资源简介

幻灯片 1：封面
课程标题：15.1 电磁波
学科与年级：北师大版 九年级物理
教师姓名：[教师姓名]
幻灯片 2：学习目标
了解电磁波的产生原理（变化的电流产生电磁波），知道电磁波是横波，能区分电磁波与机械波（如声波）的差异。
掌握电磁波的传播特性（不需要介质，可在真空中传播，速度等于光速），明确电磁波的波长、频率、波速三者的关系（c=λf）。
认识电磁波谱（无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线），了解不同波段电磁波的特点与典型应用。
结合生活实例（如手机通信、电视广播、卫星导航），理解电磁波在信息传递中的应用，培养对电磁波技术的认知兴趣。
幻灯片 3：课程引入 —— 看不见的 “信息使者”
情境展示：
图片 1：手机接收信号通话、电视接收信号播放节目、卫星天线接收太空信号（电磁波传递信息）；
图片 2：微波炉加热食物、医院用 X 射线检查身体（电磁波的能量特性）；
视频片段：用示波器观察电磁波信号（屏幕上呈现周期性波动曲线，证明电磁波存在）。
核心疑问：手机没有电线连接，为什么能接收到远方的信号？微波炉没有明火，为什么能加热食物？这些现象都与 “电磁波” 有关 —— 一种看不见、摸不着，却能传递信息和能量的物质。
引入逻辑：上一章我们学习了电与磁的相互转化，本节课将聚焦 “电磁场的传播”—— 探究电磁波的产生、特性及应用，揭开 “无线通信” 的奥秘。
幻灯片 4：电磁波的产生 —— 变化的电流引发的 “电磁场涟漪”
1. 电磁波的产生原理
实验探究：“电流的变化产生电磁波”
器材：一节干电池、一根导线、一个收音机（调至无台的低频波段）。
步骤：
将导线一端接电池正极，另一端快速触碰负极后断开（形成瞬间变化的电流）；
靠近正在工作的收音机，观察收音机是否发出 “咔咔” 声。
现象：导线触碰与断开瞬间，收音机发出 “咔咔” 声（电磁波被收音机接收，干扰了正常信号）。
原理分析：
当电流发生迅速变化时（如接通、断开瞬间，或电流大小、方向周期性变化时），导体周围会产生变化的磁场；
变化的磁场又会在周围空间产生变化的电场，变化的电场再产生变化的磁场…… 如此交替产生，形成不可分割的电磁场；
电磁场由近及远地传播开来，就形成了电磁波（类比：石子投入水中，产生的涟漪从中心向四周传播，电磁场的传播类似 “电磁场涟漪”）。
关键结论：迅速变化的电流（或变化的电磁场）是产生电磁波的原因（恒定电流产生恒定磁场，无法产生电磁波）。
2. 电磁波的本质
电磁波是横波：电场方向和磁场方向相互垂直，且都与电磁波的传播方向垂直（不同于声波的纵波，声波传播方向与振动方向平行）；
电磁波是物质波：具有能量和动量，能在真空中传播（无需介质），传播过程中电场和磁场的能量相互转化，总能量守恒。
幻灯片 5：电磁波的传播特性 —— 无介质的 “光速旅行”
1. 传播条件：不需要介质
对比实验：“电磁波与声波的传播差异”
声波：将闹钟放入真空罩中，抽去空气后，听不到闹钟声音（声波需要空气、固体等介质传播）；
电磁波：将手机放入真空罩中，拨打手机仍能看到手机屏幕亮起（电磁波在真空中能传播）。
结论：电磁波的传播不需要介质，可在真空中、空气中、固体中传播（在不同介质中传播速度略有差异，但在真空中速度最快）。
2. 传播速度：等于光速
电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相同，称为 “光速”，用符号 “c” 表示，大小为：c = 3×10? m/s（这一巧合证明 “光也是一种电磁波”）；
在空气中，电磁波的传播速度略小于真空中的速度（近似认为等于 3×10? m/s）；在固体、液体中，速度会因介质的折射率不同而减小（如在水中速度约为真空中的 3/4）。
3. 波长、频率与波速的关系
基本概念：
波长（λ）：电磁波在一个周期内传播的距离，单位为米（m）、毫米（mm）、微米（μm）等；
频率（f）：单位时间内电磁波振动的次数，单位为赫兹（Hz）、千赫兹（kHz）、兆赫兹（MHz）等（1kHz=10?Hz，1MHz=10?Hz）；
