资源简介

(共33张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：21.1 电磁波的海洋
副标题：探索看不见的信息传递使者
幻灯片 2：引入 —— 生活中的电磁波
展示图片：手机通信、卫星电视、微波炉加热、医院 X 光检查、收音机收听广播等场景。
引导语：在现代生活中，我们时刻被各种电磁波环绕。手机让我们能与远方的人即时交流，卫星电视为我们带来全球的精彩节目，微波炉快速加热食物…… 这些便利都离不开电磁波。那么，电磁波究竟是什么？它是如何产生与传播的？让我们一同走进电磁波的海洋。
幻灯片 3：电磁波的产生
理论基础：麦克斯韦电磁场理论指出，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。当电场和磁场相互激发，交替产生，就会形成电磁波。
实验演示：赫兹实验。介绍赫兹通过实验装置，在两个金属球之间施加高电压，产生电火花，周围空间便产生了电磁波，并用一个开口的金属环检测到了电磁波，首次证实了电磁波的存在。
生活实例：在日常电路中，当电流通断瞬间，比如开关灯时，附近的收音机可能会发出 “滋滋” 声，这是因为电流的迅速变化产生了电磁波，干扰了收音机信号。手机、广播电台等设备的天线中，通过振荡电路产生迅速变化的电流，从而向外发射电磁波。
幻灯片 4：电磁波的传播
传播特性：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，且在真空中的传播速度等于光速，约为\(c = 3×10^{8}m/s\)。在不同介质中，电磁波的传播速度会有所不同。
类比理解：以水波为例，水波是水的振动在水面上传播形成的。而电磁波是电场和磁场的振动在空间中传播形成的。就像水波不需要其他物质来传递振动一样，电磁波在真空中也能传播。
传播图示：展示电磁波在空间中传播的示意图，电场和磁场相互垂直，且都与传播方向垂直，形象呈现其横波特性。同时，标注出波长（相邻两个波峰或波谷之间的距离，用\(\lambda\)表示）、频率（每秒内完成周期性变化的次数，用\(f\)表示）。
幻灯片 5：波长、频率与波速的关系
公式推导：根据速度的定义，波速\(c\)等于波长\(\lambda\)与频率\(f\)的乘积，即\(c = \lambda f\)。例如，某电磁波的频率为\(10^{6}Hz\)，波长为\(300m\)，那么它的波速\(c = 300m×10^{6}Hz = 3×10^{8}m/s\) ，符合电磁波在真空中的波速。
公式应用：已知电磁波的频率，可通过公式计算出其在真空中的波长；反之，已知波长也能算出频率。例如，某广播电台发射的电磁波频率为\(90.1MHz\)（\(90.1×10^{6}Hz\)），则其波长\(\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3×10^{8}m/s}{90.1×10^{6}Hz}\approx3.33m\)。
幻灯片 6：电磁波大家族
电磁波谱：按照频率从低到高（或波长从长到短）的顺序，电磁波谱依次包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线。展示电磁波谱的图表，清晰标注各波段的范围及名称。
各波段特点及应用：
无线电波：频率范围从几十千赫到数百兆赫，常用于广播、电视、移动通信、卫星通信等。例如，我们日常收听的 FM 广播，频率一般在 88 - 108MHz 之间。
微波：频率在 300MHz - 300GHz，用于雷达探测、微波炉加热、卫星通信等。微波炉利用微波使食物中的水分子振动，从而产生热量加热食物。
红外线：具有热效应，常用于遥控器、红外线夜视仪、热成像仪等。电视遥控器通过发射红外线信号来控制电视的开关、频道切换等功能。
可见光：人眼能够感知的电磁波，频率范围在\(3.9×10^{14} - 7.5×10^{14}Hz\)，是我们获取外界信息的重要途径，如照明、摄影等。
