电磁波与信息时代19.1

第十九章电磁波与信息时代一、《课标》要求1、知道光是电磁波。知道电磁波在真空中传播速度解读：这条标准只有终结性要求。电磁波的速度是很重要的物理常数，应该记住。例5可以结合“声和光”的第（5）条标准学习。例把晶体管收音机放在桌边，在干电池的两端各连一条导线放在收音机旁。手中平放一把锉，把与负极相连的导线与锉把接触，与正极相连的导线在锉上滑动。收音机中能听到什么？2、了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。解读：联系实际和进行“科学▪技术▪社会”教育的一条标准。教学中应该着眼于扩大学生的知识面，例6至例9是几个示范。第1个活动建议可以启发学生的创造性思维，同时学习电与磁的相互关系。电磁继电器在标准中没有单独写成一条，但它在生活中应用很广。它隐含在电与磁的知识中，第3个活动建议把它显示出来了，教学中最好不要忽略。电磁波对现代社会生活的意义深远，第4个活动建议目的在于引导关注这方面的发展。二、本章教材分析1、本章概述本章以电磁波的应用为核心展开，沿着从发现并认识电磁波到电磁波的广泛应用这条路子，将电磁波的发现以及它的波动特性和传播速度快的特点，应用到广播、电视和现代通信之中，以充分展示电磁波价值的同时，渗透技术的意义和STS的理念。教材安排了三节内容，第一节“最快的信使”，从简述信息的重要性和人类沿着快速、准确、可靠的方向发展传递信息的实例并配图说明开始，引出最快的信使——电磁波。采用类比和实验方法，让学生在感受电磁波的确存在中接受电磁波概念。接着介绍电磁波的特性和波速，以及它的“家族成员”和每个成员为人类所做的贡献。第二节和第三节“广播、电视、通信”“走进互联网”，重点介绍电磁波家族中无线电波的应用。采用图文结合的方式展示它们是怎样应用电磁波传递各种信息的大致过程，其中包括在这些过程中隐含了大量的理论和技术的支持，尽管并没有展开，但画龙点睛地指出这里包含了许多理论和技术的支撑。因为广播、电视、现代通信和互联网工程，并不是发现了电磁波就能实现的。因此，全章内容的展示，让学生领悟从科学发现到实际应用之间，技术的桥梁作用和科学、技术与社会之间的互动关系。2、编写特点1）、坚持科学、技术与社会互动的理念。在电磁波的发现到它的广泛应用这一过程中，充分体现STS思想。2）、应用简单的实验，采用类比的方法让学生认识电磁波的同时，确信电磁波的存在。突出电磁波的应用价值，进而达到从知识的价值观念上激发学生学习物理的情趣。3、课时安排本章安排的三节内容，每节用1课时，全章计3课时。19．1最快的“信使”1、教学目标知识与技能1．认识电磁波，知道电磁波是谁发现的，知道光是电磁波。2．知道电磁波在真空中速度，以及波速、波长和频率的关系。认识描述电磁波的波形图。3．了解电磁波的“家族成员”及其应用。过程与方法4．经历电磁波产生的实验活动过程，学习应用类比方法推断电磁波的存在。5．经历用电磁波的波速、波长与频率三者之间的关系式，来检验收音机表盘上刻度的活动过程，确认三者之间的关系。情感、态度与价值观6．从电磁波家族成员的广泛应用中，感悟电磁波发现的意义和价值。2、教材说明教材首先说明信息的价值，采用图文结合方式引出最快的信使——电磁波，接着用实验并借助类比方法让学生确信电磁波的存在。然后介绍电磁波的特性和电磁波的家族成员，同时也让学生知道光也是电磁波。3、教学建议全章引言：由于本节是本章的起始，因此，建议用下面的“全章引言”来激发学生学习本章的情趣，调动学生学习本章内容的积极性。