第2节 电磁波的海洋
整体设计
电磁波，看不见摸不着，却实实在在地存在于我们的周围，改变着我们的生活方式。它给我们带来了极大方便的同时，也不容忽视地影响着我们的健康。因此设计本节课时，除了讲析电磁波的产生条件和传播途径以外，还补充了电磁污染的知识，使学生能从不同角度认识同一问题，并从自身及他人健康角度出发，给予生活中的合理化建议。同时，这样处理也可体现物理学科来源于生活又服务于生活的宗旨。
“电磁波是怎样产生的”是本节的重点知识，要让学生理解透彻，成功的实验是突破的关键。因此，要先组织学生阅读演示实验的文字部分，要求他们总结出实验进行的步骤和实验时需要观察的现象。为进一步鼓动学生的探究热情，可以请一名学生上台代为演示。这个实验是从观察者“听”的角度去做的，为进一步证实电磁波的产生条件，还可以补充做一个实验，即从观察者“看”的角度去做，实验时可借助于手机来电时对屏幕画面形成的干扰。实验结束之后，立即组织学生总结实验结论。
“电磁波是怎样传播的”是本节的重难点知识，设计时注重跟声音的传播需要介质作对比，且“声音不能在真空中传播”的实验是研究电磁波的传播条件的实验基础。因此，教师出示实验器材后，要让学生说出每件器材有何用途，小组讨论后确定实验步骤和应该观察的实验现象，再由两名学生来完成本次实验。这样做还是基于锻炼学生动手能力、协作能力方面的考虑，当然此举更能激发学生的实验热情。后边的知识，需要教师作必要的阐释，点明“所有的电磁波传播速度是一样的，且波长与频率成反比。”
任何事物都有两面性，电磁波也不例外。因此十分有必要让学生了解有关电磁污染的相关知识，以及如何积极采取措施，把电磁波对我们的危害降到最低，以保证我们身体的健康。
教学重点：电磁波的产生、传播。
教学难点：使学生切切实实体验到电磁波的存在。[来源:Zxxk.Com]
教学方法：以学生自学为主，结合教师提问和点评的自主性学习。
课时安排：1课时
三维目标
一、知识与技能
1．了解电磁波的产生和传播；
2．知道光是电磁波，电磁波在真空中的传播速度；
3．知道波长、频率和波速的关系。
二、过程与方法
1．通过演示了解电磁波的存在，电磁波在真空中的传播；
2．通过观察图表，认识电磁波在不同波段有不同的作用。
三、情感态度与价值观
体验电磁波是一种物质，电磁波是真实存在的。
课前准备
多媒体课件、电池一节、收音机一台、导线一根、真空罩一个、抽气机、手机两部。
教学设计
[导入新课]
方案1：创设情境，引入课题
情境创设：如图1、2、3所示，请同学们说出它们分别是什么东西。(以图片形式展示出收音机、电视机、手机、电磁炉、微波炉、电视塔上的天线等)
提出问题：科技的发展日新月异，人们的生活变得越来越丰富多彩。同学们知道这些东西是靠什么来工作的吗？



图1　收音机、电视机和手机　 　图2　电磁炉和微波
炉


图3　电视塔的天线
学生思考后回答。
总结：电磁波既可以传递信息又可以加热食品。收音机里的声音就是电磁波传递来的；电视机里的声音和图像也是电磁波传递来的；还有手机也是靠电磁波来传递信息的。电磁炉和微波炉是电磁波用来加热食品的家用电器。我们见到的天线既可以发射电磁波，也可以接收电磁波。那么电磁波是如何产生的呢？我们来看以下的实验。
方案2：启发思考，导入新课
教师打开收音机请同学们听一段广播；用手机打一个电话。之后设问：刚才我们听到的广播信号是通过什么传播过来的？用手机打电话时，是什么东西传递着双方的声音？学生思考后回答，就此引入新课。
[推进新课]
一、电磁波的产生
1．探究实验，感受新知
教师活动：①准备好收音机、干电池、导线。
②组织学生阅读演示实验的内容，找出演示实验的步骤和实验时需要观察的现象分别是什么。[来源:学科网ZXXK]
③请
学生回答以上的两个问题后，请一名学生上台来做演示实验。
(教学说明：如此处理能改变学生只被动听课的局面，活跃课堂气氛。同时锻炼学生组织实验的能力和临场不乱的胆量。)

