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2019-2020年高三物理 第二十章 光的波動性 三、光的電磁說(第一課時) ●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)生的理論背景和實驗事實依據(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，進一步介紹了電磁波譜及不同電磁波的產(chǎn)生機理及特征，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識很有幫助. 根據(jù)這一特點，在教學(xué)中宜采用有利于調(diào)動學(xué)生積極性和主動性的方式進行，可采用自學(xué)、討論、總結(jié)等生動活潑的方式進行，既活躍課堂教學(xué)，又有利于培養(yǎng)學(xué)生的能力.講述光的電磁說時要著重說明光的電磁說提出的背景和它的事實依據(jù)，還要著重說明提出光的電磁說的重要意義在于使人們認識到光波與機械波有本質(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，但因為頻率的不同又各自具有某些特性. ●教學(xué)目標 一、知識目標 1.知道電磁說的內(nèi)容以及提出的背景和它的事實依據(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. 3.知道電磁波譜及其包含的各種電磁波的產(chǎn)生機理. 二、能力目標 1.通過查閱與電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 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)展貢獻自己力量的品質(zhì). ●教學(xué)重點 紅外線、紫外線、倫琴射線的特點及應(yīng)用. ●教學(xué)難點 電磁波產(chǎn)生的機理. ●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，在應(yīng)用中深化認識和理解. ●教學(xué)用具 電視機遙控器、紫外線驗鈔機、X光片、學(xué)生收集到的有關(guān)資料（包括軟盤資料）. ●課時安排 1課時 ●教學(xué)過程 一、引入新課 二、新課教學(xué) ［師］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3.11108 m/s，而當時測得的光速為3.15108 m/s，兩者很接近.第二，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，并測出了實驗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，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？其實在電磁波中能夠引起人的眼睛視覺的只是一個很窄的波段，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 特點及作用 溫度越高，輻射紅外線越強熱作用 化學(xué)作用 殺菌、消毒、熒光效應(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、驗鈔機、X光片） （因為閱讀了課本，結(jié)合日常生活經(jīng)驗，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問題：（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獲得更高的能量，因為要使電子加速，所以高壓電源右端應(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)生機理不同，大家通過課前閱讀應(yīng)能從中找到一點規(guī)律，哪位同學(xué)能來談?wù)劊? ［生］自由電子的周期性運動就可以產(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確，但這樣可以幫助我們記憶不同電磁波的產(chǎn)生機理，值得借鑒. ［師］下面我們再來研究一下各種電磁波的波動性. ［生］我覺得波長越長的波波動性越顯著，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，進行分組交流，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 紅外定位器 紅外線掃描儀 紅外瞄準鏡 紅外線光譜分析 紅外望遠鏡 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 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 紫外線顯微鏡 紫外線固化涂料 日光燈 第三組： X射線 具有很強的穿透性 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)（計算機體層掃描技術(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、倫琴射線的認識 交流 拓展了電磁波的應(yīng)用的知識視野 激發(fā)了獻身科學(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)習(xí)題分組討論交流. 五、板書設(shè)計 （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 1.對光波的敘述正確的是 A.光波與機械波本質(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，會聽到附近收音機里發(fā)出“喀嚓”聲，這是因為收音機接收到光波導(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4.81014 Hz,試計算紅光光子的動量. 參考答案：1.D 2.B 3.1.24104 eV,2.49 eV 4.1.0610-27 kgm/s