初中物理人教版九年级全册第二十一章 信息的传递第2节 电磁波的海洋获奖ppt课件

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第二十一章 信息的传递
第2节 电磁波的海洋
雄伟的长城，绵延万里，蜿蜒起伏，或翘首于峰巅之上，或俯身于峡谷之中。古代的士兵夏季顶着烈日，冬季冒着严寒，在古老的长城上抵御着敌人的侵略。遇到大规模的入侵时，士兵们常在“烽火台”上点起烟火，向远处的同伴们传递“敌人来犯”的消息。有时候，还可以传递更为确切的信息，如“寇不满五百，放烽一炬；五百以上，放三炬；千骑以上，放四炬”。古代人用烽火传递信息，我们现代人用哪些方法传递信息？你知道这些方法的基本原理吗？
1. 电磁波是怎样产生的2. 电磁波是怎样传播的
1. 知道电磁波的产生和传播。2. 知道波长、频率和波速。3. 知道电磁波在真空中的传播速度。4. 了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。
想一想：我们知道，固定电话之间有电话线连接着，信息是由电流通过电话线传递的。移动电话之间没有电话线连接，它是靠什么传递信息的？要研究信息的传递，就要研究电磁波。
一、电磁波是怎样产生的
一、电磁波是怎样产生的二、电磁波是怎样传播的三、课堂总结四、动手动脑学物理五、课堂练习
尽管你对电磁波（electrmagnetic wave）这个名词已经十分熟悉，但是，你知道电磁波是怎样产生的吗？先了解水波、声波的产生。
1. 水波、声波的产生
木棍在水面上振动会产生水波；说话时声带的振动在空气中形成声波。他们都是都是由于物体发生振动产生的。
2. 实验探究：电磁波是怎样产生的
（1）如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量调大，取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近；（2）先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与正极相连，从收音机中能听到一次“喀喀”声后，之后就没有“喀喀”的声音了；
注意：这个实验对电池有损害，最好用旧电池来做。
（3）将导线的一端与电池的其中一极反复摩擦，使它们时断时续地接触，能从收音机中不断听到“喀喀”声.
（4）实验分析①用导线连接电池正、负极。刚接通时电流从无到有，听到“喀喀”声，说明变化的电流产生电磁波。接通后电流稳定不再变化，没有声音，说明稳定的电流不产生电磁波。②导线的一端摩擦电池的一极，导线中电流不断变化，听到连续不断的“喀喀”声，说明变化的电流产生电磁波。（5）探究结论
当电路中有迅速变化的电流时，其周围就会产生电磁波.
（1）电磁波：与水波、声波的形成相似，导线中电流的迅速变化会在空间激起（产生） 电磁波。（2）电磁波传递信息：广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，发出电磁波。虽然电磁波看不见、摸不到，但它确实可以给我们传递各种信息。
演示实验——《时断时续的电流能够产生电磁波》
欣赏历史上的经典实验——《赫兹的电磁波实验》
【例题1】如图，2022年10月12日，新晋“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，授课过程中“太空教师”与地面师生之间的互动交流主要依靠（　　）A．空气 B．电磁波C．超声波 D．次声波
声音的传播需要介质，真空不能传声；电磁波可以在真空中传播，且传播速度最快。太空中是真空，所以太空中进行太空授课，讲话声音是通过电磁波传达到地面师生，电磁波可以在真空中传播，所以“太空教师”与地面师生之间的互动交流主要依靠电磁波。
二、电磁波是怎样传播的
以水波为例，了解描述波的物理量：波长、频率、波速。当把一个小球仍入水中时，会发现小球上下振动，形成水波，并且向四周传播。
1. 波长、频率、波速
（1）波长 在一列水波的传播中，凸起的最高处叫做波峰；凹下的最低处叫做波谷。邻近两个波峰（或波谷）之间的距离叫做波长，用 λ 表示。单位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。
（2）频率波在1秒内传播波长的个数叫做波的频率。用字母 f 表示。　单位：赫兹（Hz）其他单位：千赫（kHz）、 兆赫（MHz）
这是某一列波在2秒内传播的波长个数为6个，则该波的频率 f =6/2S=3Hz
（3）波速水波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫做波速（wave velcity）。波速=波长×频率 v= λf单位：米/秒（m/s）
如图所示，如果该波的波长为0.1m，频率f =100Hz 则波速v= λf= 0.1m×100 Hz =10m/s
2. 探究电磁波的传播
【想一想】声波的传播需要介质，电磁波的传播是否需要介质呢？【实验过程】如图所示，将一部手机置于一密封玻璃罩内，用另一部手机呼叫它，可以听到玻璃罩内的手机发出的铃声，同时看见手机屏幕闪烁。然后，用抽气机逐渐向外抽气会发现铃声越来越小，但玻璃罩内的手机
电磁波的传播不需要介质，电磁波能够在真空中传播.
