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第四章
电磁振荡与电磁波
CONTENTS
目录
本章教材概述
01
第一节电磁振荡
02
第二节电磁场与电磁波
03
第三节无线电波的发射和接收
04
第四节电磁波谱
05
新课程标准要求
2.3.1初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解场的统一性与多样性，体会物理学对统一性的追求。
2.3.2通过实验，了解电磁振荡。
2.3.3知道电磁波的发射、传播和接收。
2.3.4 认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。
本章教材概述
BRAND INTRODUCTION
01
本章是在电磁感应与交变电流的基础上，再来介绍电磁场与电磁波的相关知识。
学生在必修第三册的学习中，已经对电磁场与电磁波有所了解，因此本章侧重在电磁学知识的基础上，结合学生已经学习的机械波和光波的相关知识，对电磁场和电磁波的内容进行较为深入的介绍。
教材按照从电磁波的产生、发射和接收，到电磁波的应用的顺序展开教学内容。
首先，通过介绍电磁振荡为电磁场的引入做好铺垫。通过振荡电路的演示实验，帮助学生获得振荡电路的初步感性知识，在此基础上运用电容器充电、放电现象与电感线圈的自感现象对电磁振荡产生振荡电流的原因做了定性的分析，并进一步从能量转化的角度突出振荡电路产生振荡电流的实质，并明确周期和频率等描述振荡电流的物理量。
其次，在电磁振荡的基础上，从能量的角度提出问题，引出电磁场与电磁波的概念。在回顾必修第三册中学过的麦克斯事关于电磁场和电磁波的基本观点之后，还专门介绍了赫兹实验对电磁波预言的验证。
再次，教材又具体讲解了无线电波的发射和接收，并介绍了一些专业技术名词
最后，对于电磁波谱这部分内容，介绍了不同频率范围的电磁波服从电磁波的共同规律，但因为频率的不同又各自具有某些特性。根据课程标准的要求，教材对电磁波的各个波段及其应用都做了具体的介绍。特别是通过对雷达和移动电话等实例的介绍。
在本章的编写中，还注意了以下问题。
1.通过对电磁场和电磁波的进一步介绍深化对场的认识
场作为物理学中的一个重要并且深刻的概念，学生理解起来有相当的难度。
因此，教材从必修第三册的电场、磁场、电磁感应、电磁波的介绍开始就进行了逐步的深入。
在本章将电磁场的概念进行了综合与深化，特别突出了场的统一性。教材在本章对电磁场理论的介绍中，
首先通过章首语杨振宁先生的话指出：“这一发现把物理学中关于电、磁、光之间的关系整个地改观了。”
然后在回顾变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场这两个基本假设之后，通过电磁场和电磁波的概念，将电场与磁场统一起来。对电磁场物质性的介绍还渗透了理性思维的培养。电磁场的物质性是通过电磁场与能量的密切关系展现的，教材较为详细地介绍了振荡电路的能量转化过程和电磁波的能量，从而明确实物和场是物质存在的两种形式。
最后，还通过赫兹实验所揭示的电磁波的传播速度，说明了电磁现象通过场以有限的速度传播。
此外，还需要注意的是，教材在介绍电磁振荡和电磁波的过程中，特意增加了与机械振动和机械波的类比。这种类比有助于学生通过已经学习过的力学知识理解相应的电磁学知识。
2.通过对麦克斯韦电磁场理论建立过程的介绍，展示物理学的探索过程
现有的物理学知识都是人类在与物理世界的长期对话中，经过无数的曲折与反复，进行抽象概括而获得的。
对现有知识的历史考查，可以把发现过程放在更真实的背景下，让学生了解科学问题是如何提出并得到解决的，相应的概念和定律是如何萌生、提炼和发展的，从而达到对知识本质的深入理解。
3.电磁波的相关应用贴近社会生活，能激发学生的学习兴趣
本章内容涉及很多与电磁波相关技术的实现，既有电磁振荡的产生、无线电波的发射和接收
等实验与技术内容，又包括各个波段电磁波的应用这样贴近学生生活的内容。
本章内容注意在介绍清楚技术原理的基础上，与实际情况相结合，激发学生的学习兴趣。
例如，教材通过“做一做”栏目，让学生了解手机中经常使用的Wi-Fi和蓝牙功能，并通过调查它们各自所使用的电磁波的频率，体会物理知识对生活中实际问题的影响。
