2022年高三物理 第二十章 光的波动性 三、光的电磁说(第一课时)

2022年高三物理 第二十章 光的波动性 三、光的电磁说(第一课时)本节教材分析本节内容首先提出了光的电磁说及其产生的理论背景和实验事实依据，介绍了红外线、紫外线、X射线等不同频率电磁波的特征和应用，在此基础上，进一步介绍了电磁波谱及不同电磁波的产生机理及特征，这一节内容大多数属于常识性介绍性的，但对开阔学生视野，加深对光的本性和电磁波的全面认识很有帮助.根据这一特点，在教学中宜采用有利于调动学生积极性和主动性的方式进行，可采用自学、讨论、总结等生动活泼的方式进行，既活跃课堂教学，又有利于培养学生的能力.讲述光的电磁说时要着重说明光的电磁说提出的背景和它的事实依据，还要着重说明提出光的电磁说的重要意义在于使人们认识到光波与机械波有本质的不同，光的电磁说揭露了光现象的电磁本质，把光和电磁统一了起来.对红外线、紫外线、X射线的讲述，要让学生抓住主要特征和它们的应用，并尽可能联系生产生活中的实例.要使学生理解不同频率范围的电磁波，它们本质上是相同的，它们的行为服从共同的规律，但因为频率的不同又各自具有某些特性.教学目标一、知识目标1.知道电磁说的内容以及提出的背景和它的事实依据.2.知道可见光是一定频率范围的电磁波以及红外线、紫外线、X射线等不同频率的电磁波的特点.3.知道电磁波谱及其包含的各种电磁波的产生机理.二、能力目标1.通过查阅与电磁波谱中各种频段波的应用相关的资料，培养学生收集信息，加工处理信息的能力.2.通过讨论，培养学生应用所学知识解决生产生活中遇到的问题的能力.三、德育目标通过学习使学生感受到科学的巨大作用，培养为科学技术的发展贡献自己力量的品质.教学重点红外线、紫外线、伦琴射线的特点及应用.教学难点电磁波产生的机理.教学方法通过学生自学和共同交流学习，归纳总结出电磁波的性质特点，在应用中深化认识和理解.教学用具电视机遥控器、紫外线验钞机、X光片、学生收集到的有关资料（包括软盘资料）.课时安排1课时教学过程一、引入新课二、新课教学师课前我们已经安排同学们阅读了光的电磁说，先请同学们回答下列问题（投影）.（一）光的电磁说问题：光的干涉和衍射现象无可怀疑地证明了光是一种波，那么光是什么性质的波呢？生光是一种电磁波.师能提供一些证据吗？生第一，麦克斯韦预言了电磁波的存在并在理论上得出电磁波在真空中的传播速度是3.11108 m/s，而当时测得的光速为3.15108 m/s，两者很接近.第二，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，并测出了实验中电磁波的频率和波长，求出了电磁波的传播速度，发现电磁波的速度确实与光速相同.(二）红外线、紫外线、伦琴射线师很好.根据光和电磁波的传播速度相同，我们可以确信光是一种电磁波，那么光在电磁波家族中排在什么位置呢？其实在电磁波中能够引起人的眼睛视觉的只是一个很窄的波段，称为可见光，在此之外还有红外线、紫外线、伦琴射线等，下面请同学们根据自己的阅读，一起来填写下表：（学生表述，教师填写）红外线紫外线伦琴射线发现者（英）赫谢耳（1800年）（德）里特（1801年）（德）伦琴（1895年）来源一切物体都辐射一切高温物体发光中含有X射线管波长约770 nm106 nm约5 nm400 nm比紫外线更短特点及作用温度越高，辐射红外线越强热作用化学作用杀菌、消毒、荧光效应穿透本领很大应用红外线遥感勘测地热寻找水源估计农作物长势红外摄影热图红外线遥控加热物体烘干油漆谷物烤制食品照射荧光物质发光防伪促进人体合成维生素D防止诱发皮肤癌杀菌消毒检查金属部件砂眼、裂纹透视人体师我这里有几个日常用具，请大家来说说它们各自应用哪种电磁波，并说说相关原理（出示遥控器、验钞机、X光片）（因为阅读了课本，结合日常生活经验，学生的回答很好，基本上能结合射线的性质叙述出几种用具的大致原理，气氛热烈）师课本还给出了X射线管的工作原理图，请大家对照图回答下面几个问题：（投影问题及课本图2015）1.