波速（c）：电磁波传播的速度（真空中为 3×10? m/s）。
定量关系：c = λf（波速等于波长与频率的乘积）；
变形公式：λ = c/f（频率越高，波长越短；频率越低，波长越长）。
示例：某广播电台发射的电磁波频率为 100MHz（10?Hz），则其波长 λ = c/f = 3×10? m/s/ 10?Hz = 3m。
幻灯片 6：电磁波谱 —— 不同波段的 “能量与信息载体”
定义：按电磁波的波长（或频率）从小到大（或从大到小）排列，形成的连续谱称为电磁波谱，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线等。
各波段特性与应用：
| 波段 | 波长范围 | 主要特性 | 典型应用 |
|------|----------|----------|----------|
| 无线电波 | 1mm-10?m | 波长最长，频率最低，能量最弱，穿透能力较强 | 广播、电视、手机通信、卫星导航、雷达 |
| 红外线 | 760nm-1mm | 热效应显著，能被物体吸收产生热量，肉眼不可见 | 红外线测温仪、红外烤箱、遥控器（如电视遥控器）、红外成像 |
| 可见光 | 400nm-760nm | 肉眼可感知，不同波长对应不同颜色（红→紫，波长逐渐变短） | 人类视觉、照明（电灯）、激光（如激光打印机、激光手术） |
| 紫外线 | 10nm-400nm | 能量较强，能使荧光物质发光，具有杀菌作用，过量照射有害 | 紫外线消毒灯、验钞机（荧光验钞）、紫外线防晒（防止皮肤灼伤） |
| X 射线 | 0.01nm-10nm | 波长极短，能量强，穿透能力强（能穿透肌肉，不能穿透骨骼） | 医学 X 光检查（骨骼成像）、工业探伤（检测金属内部缺陷） |
| γ 射线 | <0.01nm | 波长最短，能量最强，穿透能力极强，对生物细胞有破坏作用 | 医学放疗（杀死癌细胞）、工业辐照（灭菌、改性材料）、天体物理研究 |
规律总结：从无线电波到 γ 射线，波长逐渐变短，频率逐渐变高，能量逐渐增强，穿透能力总体呈增强趋势（但受介质影响，如 X 射线能穿透肌肉但不能穿透骨骼）。
幻灯片 7：电磁波的应用 —— 改变生活的 “无形力量”
1. 信息传递应用
无线通信：手机、对讲机通过发射和接收无线电波传递语音和数据信号；电视、广播电台通过发射特定频率的无线电波，将图像和声音信号传递到千家万户；
卫星通信：地球同步卫星作为 “中继站”，接收地面发射的电磁波信号，放大后转发到其他地区，实现远距离通信（如国际电话、卫星电视）；
光纤通信：利用可见光或红外线在光导纤维中传播，传递大量信息（光纤通信容量大、抗干扰能力强，是现代互联网的核心传输方式）。
2. 能量利用应用
加热：微波炉利用微波（无线电波的一种，频率约 2.45GHz）照射食物，使食物中的水分子剧烈振动，产生热量，实现快速加热；
医疗：红外线治疗仪利用红外线的热效应，促进人体局部血液循环，缓解疼痛；X 射线用于医学成像，γ 射线用于癌症放疗；
工业：紫外线消毒灯用于食品厂、医院的环境消毒；激光用于工业切割（如切割金属）、焊接和表面处理。
3. 探测与科研应用
雷达：发射无线电波，通过接收目标反射的电磁波，确定目标的位置、速度和形状（用于航空管制、气象预报、军事探测）；
遥感卫星：通过接收地面物体发射的红外线、可见光等电磁波，获取地球表面的地形、植被、气象等信息（用于农业监测、灾害预警）；
天体物理：通过射电望远镜接收宇宙中的无线电波，研究恒星、黑洞、星系等天体的结构和演化（如中国 “天眼” FAST 射电望远镜）。
幻灯片 8：课堂小结
知识框架回顾：
电磁波产生：迅速变化的电流（或变化的电磁场）产生电磁波，是横波，具有物质性；
传播特性：无需介质，真空中速度 c=3×10? m/s，满足 c=λf（波长与频率成反比）；
电磁波谱：按波长排列，从无线电波到 γ 射线，特性与应用不同，能量随频率升高而增强；
应用：信息传递（通信、广播）、能量利用（加热、医疗）、探测科研（雷达、遥感）。
重点强调：电磁波与机械波的核心区别是 “无需介质”，c=λf 是分析电磁波波长与频率关系的关键公式，不同波段电磁波的应用需结合其能量和穿透能力的特性。