再例如，教材在“电磁波谱”一节，涉及雷达、射电望远镜、红外摄影、彩虹等大量生产生
活中的技术与现象，节首的“问题”栏目则是从紫外波段拍摄到的太阳引入，也可以激发学生的
4.结合电磁波技术的应用，展现科学的世界观与人文情怀
科学技术的发展并不是孤立的，而是与社会其他系统（比如政治、经济、文化、教育等）有一定的相互作用。
人类在这个世界上，主要是通过对自然的认识和利用，求得自身的生存和发展。在科学技术高度发展的今天，科学技术影响到社会生活的方方面面。我们的教育要使学生了解如何掌握科学技术的应用方向，以有益而非有害的方式使用这种力量。
因此，教材先介绍麦克斯韦在理论上预言了电磁波，再介绍赫兹在实验上证实了电磁波的存在，然后介绍电磁波在现代社会生活中的应用，把学生的视野扩展到科学技术给社会生活带来的巨大变化上。这样，以具体的历史发展为线索，展示科学带来的技术发展，促进社会生活的变化。
除此以外，教材通过章首的旅行者1号探测器拍摄地球照片的故事，不仅介绍了电磁波在空同探索中的巨大作用，而且展现了宇宙的宏大和地球的渺小，帮助学生建立更加完整的世界观，渗透对宇宙的敬畏，同时珍惜地球这个人类的家园。与此对应，在章末的“STSE寻找地外文明”中做出呼应：“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。”
课时安排建议
第1节电磁振荡 2
第2节电磁场与电磁波 1
第3节 无线电波的发射和接收 1
第4节电磁波谱 1
第一节电磁振荡
BRAND INTRODUCTION
02
电磁振荡教学目标
（1）通过实验，了解电磁振荡。知道LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化情况及电场能与磁场能的转化情况。知道电磁振荡的周期与频率，会用其分析、解释有关的简单问题。
（2）经历从机械振动到电磁振荡的类比过程，体会类比推理的方法。经历分析电磁振荡周期与L、C关系的过程，体会定性分析推理的方法。
（3）经历实验观察电磁振荡中各物理量的变化过程，体会实验在物理观念形成过程中的作用。
2.教材分析与教学建议
本节内容是本章的重点和难点。
虽然电磁波与我们的生产生活密切相关，学生也已经有了机械振动、机械波和光波的有关知识，对电磁场与电磁波也有了初步了解，但是学生对电磁波是如何产生的并不清楚。
所以，教材从演示实验着手，使学生获得一些感性认识后再学习LC振荡电路和振荡电流。
教材从电磁感应和电容器的相关知识入手，对各个阶段的电流、电荷量、电场强度和磁感应强度的变化规律进行了定性分析。
然后通过类比机械振动，对电磁振荡中的能量转化过程进行了分析，从能量的观点指出振荡电流的物理性质，并介绍了阻尼和无阻尼振荡。
在本节最后讲了LC振荡电路的周期和频率，通过“思考与讨论”栏目中的问题引导学生定性分析影响振荡电路的周期和频率的因素，着重强调了周期、频率与自感系数、电容的关系。
引入LC振荡电路的目的是使学生对迅速变化的电流有具体形象的认识，不用做过多要求。
（1）问题引人
教材一开始以水波的形成引导学生回顾机械振动与机械波的关系，借此通过类比提出问题：“要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。
怎样才能产生这样的电流呢？”然后结合电磁感应和交变电流中的相关知识引导学生回答，可以通过线圈和电容组成电路来实现。
（2）电磁振荡的产生
教材从介绍LC振荡电路的组成并用电压传感器（或示波器）演示振荡电路中电压的波形开始，帮助学生获得振荡电路的初步感性认识。
实验电路简单直观，波形的变化容易使学生信服LC振荡电路中的电流是振荡电流，所以一定要做好演示实验。
需要注意的是，演示实验中用电压传感器或示波器取代了传统实验中的电压表或电流表，一方面是因为当电感不够大的时候，电表表针的摆动有可能并没有显示出振荡电流，而只是表针的自由振动；另一方面是电压传感器和示波器不仅可以显示出电流方向的变化，也可以记录电压大小的变化，从而为之后分析电路中能量的损失做好铺垫。
在演示实验的基础上，再结合教材中的图4.1-2，引导学生运用电容器充、放电现象与电感线圈的自感现象知识，对电磁振荡产生振荡电流的原因及各阶段中相关物理量的变化情况进行定性的分析。
在图中还特别通过竖排的方式，将电路的充、放电过程与电流和电荷量的变化图像对应，为学生理解振荡电流产生的原理提供形象化的帮助。
