，平面与导线垂直，平面内有一点P，P到导线的距离为r。导线中通有电流I，求P点处的磁感应强度B。

解：

根据比奥-萨伐尔定律，长直导线在P点产生的磁感应强度B与电流I、距离r和导线长度L有关。由于导线是无限长的，我们可以使用积分来计算磁感应强度。公式为：

\[B=\frac{\mu_0I}{2\pir}\ln\left(\frac{r+L}{r}\right)\]

其中，\(\mu_0\)为真空磁导率，L为导线长度。

例题4：

一个半径为R的圆形线圈，通有电流I，线圈平面与水平面垂直。求线圈边缘处的磁感应强度B。

解：

线圈边缘处的磁感应强度B可以通过积分比奥-萨伐尔定律得到。由于圆形线圈的对称性，磁感应强度在垂直于线圈平面的任意方向上都是相同的。公式为：

\[B=\frac{\mu_0I}{2R}\]

例题5：

一个长直导线旁有一平面，平面与导线垂直，平面内有一点P，P到导线的距离为r。导线中通有电流I，求P点处的磁感应强度B，假设导线长度为L。

解：

类似于例题3，使用比奥-萨伐尔定律，但由于导线长度L的存在，我们需要对磁感应强度进行积分。公式为：

\[B=\frac{\mu_0I}{2\pir}\ln\left(\frac{r+L}{r}\right)\]

其中，\(\mu_0\)为真空磁导率。

这些例题涵盖了电磁感应与电磁波初步章节中的基本概念和计算方法，通过解决这些典型问题，学生能够巩固对电磁场理论的理解，并提高解决实际问题的能力。内容逻辑关系①电磁感应的基本原理

-法拉第电磁感应定律：感应电动势与磁通量变化率的关系。

-楞次定律：感应电流的方向总是使得它产生的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

②电磁波的产生与传播

-电磁波的产生：变化的电场和磁场相互作用产生电磁波。

-电磁波的传播：电磁波在真空中以光速传播，不同频率的电磁波在介质中的传播速度不同。

③电磁波的性质

-电磁波谱：从无线电波到伽马射线，不同波段的电磁波具有不同的特性。

-电磁波的干涉、衍射和偏振：电磁波与光的波动性质相似，表现出干涉、衍射和偏振等现象。

④电磁波的应用

-无线电通信：利用电磁波进行信息传输。

-无线电导航：利用电磁波进行定位和导航。

-医学成像：如X射线、CT、MRI等，利用电磁波进行人体内部成像。

-电磁波在能源领域的应用：如无线电能传输等。教学反思九、教学反思

教学过后，我总是喜欢坐下来，静静地回顾一下这节课的点点滴滴。今天，我想和大家分享一下我对这节课的一些反思。

首先，我觉得这节课最大的亮点是能够让学生们动手实践。电磁感应与电磁波这部分内容比较抽象，如果只是单纯地讲解理论知识，学生可能难以理解。但是，通过设计一些实验，让学生亲自动手去观察、去操作，他们对于电磁感应和电磁波的理解就更加深刻了。比如，我们做的电磁感应实验，让学生看到闭合电路中的磁通量变化时，电流表指针的偏转，他们对于法拉第电磁感应定律的理解就不再是纸上谈兵，而是有了直观的感受。

然后，我在课堂上也发现了一些问题。比如，在讲解电磁波的产生时，我发现有些学生对于变化的电场和磁场相互作用的描述理解起来有些吃力。这可能是因为他们对电磁场的基本概念还不够熟悉。所以，我决定在接下来的教学中，加强对电磁场基本概念的教学，让学生打下更坚实的基础。

另外，我在课堂上也尝试了小组讨论的方式。我发现这种方式可以激发学生的思维，让他们在讨论中碰撞出新的火花。但是，我也注意到，有些学生比较内向，不太愿意在课堂上发言。针对这个问题，我打算在接下来的教学中，创造更多的机会让学生表达自己的观点，鼓励他们勇敢地参与到课堂讨论中来。

在教学方法上，我也做了一些调整。比如，在讲解电磁波的性质时，我使用了多媒体课件，通过动画和图片的形式，让学生更加直观地理解电磁波的传播过程。我发现，这样的教学方法收到了很好的效果，学生的注意力更加集中，对知识的掌握也更加牢固。

当然，教学过程中也出现了一些小插曲。比如，在实验环节，有些学生因为操作不当导致实验结果不准确。面对这种情况，我没有直接批评他们，而是耐心地指导他们，帮助他们找出问题所在，并重新进行实验。这样，不仅让他们学会了如何正确操作，也培养了他们的实验精神。教学评价与反馈1.课堂表现：

学生在课堂上的表现总体积极，大部分学生能够认真听讲，对电磁感应与电磁波的基本概念有了较好的理解。在讲解电磁波的产生和传播时，学生们表现出浓厚的学习兴趣，对于实验现象的观察和分析也较为细致。

2.小组讨论成果展示：

在小组讨论环节，学生们能够积极地参与到讨论中，各抒己见。特别是在讨论电磁波在不同介质中的传播速度时，学生们能够结合实际生活中的例子，如无线电波的传播，提出自己的见解。小组讨论的成果展示环节，学生们能够清晰地表达自己的观点，并能够对其他小组的观点进行有效的分析和评价。

3.随堂测试：

随堂测试结果显示，学生对电磁感应定律的理解较为扎实，能够正确计算磁感应强度。但在电磁波的性质部分，尤其是电磁波谱的识别和应用方面，部分学生存在一定的困难。测试中还发现，学生在处理复杂问题时，如电磁波在介质中的传播路径计算，容易出现错误。

4.学生自评与互评：

学生在课后进行了自我评价和互评。自我评价中，学生们普遍认为自己在电磁感应定律的理解上有所进步，但在电磁波谱的应用上还需要加强。互评环节中，学生们能够客观地指出同伴的优点和不足，如有的同学在实验操作上表现突出，有的同学在理论分析上思路清晰。

5.教师评价与反馈：

针对课堂表现，教师评价与反馈如下：

-对电磁感应定律的理解和计