资源简介

(共35张PPT)
幻灯片 1：课程标题
标题：21.1 电磁波的海洋
学科：物理
年级：九年级全一册（人教版）
前置关联：基于 20.6 磁生电中电磁感应现象，探究电磁场的传播形式 —— 电磁波
幻灯片 2：教学目标
知道电磁波的产生原理，能说出电磁波的传播特点（不需要介质、速度等）。
了解电磁波的波长、频率和波速的关系，知道电磁波谱的组成及各波段的应用。
认识电磁波在信息传递、通信等领域的广泛应用，了解电磁波与现代生活的密切联系。
通过对电磁波的学习，初步建立对看不见的物质形态的认识，培养科学探究精神。
幻灯片 3：导入 - 身边的电磁波
生活场景：用手机打电话、看电视、听广播、用微波炉加热食物、医院的 X 光检查，这些现象都与电磁波有关。
提出问题：我们看不见、摸不着的电磁波，是如何传递信息和能量的？为什么说我们生活在电磁波的海洋中？
历史背景：19 世纪 60 年代，英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在；1888 年，德国物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在，为无线电通信奠定了基础。
幻灯片 4：电磁波的产生
实验探究：打开收音机，调至没有电台的位置，用导线摩擦电池两极，收音机中会听到 “咔咔” 声，说明导线中有变化的电流时产生了电磁波。
产生原理：导线中的电流迅速变化时（振荡电流），会在空间激起电磁波。变化的电流包括电流大小的变化和方向的变化，如交流电就是一种周期性变化的电流。
本质理解：电磁波是由变化的电场和变化的磁场相互激发形成的，它们交替产生，由近及远地传播开去。
幻灯片 5：电磁波的传播特点
传播介质：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，也可以在空气、水、玻璃等介质中传播。这与声波不同，声波的传播需要介质。
传播速度：电磁波在真空中的传播速度与光速相同，约为\( 3 10^{8}m/s \)（即 30 万千米 / 秒）。在介质中传播时，速度会略小于真空中的速度。
传播方向：电磁波是横波，电场方向、磁场方向都与传播方向垂直，三者相互垂直。
幻灯片 6：电磁波的波长、频率和波速
基本概念：
波长（λ）：相邻两个波峰（或波谷）之间的距离，单位是米（m）。
频率（f）：单位时间内振动的次数，单位是赫兹（Hz），常用单位还有千赫（kHz）、兆赫（MHz），\( 1kHz=10^{3}Hz \)，\( 1MHz=10^{6}Hz \)。
波速（c）：电磁波传播的速度。
关系公式：波速 = 波长 × 频率，即\( c= f \)。在真空中，波速 c 是一个定值，因此波长与频率成反比，频率越高，波长越短。
幻灯片 7：电磁波谱的组成
定义：按电磁波的波长（或频率）大小顺序排列起来，就构成了电磁波谱。
主要波段（从波长最长到最短，频率最低到最高）：
无线电波：包括长波、中波、短波、微波等，是波长最长的电磁波。
红外线：波长比无线电波短，比可见光长。
可见光：人眼可以感知的电磁波，包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光。
紫外线：波长比可见光短，具有杀菌消毒等作用。
X 射线（伦琴射线）：波长更短，穿透力强，用于医疗透视等。
γ 射线：波长最短，能量最高，来自原子核内部，用于医疗治疗和工业探伤等。
幻灯片 8：无线电波的应用
长波：波长较长，传播距离远，受天气影响小，用于远洋通信、导航等。
中波和短波：中波适用于无线电广播（如 AM 广播），传播距离适中；短波可通过电离层反射传播到远方，用于国际广播、业余无线电通信等。
微波：波长较短（1mm-1m），频率高，信息承载量大，用于电视转播、移动通信（手机信号）、卫星通信、微波炉加热等。微波炉利用微波使食物中的水分子振动产生热量，从而加热食物。
幻灯片 9：红外线与紫外线的应用
红外线：
热效应显著，用于红外线加热（如红外线烤箱、取暖器）。
可以被物体反射，用于红外线遥感（如卫星遥感、红外测温仪）、红外线夜视仪、红外摄像头等。
红外线通信（如电视机遥控器，通过发射红外线控制电视）。
紫外线：
具有杀菌作用，用于医院消毒、食品加工灭菌。
能使荧光物质发光，用于验钞机识别假币。
适量的紫外线照射有助于人体合成维生素 D，但过量照射会伤害皮肤和眼睛。
幻灯片 10：可见光、X 射线和 γ 射线的应用
可见光：是人类视觉的基础，用于照明、显示（如手机屏幕、显示器）、光纤通信（利用激光在光纤中传播传递信息）等。
X 射线：
穿透力强，能穿透人体软组织，用于医疗上的 X 光透视和拍片，检查骨骼和内脏病变。
工业上用于金属探伤，检查金属内部的缺陷。
γ 射线：
能量极高，穿透力极强，用于医疗上的放射治疗（杀死癌细胞）。
工业上用于大型设备探伤，农业上用于辐射育种等。
幻灯片 11：电磁波的信息传递功能
通信原理：电磁波可以携带信息，通过调制将声音、图像、数据等信息加载到电磁波上，发射出去后，接收端通过解调获取信息。
常见通信方式：
无线电广播：将声音信号加载到无线电波上传播。
电视广播：同时传递声音信号和图像信号。