自然界和人类社会有三种重要的资源，一是物质资源，二是情感资源，三是信息资源，三者缺一不可。我们有时说一个重要的信息，往往能改变一个人的命运，一个重要的信息，也常常能救活一个企业。可见，信息是何等重要。然而，信息需要及时捕捉并合理应用，才能收到积极的效果。及时捕捉到的信息，又需要快速地传递。因此，自古至今，人类在信息传递的方式上作出了不懈的努力，从古老的蜂火、驿马、信鸽等方式，到今天的现代通信手段，无不证明人类在信息传递方式上的进步与完善。今天有人把我们这个时代叫做“信息时代”，一方面说明了信息的社会价值，另一方面就是因为今天的信息传递方式，已经快速到了将我们的地球变成了小小的村落。为什么信息的传递如此快速？学了本章内容之后，你自然就会明白其中的道理。本节首先通过图文结合的方式，简单介绍人类在信息传递方式上演变，演变中隐含了人们在信息传递方式的改进中，通常都遵循“可靠、准确和快速”三个原则，并不断地朝着可靠、准确和快速的目标推进。因此，建议教师首先让学生阅读与交流讨论本节开头的内容，要求学生列举自己所知道的，且又是教材例举以外的信息传递方式，并说出哪种传递信息的方式最快，最好。教师在学生交流讨论的基础上要做好小结，小结的内容建议如下：将教材和学生列举的信息传递方式，按照时段作大致的划分，一是古代，用蜂火、信鸽和驿马等方式；二是四、五十年代，发展到用各种交通工具和有线电话；三是现代，已较普遍地使用手机、可视电话和电子邮件。在古代的传递方式中，例如，利用火光（蜂火告急），虽然速度快，但具体的信息内容难以获得，缺乏准确性和可靠性，又例如，信鸽和驿马，虽然信息内容具体，准确性与可靠性较好，但速度又跟不上来。今天的手机、可视电话和电子邮件，就实现了“快速、准确和可靠”三大目标。为什么手机、可视电话和电子邮件能实现快速、准确和可靠三大目标呢？应当说“电磁波”功不可没。什么是电磁波？为什么电磁波有如此功能？通过小结，自然地过度到“体验电磁波”这一段标下的内容。体验电磁波教材在这一段标下，重点安排了一个活动“我们身边的电磁波”。要演示教材中的实验并不难，且效果也不错。但是，为了克服学生“听而不想、观而不思”的不良学习习惯，建议在演示前，教师要提醒学生，不仅要注意听，而且要注意看，还要积极地思考。听——收音机里有什么反应？看——教师手拿导线的一端与电池的一极做什么样的动作？思考——为什么导线一端与电池的一个极之间要迅速断续地接触？跟电池没有直接联系的收音机内为什么会发出响声？建议教师要鼓励学生对上述的两个问题，进行海阔天空地想和合乎逻辑地思。这一点很重要，因为我们要培养学生观察与思考相结合能力和习惯，就必需要抓住教学的任何任何一个时机，并不失时机地加强训练。只有这样，学生的观察与思考相结合的能力才能培养起来，这一良好的学习习惯才能养成。当学生对上述两个问题发表了各种观点之后，建议教师要作小结，小结的参考内容如下：希望同学们要学会用类比的方法来思考上述的两个问题，由于导线通常是多根细铜丝组成，当多股细铜丝头在与电池的一个极断续接触时，一是因为接触的细铜丝头并非每次根根都能接触到，另一方面接触又是断断续续的。这样，电路中就会出现时有，时无，时大、时小的电流。我们又知道，电流是大量电荷在电路中定向运动形成的，这说明大量电荷在电池的电压作用下，是一阵，一阵地从电池的一个极运动到另一个极，这跟海浪一阵，一阵地从远处冲向海岸相似。于是，我们便联想到水波和声波。