屏幕仍然闪烁。同时呼叫它的手机也仍然是连通状态。【实验结论】
在太空中的宇航员可以用无线电波与地面站进行联系。
美国“新视野号”探测器通过真空可以传回照片
大量的事实可以证明真空可以传播电磁波
演示实验——《真空可以传播电磁波》
3. 描述电磁波的物理量
跟水波类似，电磁波也有自己的频率、波长和波速。（1）电磁波的波速真空中电磁波的波速为c，其数值大约为30万千米每秒。c是物理学中一个十分重要的常数，目前公认的数值是
想一想：电磁波的传播速度是不是看起来很熟悉？你由此产生了什么联想？
电磁波的传播速度与光在真空中的传播速速相同.
c =2.99792458×108 m/s=3.0×108 m/s
（2）电磁波的频率电磁波频率的单位也是赫兹。因为通常电磁波的频率都很高，所以常用的单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。
（1）电磁波家族电磁波有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、 γ射线等。各种光和射线都是波长不同的电磁波。
4. 电磁波家族及电磁波的应用
（2）无线电波①定义：电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。②特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括长波、中波、短波、微波等。
（3）电磁波的应用①无线电波：用于广播、电视和移动电话。②红外线：家电的遥控器。③微波：可用来加热食品。④紫外线：灭菌。⑤X射线：医学上用来做透视检查。⑥γ射线：金属探伤。
射电望远镜：可以接受宇宙中的星体辐射的微弱电磁波。
被誉为“中国天眼” 的射电望远镜，是世界最大单口径、最灵敏、探测的距离最远的射电望远镜。它能够接收宇宙外太空的电磁波信号，帮助我们发现外太空的中子脉冲星。
（1）微波炉的原理电磁波除了用于通信外，还有很多别的应用。比如，我们生活中常常见到的微波炉，就是用电磁波来加热食品的。微波炉内有很强的电磁波，它的波长很短，所以叫做微波。食物的分子在微波的作用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高。由于电磁波可以深入食物内部，所以用微波炉烧饭时食物的内部和外部几乎同时变熟，省时、省电。
（2）使用微波炉的注意事项食物中的水分子比其他分子更容易吸收微波的能量，所以含水量高的食物在微波炉中温度上升更快。微波炉中不能使用金属容器，因为会损坏微波炉。微波同其他频率的电磁波一样，过量的照射对人体有害。微波炉的外壳是金属壳，炉门的玻璃上有金属屏蔽网，可以减少电磁波的泄漏，使炉外的电磁波不超过允许值。你家里有微波炉吗？如果有，看一看它的说明书，向同学介绍它的容积、耗电量大小等数据。它的加热温度和加热时间是由人工控制的还是程序控制的?
【例题2】天问一号于2021年5月在火星着地，火星车次表层探测雷达使用电磁波可以探测火星土壤的地下分层和厚度。包含两个通道，低频通道（15×106Hz~95×106Hz）可以穿透10-100米的深度；高频通道（0.45×109Hz~2.15×109Hz）可以穿透3-10米的深度，图是电磁波家族，下列选项正确的是（　　）A．低频通道的电磁波在真空中传播速度是340m/sB．低频通道的电磁波波长比高频通道电磁波波长长C．低频通道的电磁波在真空中的波速比高频通道电磁波慢D．高频通道电磁波是X射线
AC．电磁波的传播速度与频率无关，它在真空中的传播速度为3×108m/s，故AC错误；B．电磁波的频率越低，则波长越长，故低频通道的电磁波波长比高频通道电磁波波长长，故B正确；D．高频通道电磁波的频率明显高于X射线，高频通道电磁波不是X射线，故D错误。故选B。
①电磁波的产生：导线中电流的迅速变化 会在空间激起（产生）电磁波.②电磁波传递信息：可以给我们传递各种信息.①传播速度：电磁波在真空中可以传播。速度为 c =3×108m/s，与光在真空中的传播速度相同.②单位：赫兹（Hz）。常用单位还有kHz、MHz.③电磁波家族：无线电波、红外线、可见光、 紫外线、X射线、 γ射线等。④无线电波：用于广播、电视和移动电话的 是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分.无线电波、红外线、微波、紫外线、X射线、γ射线等.