（3）电磁振荡中的能量变化
教材通过“思考与讨论”栏目中的问题引导学生类比机械振动，对电磁振荡中的能量转化过程进行重点讨论与分析，从能量转化的角度突出振荡电路产生振荡电流的实质。
教学中可以引导学生逐步分析教材图4.1-2甲中所示的电磁振荡过程，使学生明确何时电场能转化为磁场能，何时磁场能转化为电场能；何时电场能最大，何时磁场能最大。
电场能与磁场能之间的转化是由于电感线圈的自感作用和电容器的充、放电作用。
要启发学生从电磁感应的角度想清楚：为什么充好电的电容器开始放电时电路里的电流不能立刻达到最大值？电场能为什么不能立刻全部转化为磁场能？为什么电容器放电完毕时电路里的电流还要继续流动？
要建立起较完整的电磁振荡概念，就要让学生明确“电”不仅指电容器两极板上的电荷，也指该电荷产生的电场；“磁”指电感线圈中的电流产生的磁场。电磁振荡是这些电荷、电场、电流、磁场都随时间做周期性变化的现象。
对于阻尼振荡和无阻尼振荡，除按教材内容介绍外，还可以类比单摆的摆动进行说明。同时，还可以带领学生回顾演示实验中观察到的振荡电流的振幅变化（或者观察教材图 4.1-1乙)，
启发学生思考：
振幅为何在逐渐减小？
电路中损失的能量转化为什么能量？
如果能够适时地补偿能量损失，振幅又将如何？
在观察、思考和分析的过程中，可以加深对电磁振荡中能量转化过程的认识，进而思考转化中能量的损失，从而为下一节的问题提出做好铺垫。
此过程中还渗透了科学思维的培养，强化了能量观念的形成。
（4）电磁振荡的周期和频率
教材首先复习了周期和频率的定义，然后通过“思考与讨论”栏目引导学生思考和分析周期、频率与电感、电容的关系，以启发学生体会到：LC振荡电路的周期、频率由电路本身的特性（L、C的值）决定。
教材在让学生定性的思考后直接给出了周期和频率公式，并通过例题的形式体会公式的应用。
这两个公式的证明在中学不做要求，学生能通过实验现象的观察了解公式内容，了解实际生产生活中调节振荡电路频率的基本方法，能应用公式对有关问题进行简单的分析、计算即可。
此外，还要注意指出振荡电流是一种频率很高的交变电流，可以通过例题的求解结果让学生体会这一点。振荡电流很难用交流发电机产生，一般用LC振荡电路产生。
在演示实验中我们有意加大了电感线圈的电感L和电容器的电容C，从而使振荡电流周期变大（频率减小），以便观察。
无线电技术中所应用的振荡电流频率要高得多，多数使用晶体振荡器产生振荡。
第二节电磁场与电磁波
BRAND INTRODUCTION
03
电磁场与电磁波教学目标
（1）进一步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想。知道电磁波的概念。初步了解电磁场是物质的一种形式。会从电磁场的物质性与能量传播的观点解释电磁波的发射与接收。
(2）领会在发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法，体会赫兹实验证明电磁波存在的重大意义。
(3）了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。领会物理实验对物理学发展的基础意义。
2.教材分析与教学建议
本节内容也是本章的重点和难点内容。
在电磁振荡的基础上，从电磁振荡中能量转化的角度提出损失的能量有一部分会以电磁波的形式辐射出去，进而引出电磁波是如何产生的。电磁学的核心内容就是电磁场的概念和麦克斯韦电磁场理论，但这些内容非常抽象，在中学阶段学生很难完全理解，只能要求学生对电磁场理论有一个初步的定性了解。
教材突出了电磁场理论中最核心的内容：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场；变化的电场和磁场交替产生，传播出去形成电磁波。
需要注意的是，教材中还特别强调了“变化的磁场产生电场”和“变化的电场产生磁场”均是麦克斯韦的假设，并对后者通过旁批指出：“这个假设没有直接的实验做基础，它出于对自然规律的洞察力，是很大胆的，但却更具有创造性。”从而突出了麦克斯韦电磁场理论建立过程中的创新科学思维。
赫兹实验是验证电磁波是否存在的实验，它是检验麦克斯韦电磁场理论是否正确的试金石，因此也是物理学史上起奠基作用的经典实验。这个实验对学生认识物理世界、培养科学思维都能起到一定的作用。
