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第二十一章 电磁波及其应用
九年级全
在数亿千米的漫长旅途中，天问一号探测器多次调整姿态和改变轨道，还要向遥远的地球发回照片.科学家通过电磁波控制探测器的航行，探测器也是通过电磁波与遥远的地面联络、传递信号的.
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什么是电磁波？
思考
第1节 电磁波的海洋
第2、3节 广播、电视和移动通信 卫星通信和光纤通信
电磁波及其应用
第1节 电磁波的海洋
学习目标
物理观念
知道电磁波的产生和传播.知道波长、频率和波速以及电磁波在真空中的传播速度.了解电磁波的应用.
科学思维
在研究电磁波的产生过程中，利用类比建立电磁波的概念.通过研究电磁波的传播条件，发展科学推理能力.
科学探究
观察与体验研究电磁波的产生与传播的过程，养成观察的习惯，强化证据意识.
科学态度与责任
通过探究活动，激发学习兴趣和求知欲.在了解电磁波对人类生活和社会发展的影响，以中国天眼为例，了解科技发展对社会进步的意义，增强科技强国的责任感.
重点：电磁波的产生与传播.
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摩擦，使它们时断时续地接触，观察现象.
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新课引入
观察与思考
收音机为什么会发出这种“咔咔”的声音呢？
思考
一、电磁波是怎样产生的
木棍在水面上振动
说话时声带的振动
声波
水波
导线与电池时断时续地接触，产生迅速变化的电流，电能生磁、磁能生电，变化的电流在空间激起(产生)电磁波.
产生
类比
收音机接收到电磁波，发出了“咔咔”声.
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.电磁波有许多用途，例如可以用电磁波来传递信息和能量.
例 下列过程中不能产生电磁波的是(　　)
A. 打开或者关闭电灯时
B. 电炉子在关闭状态时
C. 电冰箱的电路接通或断开时
D. 电饭锅从加热状态自动跳到保温状态时
B
迅速变化的电流能在周围产生电磁波
波峰
波谷
二、电磁波是怎样传播的
在某确定位置，1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少.
水波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速.
在一列水波的传播中，凸起的最高处，叫作波峰；凹下的最低处，叫作波谷.邻近的两个波峰(或波谷)的距离，叫作波长.
跟水波类似，电磁波也可用波长、频率和波速来描述.
(1)波长：振动一次波传播的距离(相邻两个波峰或波谷之间的距离)用字母 λ 表示.
(2)频率：1秒钟波振动的次数叫频率，用字母 f 表示.
波长λ
波长λ
波峰
波谷
波的图像
电磁波的波速(c)、波长(λ)、频率( f )三者之间的关系：
不同频率(或不同波长)的电磁波的传播速度都相同.电磁波波速一定，波长与频率成反比，频率越高的电磁波，波长越短.
波速(c)单位：m/s.
波长(λ)单位：m.频率( f )单位：Hz.
c =λf
声音的传播要靠固体、液体、气体等介质，电磁波的传播需要介质吗？
？
演 示
把一部手机放在真空罩中，抽掉空气后，给这部手机打电话. 这部手机能接到电话吗？说明了什么？
真空罩中的手机能接到电话吗？
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现象：
说明：
放在抽掉空气的真空罩中的手机可以收到罩外传给它的电磁波.
电磁波在真空中也可以传播.
太空中没有空气，声音无法传播.因为电磁波可以在真空中传播，所以航天员在太空可以用电磁波来通信.真空中电磁波的波速为c，大约为30万千米每秒.c是物理学中一个十分重要的常量，目前公认
c=2.997 92458×103 m/s.
光就是一种电磁波！
C
真空中电磁波的波速c一定， 由公式c=λf 知，f甲∶ f乙=λ乙∶λ甲=1 ： 2
例 如图所示，有甲、乙两种电磁波，甲的波长是乙的2倍，则甲、乙两种电磁波的频率之比为( )
A. 1 ∶ 1 B. 2 ∶ 1
C. 1 ∶ 2 D. 无法确定
c =λf
三、电磁波大家族
想 想 做 做
通常电磁波的频率都很高，所以常用单位还有千赫(kHz)和兆赫(MHz). 这些单位间的换算关系是1 MHz=103 kHz 1 kHz=103 Hz
观察收音机的刻度板，上面标有哪些数字和单位？它们都表示什么意思？打开收音机，转动调谐旋钮，调到可以收听到广播节目的位置，看看频率是多少.
调幅广播频率
调频广播频率
表示53×10 kHz=530 kHz
调幅广播覆盖范围广、抗干扰稍弱；调频广播通过调制信号频率传递声音，音质好、抗干扰强.
电磁波是个大家族.通常用于广播、电视和移动通信的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分电磁波，叫作无线电波.日常生活中可以看到各种各样的天线，它们有的是发射电磁波的，有的是接收电磁波的.
可见光、红外线和紫外线也属于电磁波.X射线、γ射线是频率很高的电磁波.不同频率范围的电磁波在我们的生活中发挥着重要作用.
不同频率范围的电磁波及其应用
生活中常见的微波炉是用电磁波来加热食品的.微波炉内有很强的电磁波.这种电磁波的波长在无线电波中较短，叫作微波.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.由于微波可以深人食物内部，所以用微波炉做饭时食物的内部和外部几乎同时变熟，省时、省电.
宇宙中存在的电磁波覆盖了整个电磁波段.我们除了可以在可见光波段用光学望远镜观测天体，还可以在无线电波段观测天体.在“天眼之父”南仁东的带领下，我国建成了世界上最大的500 m的口径球面射电望远镜，仰望星空，我们正在探索着宇宙的奥秘.
电磁波
的海洋
电磁波大家族
电磁波
是怎样
产生的
课堂小结
电磁波
是怎样
传播的
导线与电池时断时续地接触，产生迅速变化的____，电能生磁、磁能生电，变化的电流在空间激起(产生)电磁波.
电流
传播：不需要____，在真空中也可以传播，真空中电磁波的波速
为c =______m/ s.
特性：具有波速、波长和____，关系为_____.
介质
3×108
频率
c =λf
无线电波：频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分电磁波，叫作无线电波.
微波：电磁波的波长在无线电波中较___，叫作微波.
短
1. (2025成都改编)关于电磁波的认识，下列说法正确的是 ( )
A.电磁波在真空中的传播速度为340 m/s
B.操作人员通过电磁波遥控无人机
C.电磁波的频率越高，其波长越长
D.骨骼检查使用的X光不是电磁波
3×108 m/s
×
利用电磁波可以传递信息
√
B
由c=λf ，c一定，f 越高，λ越短
×
X光是电磁波
×
2. 在中国空间站进行太空授课时，航天员们使用的是蓝牙耳机，蓝牙耳机的无线通讯功能利用的是_______，其传播速度是_______km/s；蓝牙通信信号比可见光频率低，蓝牙通信信号波长比可见光_____.
电磁波
3×105
长
c =λf
3. 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.
解：2.8×10-4 ms=2.8×10-7 s，3×105 km/s=3×108 m/s
目标与仪器之间的距离s=vt=3×108 m/s× ×2.8×10-7 s=42 m
s=vt
4. (教材P178练习与应用第3题改编)我国祝融号火星车安全到达火星表面并进行了巡视探测. 祝融号通过_______传递火星的相关信息. 如果祝融号发出信号时，信号恰好能直接发送到地球，且火星到地球的距离是3.2亿千米，那么信号由火星传到地球大概需要_________s.(电磁波的速度取3×105 km/s，计算结果保留1位小数)
电磁波
3.2亿千米 =3.2×108 km
1 066.7

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