学生活动：①阅读演示实验的内容，找出演示实验的步骤和实验时需要观察的现象。
②组内交流后，在课堂上发言，回答以上两个问题。
③上台做演示实验，并一起分析现象得出结论。
总结:如右图所示,实验中,导线的一端与负极李接,另一端与正极摩擦,则导线中会产生时断时续的电流,听到收音机中发出”咔咔”声,说明收音机的天线收到了导线中产生的电磁波.与水波、声波的形成李似，导线中电流的迅
速变化会在空间激起电磁波。电磁波就像货车一样，可以把声音和图像信息传输到远方。


2．即学即练(课件展示问题)
①当你打开或者关闭电灯时，你会从附近收音机中听到“喀、喀”的杂音，这杂音是由于电路______时发出的______被收音机接收而产生的。
②在雷雨天，可在收音机中听到“咔、咔”声，这说明在______时也向周围空间发出__________。[来源:学科网]
③打开或关闭照明电灯时，会在旁边的电视机中听到“喀、喀”的声音，针对这种现象，下列说法错误的是(　　)
A．电视机相当于一个电台，电灯是一个接收装置
B．电灯相当于一个电台，电视机是一个接收装置
C．电灯打开或关闭时，向外发射电磁波，被电视机所接收
D．只要导体中有迅速变化的电流，这个导体就会产生电磁波，它就相当于一个电台
答案：①通断　电磁波　②打雷　电磁波　③A
二、电磁波是怎样传播的
1．展示材料：教师拿出真空罩、抽气机、两部手机。
设问：刚才的两个实验中，一部手机能够收到另一部手
机的信号，说明电磁波能不能在空气中传播？那么用什么方法判断一下电磁波能否在真空中传播呢？
学生活动：①组内讨
论后，确定真空罩、抽气机、手机的用处和用法。
②确定实验步骤和实验中注意观察的现象。
③两名学生自愿上台，向同学们进行演示。
④台下同学仔细观察实验现象，讨论并得出结论。
总结：在真空罩中的手机屏幕闪烁，显示已经收到罩外手机发送的信息，说明电磁波是可以在真空中传播的。可是听不到手机的振铃响，说明声音不能在真空中传播。因此到了月球上的宇航员无法像在地球那样面对面谈话，只能通过无线电交谈。
2．阅读电磁波谱（如右图所示）及其相关的文字介绍，你能从中获取什么信息？