幻灯片 9：课堂练习 1
下列关于电磁波的说法，正确的是（ ）
A. 电磁波的传播需要介质（如空气、水）
B. 恒定电流能产生电磁波
C. 电磁波在真空中的传播速度等于光速（3×10? m/s）
D. 电磁波的波长越长，频率越高
某电视台发射的电磁波频率为 50MHz（1MHz=10?Hz），则该电磁波的波长为（ ）
A. 6m B. 60m C. 0.6m D. 0.06m
下列应用中，利用红外线的是（ ）
A. 验钞机验钞 B. 电视遥控器控制频道 C. 医学 X 光检查 D. 微波炉加热食物
幻灯片 10：课堂练习 2
为什么手机在真空环境中仍能接收到信号，而闹钟在真空环境中却听不到声音？请结合电磁波与声波的传播特性解释。
电磁波谱中，无线电波的波长比紫外线长，请根据 c=λf 判断两者的频率关系，并说明哪个波段的能量更强，为什么？
举例说明电磁波在信息传递和能量利用两个方面的应用（各举 2 例），并简要说明其工作原理。
幻灯片 11：课堂练习答案
C（解析：A 选项，电磁波无需介质；B 选项，恒定电流不能产生电磁波，需变化的电流；D 选项，波长越长，频率越低）
A（解析：λ=c/f=3×10? m/s/ 5×10?Hz=6m）
B（解析：A 选项利用紫外线，C 选项利用 X 射线，D 选项利用微波（无线电波））
答：手机接收的是电磁波，电磁波的传播不需要介质，在真空中能正常传播，因此能接收到信号；闹钟发出的是声波，声波是机械波，传播需要介质（如空气），真空环境中没有介质，声波无法传播，因此听不到声音。
答：根据 c=λf，真空中波速 c 不变，波长与频率成反比，因此无线电波的频率比紫外线低；紫外线的能量更强，因为电磁波的能量随频率升高而增强，紫外线频率更高，能量更强。
答：（1）信息传递应用：① 手机通信：手机发射和接收无线电波，将语音或数据信号转化为电磁波信号，通过基站传递到远方；② 电视广播：电视台发射特定频率的无线电波，携带图像和声音信号，电视接收后还原为画面和声音。（2）能量利用应用：① 微波炉加热：利用微波（无线电波）使食物中水分子振动，产生热量；② 红外线烤箱：利用红外线的热效应，使食物吸收红外线能量，温度升高。
幻灯片 12：拓展思考
为什么在雷雨天，我们会先看到闪电，后听到雷声？（提示：闪电是电磁波（光），雷声是声波，电磁波在空气中的传播速度（约 3×10? m/s）远大于声波的传播速度（约 340 m/s），因此先看到闪电，后听到雷声）
5G 通信使用的电磁波频率比 4G 更高（5G 频率约 30GHz-300GHz，4G 约 1GHz-6GHz），根据 c=λf，5G 电磁波的波长比 4G 更短，这对 5G 通信有什么影响？（提示：波长越短，电磁波的穿透能力越弱（易被障碍物阻挡），但传输速率更快（频率高，单位时间内传递的信息更多），因此 5G 需要建设更多基站来覆盖信号）
幻灯片 13：结束语
总结与延伸：本节课我们学习了电磁波的产生、传播特性、电磁波谱及应用，了解了这种 “无形物质” 如何传递信息和能量，改变我们的生活。下一节课我们将学习 “信息技术与能源革命”，探索电磁波技术如何推动信息技术的发展，以及能源利用的未来趋势。希望大家课后观察身边的电磁波应用，思考不同波段电磁波的特性如何影响其应用场景！
北师大版2024版物理九年级全册【精做课件】
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15.1电磁波
第十五章 电磁波与通信技术
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电磁波是我们经常听到的一个词语。例如，广播电台和电视台利用电磁波传递声音和图像，微波炉靠电磁波加热食品，“手机”(移动电话)通过电磁波通话等。在生活中，我们能够看到将石子投入水中在水面激起的水波，能够听到琴弦振动在空气中激起的声波.而电磁波似，乎是一种“无形的波浪”，它是怎样产生的，又是怎样传播的呢？
我国航天员在空间站中，如何和地面指挥中心传递信息呢?