移动通信：手机通过微波与基站通信，实现语音和数据传输。
卫星通信：利用通信卫星作为中继站，实现远距离通信，覆盖范围广。
光纤通信：利用激光（可见光或红外线）在光纤中传播，信息容量大、抗干扰能力强。
幻灯片 12：电磁波与现代生活
信息获取：通过电视、广播、互联网（依赖电磁波传输）了解新闻、学习知识、娱乐休闲。
便捷通信：手机、微信、视频通话等让人与人之间的沟通不受距离限制。
医疗健康：X 光、CT（基于 X 射线）、核磁共振（部分依赖电磁波原理）等设备助力疾病诊断和治疗。
家庭生活：微波炉、遥控器、无线路由器等家电离不开电磁波的应用。
交通导航：GPS 导航系统通过接收卫星发射的电磁波信号确定位置和导航路线。
幻灯片 13：电磁波的利与弊
有益方面：
是现代信息社会的核心载体，实现了全球范围内的信息传递和共享。
在医疗、工业、农业等领域有重要应用，推动了科技进步和社会发展。
潜在危害：
过量的电磁波辐射（如高强度微波、紫外线、X 射线、γ 射线）会对人体健康造成危害，如损伤细胞、影响神经系统等。
电磁干扰：某些电磁波会干扰电子设备的正常工作，如机场附近禁止使用大功率无线电设备，防止干扰飞机通信。
幻灯片 14：电磁波辐射的防护
减少暴露时间：避免长时间使用手机、电脑等电子设备，减少受到电磁波辐射的累积效应。
保持安全距离：使用微波炉时，待其工作结束后再打开门；看电视、使用电脑时保持适当距离。
选择合格产品：购买符合国家标准的电子设备，其电磁波辐射量在安全范围内。
特殊场所防护：医院的某些科室（如核磁共振室）、雷达站附近等电磁波强度较高的地方，需遵守防护规定。
幻灯片 15：电磁波的发现与发展历程
理论预言：1864 年，麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》，预言了电磁波的存在，并指出光也是一种电磁波。
实验证实：1888 年，赫兹通过实验成功发射和接收了电磁波，验证了麦克斯韦的理论。
应用突破：
1895 年，马可尼发明无线电报，实现了远距离无线电通信。
20 世纪初，无线电广播、电视相继诞生。
20 世纪后期，移动通信、卫星通信、互联网等迅速发展，使电磁波的应用进入新阶段。
幻灯片 16：电磁波与其他波的对比
波的类型
产生原理
传播介质
速度（真空中）
主要应用
电磁波
变化的电磁场激发
不需要介质
\( 3 10^{8}m/s \)
通信、加热、医疗等
声波
物体振动产生
需要介质（固、液、气）
约 340m/s（空气中）
声音传递、超声检测等
水波
水面振动产生
需要水作为介质
较慢（因情况而异）
能量传递、波浪发电等
幻灯片 17：科技前沿 - 电磁波的新应用
5G 通信：采用更高频率的微波波段，具有高速率、低时延、大连接的特点，支持虚拟现实、物联网等新兴应用。
太赫兹技术：太赫兹波介于红外线和微波之间，具有穿透性强、安全性高等特点，应用于安检、医学成像、材料检测等领域。
量子通信：利用电磁波携带量子信息进行传输，具有绝对安全性，是未来通信的重要发展方向。
幻灯片 18：课堂总结
电磁波的产生：由迅速变化的电流（振荡电流）在空间激起。
传播特点：不需要介质，真空中速度为\( 3 10^{8}m/s \)，\( c= f \)。
电磁波谱：按波长 / 频率排列，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线，各波段应用不同。
应用价值：是信息传递的核心载体，广泛应用于通信、医疗、生活等领域，构成了 “电磁波的海洋”。
幻灯片 19：课后作业
完成课本练习题，计算电磁波的波长或频率（根据\( c= f \)）。
生活调查：列举家中 5 种利用电磁波工作的设备，说明它们使用的电磁波类型和功能。
拓展思考：为什么宇航员在太空中不能直接对话，而需要通过无线电通信？结合电磁波和声波的传播特点解释。
资料收集：查阅资料，了解我国在 5G 通信或卫星通信领域的最新发展成果。
2024人教版版物理九年级全册
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21.1电磁波的海洋
第二十一章 电磁波及其应用
a
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三星堆发掘的面具有异乎寻常的大耳朵和夸张凸起的眼球，这样的设计表达了古人期盼着能有“顺风耳”和“千里眼”，可以听到、看到远处的事物。今天我们已经实现了古人的愿望，电话和电视让我们实时听到、看到隔着千山万水的声音和事物。
我们现在进入了信息化时代，正在迈向信息高速公路，迎接一个信息爆炸的新时代。
尽管你对电磁波（electromagnetic 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
一、电磁波是怎样产生的
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。
水面振动
水波
空气振动
声波
一、电磁波是怎样产生的
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.