灯丝电源有什么作用？2.“高压电源”为什么要用“高压”？电源极性如何？生灯丝电源可使灯丝加热产生电子，用这些电子轰击对阴极产生X射线.“高压”电源的作用是使电子加速时获得更高的能量，因为要使电子加速，所以高压电源右端应为正极.师分析得很好，下面我们来给电磁波家族的成员按照波长排序.（三）电磁波谱（对照课本图2016，引导学生大致了解各波段的波长范围以及应用，并且了解这一范围不是绝对的.说明无论波长如何，从无线电波到射线，都是本质上相同的电磁波，它们的行为服从相同的规律.）师不同的电磁波产生机理不同，大家通过课前阅读应能从中找到一点规律，哪位同学能来谈谈？生自由电子的周期性运动就可以产生无线电波，而红外线、可见光、紫外线只要原子的外层电子受激发就可以产生，伦琴射线要使原子的内层电子受激发才能产生，相对越来越难，而射线要原子核受到激发才能产生，更难了.师说得很好，从产生难度上讲虽然不很准确，但这样可以帮助我们记忆不同电磁波的产生机理，值得借鉴.师下面我们再来研究一下各种电磁波的波动性.生我觉得波长越长的波波动性越显著，所以越容易表现出干涉、衍射等现象，像无线电波.而波长越短的波要观察到它们的干涉、衍射就比较困难，像伦琴射线，射线等.师很好，下面我们根据课前的安排，进行分组交流，请各小组将本组同学收集的相关资料介绍给大家，同学们一起讨论.（四）电磁波的应用（学生代表阅读介绍资料，教师提炼总结板书，调动学生积极性.）第一组：红外线应用红外线热辐射能力穿透能力 应用 红外线通讯 红外测距仪红外线辐射计红外定位器红外线扫描仪红外瞄准镜红外线光谱分析红外望远镜红外探测器红外线摄影红外遥感技术红外线疗法红外制导第二组：紫外线穿透能力不强易被某些物质吸收 应用：杀菌消毒诱发突变治疗皮肤病、软骨病紫外线疗法紫外线显微镜紫外线固化涂料日光灯第三组：X射线具有很强的穿透性易被某些荧光物质吸收发生荧光 应用： X光透视肺结核、胃溃疡、骨折、脑肿瘤等CT技术（计算机体层扫描技术）检查器官组织病变ZK）本节课我们通过课前阅读，了解了光的电磁说的内容及理论论据红外线、紫外线、伦琴射线课堂归纳、加深了对红外线、紫外线、伦琴射线的认识交流拓展了电磁波的应用的知识视野激发了献身科学的热情三、小结四、布置作业1.课本练习三2.从科普刊物上收集整理有关电磁波应用的信息，从手边的讲义资料中查找相关习题分组讨论交流.五、板书设计（一）光的电磁说内容：光是一种电磁波依据：电磁波在真空中速度与光速相等（二）红外线、紫外线、伦琴射线参见投影表格（表201）伦琴射线管（三）电磁波谱组成：波长次序：产生机理：干涉、衍射本领（四）电磁波的应用板书上述三组材料六、本节优化训练设计1.对光波的叙述正确的是A.光波与机械波本质上是一致的，它们都必须在介质中传播B.在打开或关闭日光灯时，会听到附近收音机里发出“喀嚓”声，这是因为收音机接收到光波导致的C.可见光波在电磁波谱中对应波长范围最宽D.红外线、可见光、紫外线中，红外线最易发生衍射现象2.对于红外线的作用和来源，下列叙述不正确的是A.一切物体都在不停地辐射红外线B.红外线有很强的荧光效应C.红外线最显著的作用是热作用D.红外线的波长比伦琴射线长3.计算波长是0.1 nm的X射线和波长为500 nm的绿光的光子能量（用电子伏特作单位）4.红光的频率为4.81014 Hz,试计算红光光子的动量.参考答案：1.D 2.B3.1.24104 eV,2.49 eV4.1.0610-27 kgm/s