紫外线：具有杀菌消毒作用，适量的紫外线照射有助于人体合成维生素 D，但过量照射会对皮肤和眼睛造成伤害。常用于紫外线消毒灯、验钞机等。验钞机利用紫外线使钞票上的荧光物质发光，来鉴别钞票真伪。
X 射线：具有较强的穿透能力，常用于医学透视、工业探伤等。医院的 X 光检查可以帮助医生查看人体内部骨骼等结构。
γ 射线：能量高、穿透能力极强，主要应用于医学放疗、工业检测等领域。在放疗中，利用 γ 射线杀死癌细胞。
幻灯片 7：电磁波的应用 —— 通信领域
无线通信原理：手机、基站、卫星等通信设备通过发射和接收特定频率的电磁波来传递信息。以手机通话为例，手机将声音信号转换为电信号，再通过天线将电信号加载到高频电磁波上发射出去，基站接收信号后，经过一系列处理，将信号传递到对方手机，对方手机再将电磁波信号转换回声音信号。
通信技术发展：从早期的模拟通信到现在的数字通信，从 2G、3G 到 4G、5G，通信技术不断革新，传输速度越来越快，带宽越来越宽，能够满足人们对高清视频、大数据传输等日益增长的需求。5G 技术的高速率、低时延、大连接特性，为智能交通、远程医疗、工业互联网等领域带来了新的发展机遇。
幻灯片 8：电磁波的应用 —— 医疗领域
医学成像：X 射线成像可用于观察骨骼结构，判断是否有骨折等情况；CT（计算机断层扫描）通过对人体进行断层扫描，利用 X 射线获取更详细的人体内部信息，辅助医生诊断疾病；MRI（磁共振成像）利用射频电磁波和强磁场，生成人体内部软组织的清晰图像，对脑部、脊髓等部位的疾病诊断具有重要价值。
治疗应用：微波热疗利用微波的热效应，使病变组织温度升高，达到治疗疾病的目的；γ 射线放疗则通过高能量的 γ 射线杀死癌细胞，治疗肿瘤。
幻灯片 9：电磁波的应用 —— 其他领域
雷达：在军事、航空、气象等领域广泛应用。雷达通过发射电磁波，然后接收目标物体反射回来的电磁波，根据电磁波的传播时间和反射波的特性，确定目标物体的位置、速度、大小等信息。例如，气象雷达可以监测降雨、风暴等天气现象。
导航：全球定位系统（GPS）、北斗卫星导航系统等利用卫星发射的电磁波，为地面上的车辆、船只、飞机等提供精确的位置、速度和时间信息，实现导航功能。我们日常使用的手机导航软件，就是依靠卫星导航系统提供的信号来进行定位和导航。
工业检测：利用 X 射线、γ 射线的穿透能力，检测工业产品内部是否存在缺陷，如金属材料的内部裂纹、管道的堵塞情况等。在食品工业中，还可以利用微波检测食品的水分含量等。
幻灯片 10：电磁波的危害与防护
危害表现：电磁辐射对人体健康可能产生一定影响，长期暴露在高强度的电磁辐射环境中，可能会引起头痛、失眠、疲劳、免疫力下降等症状，还可能对眼睛、生殖系统等造成损害。例如，长时间使用手机可能导致眼睛疲劳、视力下降。
防护措施：在生活中，我们可以采取一些措施减少电磁辐射的危害。如保持适当的距离，手机通话时使用耳机，避免长时间靠近微波炉等辐射源；使用电磁屏蔽材料，如金属网、金属板等，可以有效阻挡电磁波的传播，在一些电子设备的外壳中会使用电磁屏蔽材料，减少设备对外的电磁辐射。在工作场所，对于一些高辐射设备，会设置专门的防护区域，工作人员会穿戴防护装备。
幻灯片 11：课堂小结
知识回顾：回顾电磁波的产生（变化的电场和磁场相互激发）、传播（不需要介质，真空中速度为光速）、波长频率波速关系（\(c = \lambda f\)）、电磁波大家族（各波段特点及应用）以及应用与危害防护等重点知识。
思维导图总结：展示一张关于电磁波的思维导图，以电磁波为核心，分支展开各个知识点，帮助学生构建知识体系。
幻灯片 12：课堂练习
下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波不能在真空中传播
B. 电磁波的传播速度小于光速
C. 手机是利用电磁波来传递信息的
D. 电热水壶是利用电磁波来工作的
某电磁波的频率为\(6×10^{8}Hz\)，则该电磁波的波长为______m。
列举生活中三种利用电磁波的实例：____________________。
紫外线具有杀菌消毒作用，这是利用了电磁波的（ ）
A. 能量特性
B. 波动特性