教师活动：①组织学生阅读相关文字，然后回答下面的问题。
②学生自学过程中，教师巡回指导，注意纠正学生的偏差和错误。
③自学结束后，找几名学生分别回答提出的问题，(学生进行回答的同时，教师进行板书)同时在回答每个问题之后，其他小组的学生如有异议可进行补充订正。所有学生都不确定的答案，由老师来个“魅力精讲”，即老师利用流畅、富有感染力的语言，切中要点地进行讲析。
问题展示：(用课件展示问题)
①电磁波在真空中的传播速度是多少？这个数值跟以前学过的什么的速度相同？
②光是不是一种电磁波？
③电磁波家族中，所有的电磁波传播速度是否相同？
④波速、波长、频率三者之间的关系，可以用什么公式来表示？
⑤频率的单位有哪些？哪个是国际单位？它们之间的换算关系是什么？
学生活动：[来源:学科网ZXXK]
①阅读相关的内容，自主寻找问题的答案。
②拿自己不太确定的问题，跟组内同学交流。
③在课堂上发言，阐述自己的观点。
总结：光是电磁波家族中的成员之一，所有电磁波在真空中的传播速度都是一样的，即大约30万千米每秒，是宇宙间物质运动的最快速度。电磁波频率的国际单位是赫兹，另外还
有两个常用单位，即千赫和兆赫。电磁波的波速c，等于波长λ和频率f的乘积，即c＝λf。波速不变，波长跟频率成反比。也就是说，波长越长的电磁波，频率越小；波长越短的电磁波，频率越大。用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫到数百兆赫的那一部分，叫做无线电波。
(教学说明：另外，关于“电磁波的传播”这一知识点，也可以采用如下的处理方法：①教师先请学生回忆声音的传播需要介质的实验是如何进行的。把正在响铃的闹钟，用塑料袋包好，放入盛水的水槽中，仍能听到铃响，说明液体可以传播声音。②再请学生回忆声音不能在真空中传播的实验是如何进行的。把正在响铃的闹钟，放到真空罩内，抽净里面的空气，外面只能看到铃锤动，却听不到声音，说明真空中不能传播声音。③请学生设计一个实验，用到什么器材，怎样做，可以证明电磁波能在真空中传播？)
3．知识拓展，链接生活(在讲授本部分知识时，如果能找到一个或几个受电磁污染的案例，效果会更好)
我们生活在电磁波的海洋中。电磁波在带给我们有用信息，给我们的生活提供便捷服务的同时，也悄悄地影响着我们的身体健康。目前科学家们把电磁波对我们生活的不良影响，统称为电磁污染。如何有效防止电磁波对我们身体产生的不良影响，成为全球关注的焦点。
“电磁污染”是指各类电器，如电脑、手机、微波炉、电磁炉、冰箱、空调、电视机、音响、电热毯等在工作过程中，发射出功率相对较小的无线电频率，可能会带来不同程度的电磁辐射污染，影响人体健康。
环保专家认为，人体长时间处在电磁辐射下，容易产生失眠、嗜睡等植物神经功能紊乱症状，还可能伴有白细胞减少、视力下降、心电图改变、免疫力差等。一般在高压变电站、电台、电视台、雷达站和发射塔等机构工作的人员，经常使用各种电器的人员，孕妇、儿童、老人和伤病员以及长时间使用手机的人较易遭到电磁辐射污染。
为了避免“电磁污染”，专家提出如下建议：一是要自觉遵守国家标准，正确使用电脑、手机、微波炉等办公设备和家用电器。二是电器摆放不能过于集中。在卧室中，要尽量少放，甚至不放电器。三是电器使用时间不宜过长，尽量避免同时使用多台电器。此外，在日常饮食上，应多吃胡萝卜、西红柿、海带、瘦肉、动物肝脏等富含维生素A、C和蛋白质的食物，加强肌体抵抗电磁辐射的能力。
4．即学即练(课件展示问题)
(1)比较常见的光、无线电波以及激光在真空中传播速度的大小，可以知道(　　)
A．光速大　　　B．无线电波速度大　　C．激光速度大　　　D．一样大
(2)宇航员在月球上可以用电磁波来通信，由此可以说明电磁波可以在______中传播。电磁波在真空中的传播速度大约是______ km/s，是宇宙间物质运动的______速度，与真空中光的传播速度相同，由此可知光也是________。
(3)关于电磁波和声波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波和声波都可以在真空中传播
B．电磁波和声波的传播速度等于光速
C．电磁波和声波都可以传递信息和能量
D．电磁波和声波的波长越长，频率越大
(4)关于电磁波，下列说法中正确的是(　　)
A．电磁波的传播速度比光速小
B．电磁波在真空中不能传播
C．微波、无线电波、红外线、紫外线都属于电磁波
D．根据公式c＝λf可以推断频率越高的电磁波，波速越大
(5)由地面向月球发射无线电波，电波达到月球并返回地面共需2.56 s，月球与地球之间的距离是______ m。
答案：(1
)D　(2)真空　3×105　最大　电磁波　　(3)C　(4)C　(5)3.84×108
[课堂总结]
1．变化的电流可以产生电磁波。
2．电磁波既可以在介质中传播，也可以在真空中传播。
3．电磁波家族中，所有电磁波的
传播速度都一样快，即c＝3×108 m/s。
4．波速、波长、频率的关系公式为：c＝λf。
5．用于广播、电视和移动电话的电磁波频率为数百千赫到数百兆赫，叫做无线电波。
[布置作业]
“动手动脑学物理”的1、3题。
板书设计
二、电磁波的海洋


活动与探究
[课题]从波形图算出其频率和波长
[内容]如图是某电磁波在10－5 s内传播的波形图，请在图中标出一个波长的长度，并算出其波长和频率。

　　　　　　

