选择性必修 第二册电磁波谱表格教案

这是一份选择性必修 第二册电磁波谱表格教案，共5页。
课程基本信息
学科
物理
年级
高二
学期
春季
课题
电磁波谱
教科书
书 名：普通高中教科书物理选择性必修第二册教材
出版社：人民教育出版社 出版日期：2020年5月
教学目标
1.通过阅读知道电磁波谱的构成，知道各波段的电磁波的主要作用及应用。
2.知道电磁波是物质存在的一种形式，能传播信息和能量。
3.了解电磁波在寻找地外文明中的作用。
4.要有探索未知世界的勇气和担当。
教学内容
教学重点：
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用
教学难点：
无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用
教学过程
引入
师：同学们大家好，不知道你们有没有看过刘慈欣的小说《三体》，在小说里，叶文杰把地球的坐标位置发送给了三体人。那么叶文洁是用什么方式把信息从地球穿越浩瀚的宇宙空间发送到三体星的呢？
生：应该是电磁波。
师：对了，在前面我们学习了电磁波的发射和接收，知道电磁波可以以光速在真空中传播，并能携带大量的信息。因此叶文杰发射的其实就是电磁波。电磁波是一个庞大的家族，我们肉眼能看到的可见光是电磁波，还有我们肉眼看不到的电磁波。今天老师就和大家一起来学习电磁波家族的那些事。
视频展示：人们所熟悉的太阳是微黄色的。其实在人类肉眼不可见的范围内，太阳的颜色也能如彩虹般五彩缤纷。美国国家航空航天局（NASA）利用太阳动力学天文台（SDO）提供的数据，用先进成像组仪将太阳的多种波长转化成裸眼可见的图像，展示了在不同波长下五彩的太阳。
提出问题：
师：从太阳的合成电子图像上，我们可以发现太阳在释放人类肉眼无法识别的不同波长的光。可以观察到被可见光模糊或者遮挡的日冕等太阳活动。那么你还知道太阳能发出哪些波段的电磁波吗？
生：无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X射线、γ射线
师：对了，电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X射线、γ射线等。太阳辐射中就包含了波长不同的各种各样的电磁波。
不同电磁波具有不同的波长或者频率，它们具有不同的特性。电磁波谱就是按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱。
师：请同学们阅读教材中有关无线电波的内容
师：技术上把波长大于 1 mm或频率低于 300 GHz的电磁波称作无线电波，并按波长或者频率划分为长波、中波、中短波、微波，其中微波又可分为米波、分米波、厘米波、毫米波。不同波段的无线电波的传播特点不一样，发射、接收所用的设备和技术也不尽相同，因此各有不同的用途。无线电波的波段划分、传播方式及主要用途详见表 1 。
无线电波广泛应用于通信、广播及其他信号传输。广播电台和电视台都有发射无线电波的设备，雷达也是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的。波长短的电磁波，由于衍射现象不明显，传播的方向性好，有利于用电磁波定位，因此雷达用的是微波。
移动电话也应用了无线电波。每一部移动电话都是一个无线电台，它将用户的信息转变为高频电信号发射到空中；同时它又捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方送来的信息。许多自然过程也辐射无线电波。天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波，进行天体物理研究。
做一做
师：移动电话经常使用 WiFi 联网，也会用蓝牙传输数据。但是，由于 WiFi 和蓝牙使用了相同频段的无线电波，两者可能互相干扰。请你利用移动电话中的应用程序检查一下，在连接蓝牙鼠标或蓝牙音响后，移动电话的上网速度会不会受到影响。再查一查 WiFi 和蓝牙所使用的电磁波的频率是多少。
师：请同学们阅读教材中有关红外线的内容
师：红外线的波长比无线电波短，比可见光长。其波长范围很宽，约760nm～１mm。它是由英国物理学家弗里德里希·威廉·赫歇尔在1800年发现的。
所有物体都发射红外线。红外线具有热效应，因此也称为热辐射。高温物体的红外辐射比低温物体的红外辐射强。
趣味实验
我们可以利用家中的红外线遥控器来做一个小实验，打开手机的拍照或摄像功能，镜头对准遥控器的红外线发射器，按下遥控器后会发现，肉眼看不到的红外线用手机可以探测到。