在教学中，可以在赫兹实验结论的基础上引导学生体会场的多样性与统一性，在对电磁场物质性的分析、推理中渗透物理观念和科学思维的培养。
本节内容对学生来说比较抽象，学习起来有一定的难度。对麦克斯韦电磁场理论不要过多地展开，而应重点突出麦克斯韦的科学思维、赫兹实验、电磁波形成的条件以及对场的多样性、统一性和物质性的认识。
（1）问题引人
在上一节的学习中，通过演示实验观察到了振荡电路中的电压在逐渐减小（可以让学生再次观察教材图4.1-1乙），之后通过类比机械振动分析了电磁振荡中的能量变化情况，知道了在电磁振荡中损失的能量有一部分转化为了内能，还有一部分以电磁波的形式辐射到周围的空间中。
由此提出问题：这些电磁波是怎样产生的？
（2）电磁场
对于电磁场理论的核心之———变化的磁场产生电场，教材从电磁感应现象中随时间变化的磁场在线圈中产生感应电流谈起。
为了使学生容易理解此内容及教材图42-1。
是用来探知、显示电场存在的，线圈不存在时变化的磁场同样在周围空间产生电场。
要强调指出，麦克斯韦揭露了电磁感应现象的本质——变化的磁场产生电场。
对于电磁场理论的另一个核心——变化的电场产生磁场，在教学中应该突出其提出的依据和思想，即电和磁的对称性。
还可以以此作为切入点，进行对称性和类比方法的教育。
教师可以启发学生回忆学过的知识，有哪些问题是从对称的角度提出的。
例如，奥斯特发现电生磁后，法第从对称的角度出发提出磁生电的问题，最终发现电磁感应现象。
因为有前面的例子作铺垫，再引出当前的例子，就更加自然且具有说服力。
麦克斯韦继承了法拉第关于场是客观存在、电场与磁场统一的思想，根据电现象与磁现象的相似性和变化的磁场能产生电场，相信电场和磁场具有对称之美，经过反复思考提出一个假设：变化的电场产生磁场。有了这一步，麦克斯韦才能建立完整的电磁场理论。
教材中提出：“如果在空间某区域中有周期性变化的电场，就会在周围引起变化的磁场…·…·形成了电磁波。”
对于其中的“周期性变化”的理解，教学中不应统一要求，如果学生对此有疑问，可参考以下解释：
由E=AΦ可知，如果磁通量Φ均匀变化（即均匀变化的磁场)，则产生的电动势E是恒定的，在周围空间中形成的电场是恒定不变的，而一个恒定不变的电场不会继续激发磁场；反之，如果磁通量Φ是周期性变化的，则产生的电动势E也是周期性变化的，即在周围空间中形成的是周期性变化的电场，这种周期性变化的电场将在空间中又形成周期性变化的磁场……由此，周期性变化的电场和磁场交替激发，形成了一个不可分割的整体——电磁场，这个整体由近及远向外传播，就形成了电磁波。
（3）电磁波
教材在电磁场的基础上介绍了电磁波的概念。
在讲解电磁波的基本特点时要注意与机械波进行对比，使学生明确两种波的异同点。特别是电磁波可以在真空中传播的原因，电磁波在真空中的传播速度是光速c，以及光是一种电磁波。
教材图4.2-3展示的是电磁波传播的图像，由此可以获得对电磁波性质的一些认识，从而使学生获得电磁波的图景：
①电磁波在空间传播时，在任一位置上（或任意时刻）电场强度方向、磁感应强度方向和传播方向三者互相垂直；
②在电场强度为最大值的空间某一位置上，磁感应强度也为最大值（这一点的理由不必解释，只告诉学生是被理论和实验所证实的）；
③电磁波波速与光速相同，这是麦克斯韦从电磁场理论中所预言的。通过这一点，教师应指出科学理论的重大意义在于可以预见人类尚未认识的事实。
电磁波的存在是由麦克斯韦电磁场理论导出的必然结论。
在说明周期性变化的电场在周围空间产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场在周围空间产生周期性变化的电场，形成向外传播的电磁波时，要强调“周围空间”的含义。
即：变化的电场（磁场）产生的磁场（电场）不局限于变化的电场（磁场）所在处，而是向周围空间扩展出去。
在介绍赫兹实验时，应该使学生认识到赫兹对于物理现象的敏锐洞察力来自对基本理论的深入理解。
赫兹在实验室里检查仪器时偶然观察到感应线圈放电时发生的电火花，立即想到电火花是电磁波引起的。
在这个思想引导下，赫兹设计了如教材图4.2-4所示的实验装置，其中圆形开口状的导线环是根据电磁感应现象设计出来的，导线环成了电磁波的检测器。
正如赫兹设想的那样，实验获得了成功。电磁波从感应圈通过空间传到导线环，总需要一定的时间，因此第二个火花比第一个火花延迟出现，即检测器的火花和感应圈的火花不可能同时出现。
