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1、2022年高三物理 第二十章 光的波動(dòng)性 三、光的電磁說(第一課時(shí))
●本節(jié)教材分析
本節(jié)內(nèi)容首先提出了光的電磁說及其產(chǎn)生的理論背景和實(shí)驗(yàn)事實(shí)依據(jù),介紹了紅外線、紫外線、X射線等不同頻率電磁波的特征和應(yīng)用,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步介紹了電磁波譜及不同電磁波的產(chǎn)生機(jī)理及特征,這一節(jié)內(nèi)容大多數(shù)屬于常識性介紹性的,但對開闊學(xué)生視野,加深對光的本性和電磁波的全面認(rèn)識很有幫助.
根據(jù)這一特點(diǎn),在教學(xué)中宜采用有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和主動(dòng)性的方式進(jìn)行,可采用自學(xué)、討論、總結(jié)等生動(dòng)活潑的方式進(jìn)行,既活躍課堂教學(xué),又有利于培養(yǎng)學(xué)生的能力.講述光的電磁說時(shí)要著重說明光的電磁說提出的背景和它的事實(shí)依據(jù),還要著重說
2、明提出光的電磁說的重要意義在于使人們認(rèn)識到光波與機(jī)械波有本質(zhì)的不同,光的電磁說揭露了光現(xiàn)象的電磁本質(zhì),把光和電磁統(tǒng)一了起來.對紅外線、紫外線、X射線的講述,要讓學(xué)生抓住主要特征和它們的應(yīng)用,并盡可能聯(lián)系生產(chǎn)生活中的實(shí)例.要使學(xué)生理解不同頻率范圍的電磁波,它們本質(zhì)上是相同的,它們的行為服從共同的規(guī)律,但因?yàn)轭l率的不同又各自具有某些特性.
●教學(xué)目標(biāo)
一、知識目標(biāo)
1.知道電磁說的內(nèi)容以及提出的背景和它的事實(shí)依據(jù).
2.知道可見光是一定頻率范圍的電磁波以及紅外線、紫外線、X射線等不同頻率的電磁波的特點(diǎn).
3.知道電磁波譜及其包含的各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理.
二、能力目標(biāo)
1.通過查閱與電
3、磁波譜中各種頻段波的應(yīng)用相關(guān)的資料,培養(yǎng)學(xué)生收集信息,加工處理信息的能力.
2.通過討論,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決生產(chǎn)生活中遇到的問題的能力.
三、德育目標(biāo)
通過學(xué)習(xí)使學(xué)生感受到科學(xué)的巨大作用,培養(yǎng)為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己力量的品質(zhì).
●教學(xué)重點(diǎn)
紅外線、紫外線、倫琴射線的特點(diǎn)及應(yīng)用.
●教學(xué)難點(diǎn)
電磁波產(chǎn)生的機(jī)理.
●教學(xué)方法
通過學(xué)生自學(xué)和共同交流學(xué)習(xí),歸納總結(jié)出電磁波的性質(zhì)特點(diǎn),在應(yīng)用中深化認(rèn)識和理解.
●教學(xué)用具
電視機(jī)遙控器、紫外線驗(yàn)鈔機(jī)、X光片、學(xué)生收集到的有關(guān)資料(包括軟盤資料).
●課時(shí)安排
1課時(shí)
●教學(xué)過程
一、引入新課
二、新課教學(xué)
[師
4、]課前我們已經(jīng)安排同學(xué)們閱讀了光的電磁說,先請同學(xué)們回答下列問題(投影).
(一)光的電磁說
問題:光的干涉和衍射現(xiàn)象無可懷疑地證明了光是一種波,那么光是什么性質(zhì)的波呢?
[生]光是一種電磁波.
[師]能提供一些證據(jù)嗎?
[生]第一,麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在并在理論上得出電磁波在真空中的傳播速度是3.11×108 m/s,而當(dāng)時(shí)測得的光速為3.15×108 m/s,兩者很接近.第二,赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,并測出了實(shí)驗(yàn)中電磁波的頻率和波長,求出了電磁波的傳播速度,發(fā)現(xiàn)電磁波的速度確實(shí)與光速相同.