视频总结——《电磁波的海洋》
1. 现在家中使用的电器很多，如电冰箱、洗衣机、微波炉、空调，还有收音机、电视机、手机等，你知道哪些会发出电磁波？有什么事实支持你的说法？
这些家用电器中，微波炉、手机以及空调和电视机的遥控器会发出电磁波。微波炉工作时，食物不跟加热装置直接接触就可以被加热，就是因为微波（电磁波的一种）的能量被食物中的水分子吸收；另外，微波炉门上有金属屏蔽网，可以用来减少微波的泄漏；手机既是无线电发射台，又是接收台，手机与固定电话不同之处在于它通过发射和接收电磁波来传递信息；空调和电视机的遥控器可以在一定范围内进行远距离控制，这是通过发射红外线完成的。电冰箱、洗衣机并不利用电磁波与外界联系，也不利用电磁波工作，收音机可以接受电磁波，不会发出电磁波。
2. 图是一台收音机的刻度板，表明它能接收电磁波的频率范围。广播电台靠迅速变化的电流而发射电磁波。当广播电台发射图中最高频率的电磁波时，线路中的电流方向每秒钟变化多少次？
从刻度盘上看到能接收电磁波的最高频率为108MHz= 1.08×108 Hz，所以广播电台发射图中最高频率的电磁波是1.08×108 Hz，因为一个周期电流方向改变2次，线路中的电流方向每秒钟变化2.16×108次。
3. 在电磁波家族中，红外线也是其中一员，红外线的传播速度等于电磁波的速度。如果能测得红外线传播某一段距离所用的时间，就可以根据电磁波的速度计算这段距离的长度，红外线测距仪就是根据这一原理设计的。用红外线测距仪对准某一目标，发出一束红外线，经目标反射后红外线返回仪器时又被探测到。仪器测得红外线往返时间为2.8×10-4 ms，这时目标与仪器之间的距离是多少？电磁波速度取3×105 km/s.
仪器测得红外线往返时间为 目标与仪器之间的距离 答：目标与仪器之间的距离为 。
1．如图所示，将导线一端与电池负极连接，用另一端与电池正极快速断续接触，可以听到收音机发出“咯、咯”声，表明收音机接收到了（　　） A．热量 B．声波 C．光能 D．电磁波
将导线的一端与电池负极相连，再用导线的另一端与电池的正极快速断续接触，这时导线中就会有变化的电流，故周围就会产生电磁波，产生的电磁波被收音机接收，故能听到收音机发出“咯、咯”声，即ABC不符合题意，D符合题意。
2. 下列家用电器中应用电磁波工作的是（ ）A．微波炉 B．电熨斗C．空调 D．洗衣机
A．微波炉是利用电流的磁效应，通过电磁波高频率的振动，使物体分子相互摩擦，内能增大，温度升高，从而加热物体，故A符合题意；B．电熨斗是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；C．空调是利用了物态变化的吸放热过程，故C不符合题意；D．洗衣机利用电流的磁效应，它的主要部件是电动机，电动机是利用了通电线圈在磁场中运动的原理，故D不符合题意。
3．如图所示，是一台收音机的屏板，当指针（图中黑块）向右调时，所接收到的电磁波的波长及波速将会（　　）A．波长变大及波速变小 B．波长变大及波速不变C．波长变小及波速变大 D．波长变小及波速不变
电磁波的速度与介质有关，电磁波在空气中的传播速度不变。从图中可以看出指针向右调，收音机接收到的电磁波频率变大，由v=λf得，当波速不变，频率变大，故波长变小。故D符合题意，ABC不符合题意。
4. 中国自主建设的射电望远镜FAST自建成以后，在测量星际磁场、快速射电暴、脉冲星搜索等方面取得了丰硕的成果。它接收的信号是来自太空的（ ）A．电磁波 B．超声波C．次声波 D．红外线
太空是真空，靠电磁波中的无线电波传递信息，声波不能在太空中传播，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
5. 如图是电磁波及其应用事例，下列说法正确的是（　　）A．电视机遥控器用γ射线遥控B．体检胸透用的X射线频率比无线电波低C．验钞机用的紫外线波长比红外线短D．可见光比无线电波在真空中的传播速度快
A．电视机的遥控器利用了红外线遥控，故A错误；B．体检胸透用的电磁波频率比无线电波高，故B错误；C．验钞机用的紫外线频率比红外线高，它们在真空中传播速度相同，由c=λf可知，紫外线波长比红外线短，故C正确；D．可见光和无线电波在真空中的传播速度相同，故D错误。故选C。
6．电磁波在真空中的传播速度为_______。如图所示是部分电磁波谱，在如图的五种电磁波中，频率最高的电磁波是______。
电磁波在真空中的传播速度和光速相同，都为3×108m/s。根据公式c=λf，电磁波的传播速度不变，波长越短，传播频率越高，由图可知，γ射线波长最短，故其频率最高。
7. 电磁波家族如图所示：（1）家庭网络中，小红觉得5GWiFi比2.4GWiFi网速更快，则相关正确的表述是_________ ；（单选，填字母）A．5G比2.4G的传播速度更快 B．5G比2.4G的频率更高C．5G比2.4G的波长更长D．5G和2.4G分别用电磁波、声波传递信息（2）微波炉是利用_________加热食物的，食物中水分发生了哪种物态变化而变少_______ ？
8. 甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图（a）所示，其中甲是我们能看得见的某种色光。结合图（b）的电磁波谱，可以推测：乙可能是_________（选填“红外线”或“紫外线”），甲、乙这两种电磁波具有相同的 _________（选填“波长”“波速”或“频率”）。
由图（a）可知，甲的波长小，乙的波长大，光属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度是相同的，根据c＝λf可知，甲的频率高，乙的频率低；甲是我们能看得见的光，根据图（b）可知，乙的频率较低，可能是不可见光中的红外线。