1888年赫兹终子测出了电磁波的传播速度，而且恰如麦克斯韦所预言的那样，它就是光速。
赫兹还观察到电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，从而从不同方面验证了麦克斯韦电磁场理论。
教学中要注意引导学生体会场的多样性与统一性，还要特别凸显基于事实证据和科学推理进行检验的科学论证这种科学思维要素。
此外，这部分内容还通过展现假说、理论预言、实验证实的过程体现了科学探究在科学发现中的重要作用。
最后，教材从能量的角度再次明确了场的物质性。
在电磁场物质性的介绍中要给学生渗透物理观念和科学思维方法。说电磁场是一种物质，要有根据，要通过事实说明它们与水流、石块这样的实物具有某些共同的属性。
实物的根本属性之一是具有能量。
在第1节中已经专门讨论过振荡电路的能量转化过程，进而在第2节提出问题：“电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎样产生的？”从而引发对电磁波的思考。
在分析电磁波的性质之后发现，电磁波也具有能量，这是电磁场的物质性的最有力的证据之一。
由此帮助学生认识到，实物和场是物质存在的两种形式。
（4）科学漫步麦克斯韦电磁场理论的建立
教材通过“科学漫步”栏目介绍了麦克斯韦电磁场理论的建立过程。
电磁场理论建立的历史过程是对我们有极大启发的、激动人心的过程。
在教学中要挖掘“科学漫步”栏目中的素材，充分发挥其引导和教育的作用。
首先，让学生体会麦克斯韦电磁场理论的基本思想在物理学发展中的理论意义；其次，学习科学家们的科学精神和研究物理问题的思想方法，例如从定性表述到定量表达、类比、推理等；最后，体会电磁波的发现给人们的生产生活带来的改变。
第三节无线电波的发射和接收
BRAND INTRODUCTION
04
无线电波的发射和接收教学目标
（1）了解有效地发射电磁波的两个条件。了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振的概念及其相互关系。能解释无线电波发射、接收的过程。
（2）了解电视广播的发射与接收的原理与过程。
（3）领会高频电磁波在无线电波发射与接收中的重要作用。
2.教材分析与教学建议
本节在电磁波的基础上具体讲解了无线电波的发射和接收过程，希望学生通过对无线电波发射和接收原理的了解，体会科学知识是如何在技术中实现，进而应用于社会生活中的。
其中出现了一些专业技术名词，例如“调制”“调幅”“调频”“调谐”“解调”等，这对初学者容易造成混乱，需要在理解的基础上区分和识别。
然后以电视作为实例，简要介绍了电视广播信号发射和接收的过程。
由于在生活中电视信号的传播越来越依靠卫星传输和有线网络传输，因此没有再详细介绍地面无线电视信号传播的具体过程，而只是从整体进行了简单介绍。
本节主要是联系实际的知识，教学中只要求简单介绍原理，使学生有大致的了解即可，不宜分析太细。
对无线电技术感兴趣的学生，可以引导他们阅读有关书籍、查阅相关资料、组织课外讲座或小组实验，从而发展他们的兴趣与特长。
（1）问题引入
引导学生回顾前两节的内容，知道在LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部，在电磁振荡过程中，电场能和磁场能主要在不同元件之间互相转化，以电磁波的形式辐射到周围空间的能量很少。由此提出怎样才能有效地把电磁波发射出去的问题。
（2）无线电波的发射
无线电波的发射是要运用无线电波传递人们需要的信息。
要引导学生思考在发射时需要解决以下两个问题：
①如何向外有效地发射无线电波（传得足够远）？
②如何有效地传递人们所需要的信息？
关于问题①的教学，应明确指出，要将电磁波有效地发射出去，
一是电磁波要有足够高的频率，而电磁波的频率与振荡电路的频率相同，所以就需要用振荡器产生高频电磁振荡；
二是能够将产生的电磁波传送到足够大的空间，这就需要对之前的LC振荡电路进行改造。教师引导学生观察教材图4.3-1，让学生经历由闭合电路变成开放电路的改造过程，强化对开放电路的理解，再介绍日常生活中的天线。
关于问题②，需要通过“调制”来解决。对于五个专业技术名词“载波”“信号”“调制”“调幅”“调频”，教师需要进行比较细致的讲解。根据教材中的叙述，要引导学生注意这几个术语的区别。