师：灵敏度更高的红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础。
用灵敏的红外探测器接收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感技术在军事上的应用也十分重要。
人体也在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理制成的红外体温计不与身体接触也可以测量体温。
视频播放
许多动物具有发达的红外感受器官，因此在夜间也可以“看到”物体。 毒性很大的响尾蛇，它头部两侧的颊窝能够接收小动物身上发出来的红外辐射,并把外界温差和红外线通过神经反映给大脑,大脑发出相应的“命令”,引导毒蛇去猎取食物。下面一起来观看一段有关响尾蛇的视频，请同学们课后去查一查还有哪些动物有这方面的功能。
师：请同学们阅读教材中有关可见光的内容。
师：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。可见光的波长为 400 〜 760 nm 。
它只占电磁波谱中很小的一端，但在地球表面上的辐射能力却是最强的部分。人眼能感知这部分电磁波，也是生物长期适应环境进化的结果。
科学研究发现，波长（频率）范围不同的光表现为不同的颜色，如表 2 所示。不同波长的单色光组合也能产生不同的颜色，我们看到的白色阳光就是由各种色光组成的。人类的眼睛正是通过这一波段的电磁波，获得了外部世界的大量信息。
师：请同学们阅读教材中有关紫外线的内容。
师：人眼看不到比紫光波长更短的电磁波。在紫光之外，波长范围为 5 〜 370 nm 的电磁波是紫外线。紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。因此，可以利用紫外线灭菌消毒。
太阳光中有许多紫外线，人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康状况。但过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。许多物质在紫外线的照射下会发出荧光，根据这一点可以设计防伪措施。
师：请同学们阅读教材中有关 X 射线和 γ的内容。
波长比紫外线更短的电磁波就是 X 射线和 γ 射线了。人们用 X 射线管来产生 X 射线。
X射线对生命物质有较强的作用，过量的 X 射线辐射会引起生物体的病变。 X 射线具有很强的穿透本领，可以用来检查人体的内部器官，帮助医生判断人体组织是否发生了病变。
在工业上，利用 X 射线检查金属构件内部的缺陷。机场等地进行安全检查时， X 射线能轻而易举地探测到箱内的物品。
波长最短的电磁辐射是 γ 射线，它具有很高的能量。γ射线能破坏生命物质。把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。γ射线的穿透能力很强，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
STSE
人类探索自然奥秘的活动从来没有停止过。 20 世纪，“外星人”成了科幻小说的主题之一。 1960 年美国国立射电天文台执行了一项计划：寻找“外星人”。他们使用一台直径 26 m 的射电望远镜，接收 21 cm 波长的无线电信号。宇宙中最多的元素是氢，21 cm 波长是氢原子辐射的波长之一。如果存在着任何智慧生物，他们都会对氢元素作透彻的研究。同年 4 月 8 日，这架射电望远镜开始搜索。遗憾的是，至今没有发现什么有价值的信息。研究人员又在 1972 至1975 年用两台直径更大的射电望远镜和更精密的仪器，在同一波段对 660 颗与太阳类似的恒星进行无线电监听，结果仍然没有新的发现。
视频播放
师：我国在贵州建造的世界最大的球面射电望远镜 FAST 正在开展对地外文明的探索。我们一起来看个短片来了解一下我国的FAST射电望远镜。
除了千方百计接收来自太空的“外星人来电”之外，地球上的人也主动向宇宙发射过几次无线电信号。 1974 年 11 月 16 日，设在波多黎各的一个天文台用波长 12.6 cm 的调频电磁波第一次向银河系发送了人类对外星人的问候。
时至今日，人们虽然已经发现了太阳系外的行星，但还没有找到地外文明。目前已知的文明星球只有一个 —— 地球。生活在地球上的人们应该更加爱护自己的地球母亲。
本课小结
师：这节课我们共同学习了什么是电磁波谱及其组成，详细了解了它们各自的特点和应用。
三体小说的作者刘慈欣说过，人类文明的历史，就是一部不断探索未知的历史。而未知，是宇宙中最吸引人的地方。希望同学们在探索中快乐学习，谢谢观看！再见。