(二)紅外線、紫外線、倫琴射線
[師]很好.根據(jù)光和電磁波的傳播速度相同,
5、我們可以確信光是一種電磁波,那么光在電磁波家族中排在什么位置呢?其實(shí)在電磁波中能夠引起人的眼睛視覺的只是一個(gè)很窄的波段,稱為可見光,在此之外還有紅外線、紫外線、倫琴射線等,下面請同學(xué)們根據(jù)自己的閱讀,一起來填寫下表:(學(xué)生表述,教師填寫)
紅外線
紫外線
倫琴射線
發(fā)現(xiàn)者
(英)赫謝耳(1800年)
(德)里特(1801年)
(德)倫琴(1895年)
來源
一切物體都輻射
一切高溫物體發(fā)光中含有
X射線管
波長
約770 nm~106 nm
約5 nm~400 nm
比紫外線更短
特點(diǎn)及作用
溫度越高,輻射紅外線越強(qiáng)熱作用
化學(xué)作用
殺菌、消毒、熒光效
6、應(yīng)
穿透本領(lǐng)很大
應(yīng)用
①紅外線遙感
②勘測地?zé)?
③尋找水源
④估計(jì)農(nóng)作物長勢
⑤紅外攝影熱圖
⑥紅外線遙控
⑦加熱物體
⑧烘干油漆谷物
⑨烤制食品
①照射熒光物質(zhì)發(fā)光
②防偽
③促進(jìn)人體合成維生素D
④防止誘發(fā)皮膚癌
⑤殺菌消毒
①檢查金屬部件砂眼、裂紋
②透視人體
[師]我這里有幾個(gè)日常用具,請大家來說說它們各自應(yīng)用哪種電磁波,并說說相關(guān)原理(出示遙控器、驗(yàn)鈔機(jī)、X光片)
(因?yàn)殚喿x了課本,結(jié)合日常生活經(jīng)驗(yàn),學(xué)生的回答很好,基本上能結(jié)合射線的性質(zhì)敘述出幾種用具的大致原理,氣氛熱烈)
[師]課本還給出了X射線管的工作原理圖,請大家對照圖回答下面幾個(gè)問
7、題:(投影問題及課本圖20—15)
1.燈絲電源有什么作用?
2.“高壓電源”為什么要用“高壓”?電源極性如何?
[生]燈絲電源可使燈絲加熱產(chǎn)生電子,用這些電子轟擊對陰極產(chǎn)生X射線.“高壓”電源的作用是使電子加速時(shí)獲得更高的能量,因?yàn)橐闺娮蛹铀伲愿邏弘娫从叶藨?yīng)為正極.
[師]分析得很好,下面我們來給電磁波家族的成員按照波長排序.
(三)電磁波譜
(對照課本圖20—16,引導(dǎo)學(xué)生大致了解各波段的波長范圍以及應(yīng)用,并且了解這一范圍不是絕對的.說明無論波長如何,從無線電波到γ射線,都是本質(zhì)上相同的電磁波,它們的行為服從相同的規(guī)律.)
[師]不同的電磁波產(chǎn)生機(jī)理不同,大家通過課前閱
8、讀應(yīng)能從中找到一點(diǎn)規(guī)律,哪位同學(xué)能來談?wù)劊?
[生]自由電子的周期性運(yùn)動(dòng)就可以產(chǎn)生無線電波,而紅外線、可見光、紫外線只要原子的外層電子受激發(fā)就可以產(chǎn)生,倫琴射線要使原子的內(nèi)層電子受激發(fā)才能產(chǎn)生,相對越來越難,而γ射線要原子核受到激發(fā)才能產(chǎn)生,更難了.
[師]說得很好,從產(chǎn)生難度上講雖然不很準(zhǔn)確,但這樣可以幫助我們記憶不同電磁波的產(chǎn)生機(jī)理,值得借鑒.
[師]下面我們再來研究一下各種電磁波的波動(dòng)性.