教师可以使用示波器演示调幅波，使学生直接观察调幅波的形态。
同时，引导学生仔细观察教材中电磁波调制的示意图。
让学生通过实验和观察理解、区别“调幅”和“调频”的概念，知道它们各有优势和局限，加深对“调制”概念的理解。对这部分知识内容，建议参照教材进行处理，不要再过多地增加新内容。
（3）无线电波的接收
在无线电波接收的教学中可以先提出问题：空间中存在各种各样的电磁波，怎样接收到我们需要的电磁波呢？接收电路解决了获得无线电波的信号和从中选取需要的无线电波信号两个问题，解调则解决了从被调制的高频电流中取出调制信号的问题。
教师在这部分知识的教学中，应注意讲清两个基本概念和接收无线电波后处理的大致过程。
两个基本概念是调谐和解调。在介绍调谐时，可以引导学生复习共振现象及其条件，在此基础之上讲解电谐振现象以及调谐的概念。
课上可以结合收音机选台演示，让学生知道选台时要改变可调电容。
对于怎样进行解调，教材中没有涉及相应的电路，因此在这部分内容中不用过多地展开。无线电波接收的大致过程是调谐、解调、放大、播放。教学中应该突出重点部分，把重点放在调谐的过程上。
（4）电视广播的发射和接收
本节最后以电视作为实例，联系实际生活，简要介绍了电视广播信号发射和接收的过程。
这部分内容一是能激发学生的学习兴趣，让学生知道我们常看的电视广播信号是怎样发射和接收的；二是体现了科学、技术与社会之间的联系；三是结合实际生活情境，进一步强化学生对载波、信号、调制、解调等概念的理解，同时让学生体验运用所学知识思考、分析实际问题的过程，形成把实际情境与知识相关联的意识与能力。
第四节电磁波谱
BRAND INTRODUCTION
05
电磁波谱教学目标
（1）认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。
（2）能解释电磁波在生产生活中的应用，体会电磁波的应用对社会发展的促进作用。
2.教材分析与教学建议
本节要使学生理解不同频率范围的电磁波服从电磁波的共同规律，但因为频率的不同又各自具有某些特性。
教材对电磁波谱的各个组成部分及其应用都进行了具体的介绍，特别是通过生产生活中的实例体现了物理学与实际生活的紧密联系。
在本节的教学中要注意激发学生的学习热情，培养学生根据问题需要，收集和选择有用信息的能力。为学生参与、展示和交流创造机会，发展学生的表达能力，体验和享受合作的成果。
让学生深入体会物理学与生产生活的紧密联系以及对社会发展的促进作用。
（1）问题引人
为了能更好地激发学生的学习兴趣，教材从学生没有接触过的紫外线波段拍摄的太阳图像引入。
需要注意的是，由于人眼并不能直接看到紫外线，因而教材图中的太阳颜色是卫星拍摄后再设置的。
另外，也可以采用以下这种承上启下的方式引入；通过必修第三册的学习，学生已经知道了电磁波包含无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y射线。
在上一节的学习中学生了解到了无线电波的实际应用，那么无线电波还有哪些实际应用？电磁波的其他成员又分别有哪些实际应用？
（2）无线电波
教材首先给出无线电波的波长范围，即波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波是无线电波。
教师可以引导学生阅读无线电波的波段划分，指出无线电波包括长波、中波、中短波、短波、超短波、微波，然后介绍各波段的无线电波的实际应用。
还需注意的是，在教材介绍各波段无线电波的主要用途时，与时俱进地删除了电报，而增加了在雷达和射电天文等方面的应用。
另外，建议教师在课前给学生安排以下任务：一组通过查阅资料，了解微波炉的加热原理，总结使用微波炉的注意事项；另一组完成教材的“做一做”栏目，通过查阅资料，了解移动通信技术的发展情况，了解蓝牙、Wi-Fi等无线通信设备的原理、使用的电磁波频段和常用频率。
（3）红外线
教材中对于红外线的波长范围没有具体给出，也不要求学生记忆，但是，教学中应该明确地告诉学生，红外线的波长比无线电波短，比可见光长。
教师可以比较详细地讲解红外线的用途，因为学生经常能够见到或听到这类信息，特别是红外线测温仪、红外线夜视仪、红外摄影、红外遥感技术等。教师可以参考以下教学片段对教材进行适当补充.