[过程]我们已经知道波长、频率、波速之间的关系，那么怎么才能根据所给的图计算出波长、频率呢？要想计算出来，就必须知道如下知识：
1．频率是每秒内电流振荡的次数。
2．波长：电流每振荡一次，就会出现一个波峰(或一个波谷)，相邻波峰或波谷的距离为波长。
3．从图中可以看出有三个波峰：故
f＝＝ Hz＝3×105 Hz。
4．根据v＝λf可得：λ＝＝＝103 m。
[结果]频率是3×105 Hz，波长是103 m
设计反思
本节课有两个知识点，即电磁波的产生条件和传播条件，电磁波虽然实实在在地存在于我们周围，可它们却是看不到摸不着的，因此设计本节课，就采用了一种物理研究方法——转换法，即把变化的电流产生的电磁波，转换成听到收音机里的“喀喀”声，为了使其更加真实可信，设计时，补充了一个课本上没有的实验，把手机来电时产生的电磁波，转换成对屏幕画面的影响，这个实验学生可以看得见，具体可感。电磁波的传播条件的研究，采用对比的方式，由学生组内讨论设计，制定实验步骤，由学生来完成演示。这样全程下来，学生设计实验的能力、动
手实验的能力、团结协作的能力、即兴表达的能力都不同程度地得到了锻炼。
参考资料
一、什么是电磁污染
电场和磁场的交互变化产生电磁波。电磁波向空中发射或汇汛的现象，叫电磁辐射。过量的电磁辐射就造成了电磁污染。电磁污染是指天然的人为的各种电磁波的干扰及有害的电磁辐射。由于广播、电视、微波技术的发展，射频设备功率成倍增加，地面上的电磁辐射大幅度增加，目前已达到直接威胁人体健康的程度。[来源:学科网]
电磁污染包括天然和人为两种来源。
天然电磁污染是某些自然现象，如雷电引起的。火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴会产生电磁干扰。天然电磁污染对短波通讯干扰尤为严重。
人为电磁污染源包括：脉冲放电，如火花放电；工频交变电磁场，如大功率电机、变压器、输电线附近等；射频电磁辐射，如广播、电视、微波通讯等。
二、哪些地方的电磁辐射容易超标
(1)电脑0.6～1.5米的距离内；
(2)居室中电视机、音响等家电比较集中的地方；
(3)工、科、医的电气设备及VDT周围；
(4)广播电视发射塔周围；
(5)各种微波塔周围；
(6)雷达周围；
(7)高压变电线路及设备周围。
三、电磁污染对人体的危害
1．电磁辐射是心血管疾病、糖尿病、癌突变的主要诱因。
2．电磁辐射对人体生殖系统、神经系统和免疫系统造成直接伤害。
3．电磁辐射是造成流产、不育、畸胎等病变的诱发因素。
4．过量的电磁辐射直接影响大脑组织发育、骨髓发育、视力下降；肝病，造血功能下降，严重者可导致视网膜脱落。
5．电磁辐射可使男性性功能下降，女性内分泌紊乱，月经失调。
四、防护建议
1．老人、儿童和孕妇属于电磁辐射的敏感人群，在有电磁辐
射的环境中活动时，应根据辐射频率或场强特点，选择合适的防护服加以防护。建议孕妇在孕期，尤其在孕早期，应全方位加以防护，对于电磁辐射的伤害不能存有侥幸心理。
2．在手机对人体的危害还没有定论的情况下，在手机上装个免持听筒对话器是一个比较安全的选择。当然，最好的做法还是建议您在非紧急情况下尽量不要使用手机。
3．最好不要使用电褥子，如果确实需要使用，可以在电褥子上面铺一个具有屏蔽作用的床单，可以向防辐射产品生产企业联系购买。
4．少用微波炉，冰箱不宜放在卧室里，尽量离头部远一点。合理使用电器设备，保持安全距离，减少辐射危害。注
意多食用富含维生素A、维生素C和蛋白质的食物，加强机体抵抗电磁辐射的能力。
5．平时注意了解电磁辐射的相关知识，增强预防意识，了解国家相关法规和规定，保护自身的健康和安全不受侵害。我们日常生活中碰到的广播、电视效果突然变差，几乎都是电磁干扰造成的。此外，电磁污染还对人体健康造成伤害。
五、金属能屏蔽电磁波吗
当然可以。导电的金属能对电磁波产生反射、吸收和抵消等作用，
从而起到减少电磁波辐射的作用。不过当然不是随便什么金属都能起到屏蔽作用的。
(1)当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。
(2)当
干扰电磁波的频率较低时，要采用高磁导率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。
(3)在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。同时还要求是整个屏蔽体表面必须是导电连续的，本且是不能有直接穿透屏
蔽体的导体。这样才能起到良好的屏蔽作用。
除了金属，只要是导电良好的材料都可以作为电磁屏蔽。比如：导电橡胶、金属网、有机导电材料等。