[生]我覺得波長越長的波波動(dòng)性越顯著,所以越容易表現(xiàn)出干涉、衍射等現(xiàn)象,像無線電波.而波長越短的波要觀察到它們的干涉、衍射就比較困難,像倫琴射線,γ射線等.
[師]很好,下面我們根據(jù)課前的安排
9、,進(jìn)行分組交流,請各小組將本組同學(xué)收集的相關(guān)資料介紹給大家,同學(xué)們一起討論.
(四)電磁波的應(yīng)用
(學(xué)生代表閱讀介紹資料,教師提煉總結(jié)板書,調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性.)
第一組:紅外線應(yīng)用
紅外線
熱輻射能力
穿透能力
應(yīng)用 紅外線通訊 紅外測距儀
紅外線輻射計(jì) 紅外定位器
紅外線掃描儀 紅外瞄準(zhǔn)鏡
紅外線光譜分析 紅外望遠(yuǎn)鏡
紅外探測器 紅外線攝影
紅外遙感技術(shù) 紅外線療法
紅外制導(dǎo)
第二組:
紫外線
穿透能力不強(qiáng)
易被某些物質(zhì)吸收
應(yīng)用:殺菌消毒
誘發(fā)突變
治療皮膚病、軟骨病
紫外線療法
紫外
10、線顯微鏡
紫外線固化涂料
日光燈
第三組:
X射線
具有很強(qiáng)的穿透性
易被某些熒光物質(zhì)吸收發(fā)生熒光
應(yīng)用: X光透視肺結(jié)核、胃潰瘍、骨折、腦腫瘤等
CT技術(shù)(計(jì)算機(jī)體層掃描技術(shù))檢查器官組織病變[ZK)]
本節(jié)課我們通過
課前閱讀,了解了
光的電磁說的內(nèi)容及理論論據(jù)
紅外線、紫外線、倫琴射線
課堂歸納、加深了對紅外線、紫外線、倫琴射線的認(rèn)識
交流
拓展了電磁波的應(yīng)用的知識視野
激發(fā)了獻(xiàn)身科學(xué)的熱情
三、小結(jié)
四、布置作業(yè)
1.課本練習(xí)三①②
2.從科普刊物上收集整理有關(guān)電磁波應(yīng)用的信息,從手邊的講義資料中查找相關(guān)
11、習(xí)題分組討論交流.
五、板書設(shè)計(jì)
(一)光的電磁說
內(nèi)容:光是一種電磁波
依據(jù):電磁波在真空中速度與光速相等
(二)紅外線、紫外線、倫琴射線
參見投影表格(表20—1)
倫琴射線管
(三)電磁波譜
組成:
波長次序:
產(chǎn)生機(jī)理:
干涉、衍射本領(lǐng)
(四)電磁波的應(yīng)用
板書上述三組材料
六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)
1.對光波的敘述正確的是
A.光波與機(jī)械波本質(zhì)上是一致的,它們都必須在介質(zhì)中傳播
B.在打開或關(guān)閉日光燈時(shí),會(huì)聽到附近收音機(jī)里發(fā)出“喀嚓”聲,這是因?yàn)槭找魴C(jī)接收到光波導(dǎo)致的
C.可見光波在電磁波譜中對應(yīng)波長范圍最寬
D.紅外線、可見光、紫外線中,紅外線最易發(fā)生衍射現(xiàn)象
2.對于紅外線的作用和來源,下列敘述不正確的是
A.一切物體都在不停地輻射紅外線
B.紅外線有很強(qiáng)的熒光效應(yīng)
C.紅外線最顯著的作用是熱作用
D.紅外線的波長比倫琴射線長
3.計(jì)算波長是0.1 nm的X射線和波長為500 nm的綠光的光子能量(用電子伏特作單位)
4.紅光的頻率為4.8×1014 Hz,試計(jì)算紅光光子的動(dòng)量.
參考答案:1.D 2.B
3.1.24×104 eV,2.49 eV
4.1.06×10-27 kg·m/s