C. 粒子特性
D. 化学特性
幻灯片 13：课后作业
查阅资料，了解更多关于 5G 通信技术中电磁波的应用特点及发展前景，写一篇 500 字左右的科普短文。
观察生活中还有哪些设备利用了电磁波，分析其工作原理，并记录下来。
思考：在现代社会中，我们离不开电磁波，但又要防范其危害，如何在两者之间找到平衡？请谈谈你的看法。
2024人教版物理九年级全册
21.1电磁波的海洋
第二十一章 电磁波及其应用
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
物理观念
1.知道电话的结构、原理。
2.知道电话交换机的工作过程。
3.知道模拟信号与数字信号的概念与特点。
4.知道电磁波，知道波长、频率和波速的关系，会进行简单计算。
5.了解广播、电视与移动通信。
6.了解四种通信方式。
7.了解能源的种类和开发新能源的方法。
8.了解核能、太阳能的特点与应用。
9.了解能量的守恒、能量的转化和转移的方向性。
难点
重点
重点
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
知识点1 电磁波的产生
（第1题）
1. 如图所示，导线一端和电池负极相连，另一
端与电池正极摩擦，可以听到“咔咔”声，这是由于导线
与电池时断时续地接触，产生__________的电流，此电
流在空间激起（产生）________。
迅速变化
电磁波
2.［2024湖北咸宁模拟］关于电磁波的产生，下列说法正确的是( )
C
A.任何通电导体周围空间都会产生电磁波
B.照明线路周围不会产生电磁波
C.直流电在通断过程中会产生电磁波
D.日光灯启动不会产生电磁波
知识点2 电磁波的传播
（第3题）
3.［2024苏州］如图所示，为了研究声波、电磁波能
否在真空中传播，小明将手机 的“背景灯光提示”功
能（手机接收到信号后有灯光显示）和“来电铃声”功
能打开后悬挂在密闭的真空罩中罩好。连接抽气机抽
气一段时间后，用手机呼叫手机，发现手机 灯光
电磁波
声波
空气放回罩内再拨打电话
亮了却几乎听不到铃声。由此，小明得出结论：_________能在真空中
传播，______不能在真空中传播。小华却认为小明的证据不足，听不到
铃声可能是罩挡住的。为了补足证据，小华的操作是________________
_________。
4. 天问一号着陆巡视器成功着陆火星表面，它与地球控制台
之间利用________（填“电磁波”“超声波”或“次声波”）来联络，地球控
制台发出的指令经过2秒传播的距离是________ 。（电磁波的波速取
）
电磁波
知识点3 电磁波大家族
5.［2024山东东营期末］电磁波无处不在，根据电磁波谱可将电磁波分
为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、射线、 射线等，其
在生活中的应用很广泛，_______可用于医用拍片；可用________照射
人民币来鉴定真伪。
射线
紫外线
6.关于电磁波，下列说法不正确的是( )
D
A.光是电磁波
B. 通信是利用电磁波来通信的
C.微波炉是利用电磁波来加热食品的
D.电磁波传播速度是
7. ［2024广州二模］图中是电磁波，小明用收音机收听某交通
电台 频道播放的钢琴节目，某时刻他听
到演员弹奏音符“”“”，频率分别为、 ，此时 ( )
C
A.收音机接收的信息是无线电波，只能在空气中传播
B. 表示钢琴的琴弦每分钟振动440次
C.收音机收到空中电磁波的频率是
D.小明听到“”比“ ”音调要高
8.“歼 ”是我国新研制的隐形战机，它的“隐身”原理主要是机身对雷
达发射的________（填“超声波”或“电磁波”）具有良好的吸收作用。
电磁波
9. 是一种将个人电脑、手机等终端利用________以无线方式互相连接
的技术，真空中该波的传播速度______（填“大于”“小于”或“等于”）光速。
电磁波
等于
谢谢观看！

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