另外，教师还可以在课前将教材的“做一做”栏目安排给学生完成，查一查哪些动物具有红外感受器官，可以在夜间“看到”物体。在课堂上让学生进行展示、交流。对这部分内容进行适当的补充，可以开阔学生的眼界，拓展学生的知识面。
（4）可见光
可见光是我们每天接触最多的电磁波，我们的眼睛能够感觉它的存在，其波长范围为400~760 nm。人类正是通过这一波段的电磁波，获得了外部世界的大量信息。在此，可以让学生感受自然万物的美妙与和谐。
教材给出了各色光在真空中的波长和频率，这些内容了解即可，但是要强调从红光到紫光波长逐渐变短，频率逐渐升高。
教材还展示了彩虹的照片，在此可以向学生介绍彩虹的成因，即大气中的水滴把阳光分解为色光。
另外，还可以给学生解释傍晚的太阳颜色比正午红，是因为傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时，蓝光、紫光的波长相对较短，大部分被散射掉了，剩下更多的红光、橙光透过大气射入我们的眼睛，所以傍晚的太阳颜色看起来要红一些。
（5）紫外线
波长范围在5~370 nm的电磁波是紫外线。教材对紫外线的能量较高做了说明，强调了电磁波的频率与能量之间的关系，为后续介绍紫外线的应用做了铺垫。
教材对于紫外线对生物细胞的影响以及许多物质在紫外线照射下会发出荧光的现象做了简单的介绍，目的是加深对紫外线的认识，开阔学生眼界。
还可以介绍一些紫外线的其他应用，例如紫外照相可以清晰地分辨出留在纸上的指纹，用黑光灯诱杀害虫，使用消毒灯消毒，利用紫外线治疗皮肤病和硬骨病等。
（6）X射线和Y射线
教材中用“波长比紫外线更短的电磁波就是X射线和Y射线了”“波长最短的电磁辐射是射线”来引人X射线和Y射线。根据E=hv可知，射线的频率越高（波长越短），能量就越大。
对人体进行医疗检查常用的“CT”以及“胸透”，都不允许用极高能量的射线，以免对人体造成危害，但是同时又要求能够深人人体内部进行探测。
X射线恰恰具备这个优点，所以主要用于工业上金属探伤和医疗上透视人体等方面。Y射线和X射线相比，因为Y射线的波长更短，所以能量更大。
由于Y射线具有很高的能量，因此被人们用于治疗某些癌症以及金属缺陷探测等领域。
（7）STSE寻找地外文明
教材的这部分内容介绍了人类在探索地外文明的道路上所做的主要工作，还特别介绍了我国建造的目前世界最大的球面射电望远镜正在开展对地外文明的探索。
这部分教学内容可以根据实际情况，采用灵活多样的方式进行。
例如，可以让学生自己阅读教材，也可以在教师引导下，由学生查阅相关资料后进行交流研讨，或者就某一主题写一份调查报告等。
但是，无论采用什么样的学习方式，都要注意激发学生热爱科学、探索科学、学习科学的热情，体会物理学对社会发展的促进作用。
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