我们知道，物体振动发出的声音，是通过波动方式向外传播。那么，电荷在电路中一阵，一阵地作冲浪（振荡）式运动，是否也会以波动方式向外传播呢？（建议在这里将“振荡电流”概念给出，即大量电荷在电路中作振荡式运动所形成的电流叫做振荡电流。因为在下节电磁波的传播内容中出现了高频振荡电流，这里顺便说出来有好处，学生也会大致了解什么是振荡电流）。1887年德国物理学家赫兹用实验的方法，证明了电荷在电路中作高速振荡式运动时，的确是以波的方式向外传播的，并首先将这种波叫做“电磁波”。原来，收音机发出的咯、咯声，是电磁波将电路中大量电荷作振荡式运动的信号传递过来的。这样的小结，形象、生动，合乎科学，学生是比较容易接受的。认识电磁波有了上面的小结内容，学生对电磁波不仅有了感性的认识，而且也有了点科学的理性领悟。于是，学生对教材中电磁波概念的描述，以及电磁波产生的说明，就不难理解了。否则，学生对教材生硬地端出高频交流电就能产生电磁波，仍然是迷惑不解的。由于学生对电磁波有了些理性的认识，并确认了它是客观存在的，因此，我们建议教师在这里直接告诉学生，既然电磁波是波，它就必然具有波的一切特性，并跟声波一样，我们也可以用波速、频率、波长和波形图来描述电磁波。这时，再让学生阅读“认识电磁波”段标下的内容，并提出以下几个问题供学生阅读与交流讨论。在学生进行交流讨论的过程中，教师作适当点拨即可。问题：1）什么是电磁波？你从电磁波的波形图中能获得哪些信息？2）电磁波的波长和频率是怎样规定的？单位是什么？3）电磁波的速度有多大？为什么它的速度等于波长与频率的乘积？4）日常生活中你知道哪些是通过电磁波传递的？上述问题的参考答案为：当导体中的电流迅速变化或通以高频交流电时，导体就会向周围空间发射一种波，物理学中将这种波叫做电磁波。学生也可以参照教师小结中内容来总结电磁波的概念，即大量电荷在导体中作高速振荡运动时，向外发出的波，叫做电磁波。我们从电磁波的波形图中，可以了解到波长，在知道电磁波的波速情况下，可以测算电磁波的频率等。两个相邻的波峰或波谷之间的距离叫做波长，单位为m，每秒钟电磁波向前传播的波长数叫做频率，单位为Hz。电磁波的波速与光速相等，由于，电磁波的频率是它在每秒种内传播的波长数，因此，电磁波的速度就等于波长乘每秒钟传播的波长数。略。这样处理教材内容比教师一讲到底可能效果更好一些。应用电磁波教材主要是通过图示和简短的文字来说明电磁波的广泛应用的。因此，建议教师用“讲解“和”活动“的方式来完成。讲解与活动的要点建议如下：介绍电磁波谱，说明电磁波各波段的划分，以及波段的名称、波长和频率。建议将教材中活动2“观察收音机的表盘”移到这里，并进行演示。一方面再次让学生感受电磁波的存在，另一方面让学生相信电磁波具有波长和频率等特性。告诉学生电磁波的各波段具有不同特性，因此它们具有不同的用途，说明各波段电磁波的应用例子。可见，本节重点在让学生确信电磁波存在的实验分析，和检验收音机表盘上刻度的活动上。同时还要让学生认识电磁波的特性和家族成员，以及它们的广泛应用，进而达到激发学生学习本章的兴趣。4、教学评价课堂测评1．你是怎样认识电磁波的？由此你感悟到了什么？2．电磁波跟声波有哪些相似处？发现电磁波的价值在哪里？参考答案1．通过观察实验和理性分析两个过程认识电磁波的。这说明知识是通过观察实验和分析论证两条途径获得的。2．它们都是以波动的方式传递物质运动形式和能量的，它们都有波速、波长和频率，且三者关系为波速等于频率乘波长。电磁波的速度跟光速相同，又具有运载各种信息，它的家族成员