一、电磁波是怎样产生的
（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.
3. 电磁波的产生
（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。
电流的迅速变化
电磁波
一、电磁波是怎样产生的
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。
二、电磁波是怎样传播的
（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
二、电磁波是怎样传播的
（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 velocity）。
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
二、电磁波是怎样传播的
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】
二、电磁波是怎样传播的
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
二、电磁波是怎样传播的
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
二、电磁波是怎样传播的
（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）。
二、电磁波是怎样传播的
收音机的老式无线电扫描频率
（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
二、电磁波是怎样传播的
（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。
二、电磁波是怎样传播的
（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。
二、电磁波是怎样传播的
收听广播
紫外线灯消毒
汽车导航
X射线
电磁波的一些应用
二、电磁波是怎样传播的
二、电磁波是怎样传播的
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。
中国天眼——FAST
射电望远镜
5. 微波炉
（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。
二、电磁波是怎样传播的
（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
二、电磁波是怎样传播的
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( )
D
A. 热量 B. 声波 C. 光能 D. 电磁波
返回
2. ［2024·常州］英国科学家研究发现，用特定波长的红光
持续照射人体背部 ，可明显刺激人体线粒体，增加葡
萄糖消耗，降低血糖水平，该技术有望用来帮助糖尿病患者
通过非药物方式降低血糖，该红光的波形图如图所示，已知
，则该红光的波长为( )
D
A. ，合
B. ，合
C. ，合
D. ，合
【点拨】波长为 的长度，即
。
返回
3. 比网络有更大的容量和更快的数据处理速度，与
相比， 电磁波( )
A
A. 频率更高 B. 频率更低
C. 传播速度更小 D. 传播速度更大
返回
4. ［2024·盐城］将手机“背景灯光提示”和“声音提示”功能打
开，放到真空钟罩中，用抽气机抽去罩中空气。然后打电话
呼叫手机，看到背景灯光亮却听不到铃声。该现象说明
( )
D
A. 声音和电磁波都能在真空中传播
B. 声音和电磁波都不能在真空中传播
C. 声音能在真空中传播，电磁波不能在真空中传播
D. 声音不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播
返回
5.微波炉是用来加热食品的，食物分子在微波的作用下剧烈振
动，使得内能______（填“增加”或“减少”），温度升高，加热
时盛食物的容器______（填“能”或“不能”）使用金属容器。
增加
不能
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6.雷达利用天线把电磁波向欲探测的目标发射出去，然后再
利用天线接收反射波，根据反射波的方向和延迟时间来判断
目标的方位和距离。已知某地面雷达站向某卫星发射出波长
为的电磁波，经过 的时间，接收到了反射波，则该
卫星与雷达站的距离为________ 。
返回
7.电磁波是一个大家族，图1
是它们的家族谱以及对应的
各种电磁波的主要应用。图2
反映部分电磁波的穿透性能。
（1）红外线的波长比紫外线的波长____（填“长”或“短”）。
长
（2）电磁波的频率用 表示，
由图1可知___ ；它
们在真空中的传播速度
___。（均填“ ”“ ”或“
”）
（3）“铱 ”发出的物质能
穿透三十多毫米厚的钢板，这
一性质可用于金属内部探伤，
结合图2所示推知：“铱 ”
发出的用于金属内部探伤最有
可能的是___（填字母）。
D
A. 可见光 B. 射线 C. 射线 D. 射线
返回
电磁波的海洋
电磁波
的产生
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.
电磁波
的传播
三、课堂总结（1）
电磁波
的应用
必做作业：从教材习题中选取；
选做作业：完成练习册本课时的习题.
谢谢观看！

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