航天员通过电磁波和地面指挥中心传递信息
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。
1837年，莫尔斯发明了实用的电报机，从此人们可以做到同时在两地之间传递信息。
1876年，贝尔发明了电话。这是人类历史上最伟大的发明之一。
电话的话筒与听筒
（一）话筒
1.话筒结构：话筒里有一个金属盒，里面装满碳粒，上面盖有一个膜片.
2.话筒特点：碳粒之间的接触不紧密，整体的电阻随膜片的压紧程度而改变.
3.话筒作用：把振动转变为强弱变化的电流.
话筒结构：
话筒里有一个金属盒，里面装满碳粒，上面盖有一个膜片.
话筒的工作原理:
对着话筒讲话时，话筒的膜片振动，时紧时松地压迫炭粒，盒中炭粒的电阻时小时大，流过炭粒的电流也发生变化，这样话筒就将声音信号变成了电信号。
（二）听筒
1.听筒结构：听筒里有一个永磁铁，它的两个磁极上套有螺线管，磁极前有薄铁片.
2.听筒特点：由于永磁体的吸引，薄铁片有些弯向磁铁.
3.听筒作用：变化的电流转化为声音振动.
听筒结构：
听筒里有一个永磁铁，它的两个磁极上套有螺线管，磁极前有薄铁片.
听筒的工作原理:
当变化的电流通过听筒的线圈时，听筒内的电磁铁对膜片的作用力也随之变化，使膜片振动，这样听筒就将电信号变成了声信号.话筒和对方听筒是串联在电路中的.
知识点1 电磁波的产生与描述
1. 关于电磁波的产生，下列说法正确的是( )
C
A. 导线中没有电流，可以在空间激起电磁波
B. 导线中有电流，就可以在空间激起电磁波
C. 导线中有迅速变化的电流，就可以在空间激起电磁波
D. 以上三种情况都可以产生电磁波
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2. ［2024·广州二模改编］如图所
示是电磁波谱，小明用收音机收
听广州交通电台FM106.1?MHz 频
?
C
A. 收音机接收的信息是无线电波
B. 440?Hz 表示钢琴的琴弦每秒钟振动440次
C. 收音机收到空中电磁波的频率是1.061×105?Hz
D. 除图中频率外，波长也是描述波的物理量
?
道播放的钢琴节目，某时刻他听到演员弹奏音符“dol”“la ”，
频率分别为261.6?Hz、440?Hz ，下列说法错误的是 ( )
?
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知识点2 电磁波的传播
3. ［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，用抽气机抽去其中空气。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
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4.［2024·淮安］利用北斗卫星导航系统进行定位和导航时，
导航仪与北斗卫星之间通过________传递信息，它在真空中
传播的速度约为__________m/s 。
?
电磁波
3.0×108
?
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5. 如图所示，在一个较大的平盘中，
用细杆端部连续点击水面中央（间隔的时间要均
匀），先后进行两次实验，两次点击的频率不同，
会看到两次形成的水波波长不同，由此类比电磁
波的传播过程可知，在______一定的条件下，频
率越高，波长越____。
波速
短
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知识点3 电磁波的应用
6. ［2024·成都］电磁波具有信息特征和能量特性。以下设
备中，主要利用电磁波的能量特性工作的是( )
A
A. 微波炉 B. 手机 C. 雷达 D. 电吹风
7.电磁波的家族成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫
外线、X 射线等，它们与人们的生活息息相关。电视机遥控器
是利用________来工作的，医院是用_______来检查身体的。
?
红外线
X射线
?
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8. ［2024·武汉］如图所示，打开收音机的开关，旋至没有
电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一根导线，先将
导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的
正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中传
出“嗒嗒”声。关于这个实验，下列说法错误的是( )
D
A. 这个实验对电池有损害，最好用旧电池来做
B. 迅速变化的电流能够产生电磁波
C. 收音机可以接收到电磁波信号
D. 电磁波只能在空气中传播
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9. ［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15?min ,可明显刺激人体线粒体，增加葡萄
?
D
A. 335?nm,合3.35×10?4m B. 335?nm,合3.35×10?7m
C. 670?nm,合6.70×10?4m D. 670?nm,合6.70×10?7m
?
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
????????=????????=????????=????????=335?nm ,则该红光的波长为( )
?
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10. ［2024·广州三模］如图是一台收音机的屏板，当在FM 波
段时，向右调指针（图中黑块），所接收到的电磁波( )
?
B
A. 波速变大，波长不变
B. 波速不变，波长变小
C. 波速不变，波长变大
D. 波速变小，波长变小
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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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