资源简介

/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
1.掌握红外测温仪的核心原理：
2.明确红外测温仪利用 “所有物体都会发射红外线，且发射强度与温度相关” 的特性，通过接收人体发射的红外线，转化为电信号并计算温度，理解其本质是电磁波（红外线）的应用。
3.区分不同测温工具的特性：对比红外测温仪与液体温度计的测量原理、精度、适用场景，知道红外测温仪 “非接触、快速” 的优势及局限性。
重点：红外测温仪的工作原理、操作方法、安全性及在公共卫生中的应用；设计并完成红外测温仪与液体温度计的对比实验，分析数据差异及成因。
难点：在对比实验中排除环境温度、测量距离、测量部位等干扰因素，确保数据的科学性与可比性。
【自主学习】
1.本活动涉及与_________、_________、人体温度、红外传感器等相关的内容。
2. 电磁辐射的另一个通俗名字叫_________，高能量（高频率）电磁辐射是________，只有这部分电磁辐射是危险的。
3.电磁波根据频率从低到高，可分为_________、微波、红外线、可见光（380–780 nm）、_________、X射线和伽马射线
4. _____________物体都在不停地发射和吸收红外线，且物体温度越高，辐射的红外线越_________。红外线_____________（能/不能）用肉眼观察到。
5.红外线是一种不可见光，具有光的一般特性，能直线传播、能反射、能折射，并遵循相应规律。在真空中传播速度与可见光相同为_____________m/s。
6.体温计的使用
（1）体温计的量程是_____________，分度值是_____________，其外形是_____________（选填“圆柱形”或“三棱形”），在金属泡和玻璃细直管之间有_____________构造。
（2）拿过体温计来不能直接测量体温，原因是：_____________。
（3）测量完成后，能离开人体读数，原因是_____________。
【合作探究】
本活动涉及与红外线、电磁波辐射、人体温度、红外传感器等相关的内容。
任务一：查阅资料。了解红外测温仪的工作原理、操作过程及使用的安全性要求，调研在流行病传播期间红外测温仪的使用情况。
1.红外测温仪的工作原理
依据黑体辐射定律，所有高于绝对零度的物体都会___________，且辐射强度和温度呈正相关。红外测温设备通过热电堆等传感器接收人体额头、鼓膜等部位的__________，将其转化为电信号，再经内部算法校准补偿环境温差等影响后，最终换算成__________。
2. 操作过程
（1）先检查设备电量是否______、探头是否______，必要时用已知温度物体校准；
（2）测量时额温仪需距额头1 - 3厘米_________对准，耳温仪要拉直__________将探头深入耳道对准鼓膜；
（3）按下测量键，__________秒后设备发出提示音，即可读取温度数据；测量后用75%酒精棉擦拭探头清洁。
3.使用的安全性要求
（1）在使用红外测温仪之前，务必仔细阅读__________，了解其功能、操作方法以及注意事项，以确保正确、安全地使用仪器。
（2）该设备仅________红外线而非________发射，不会对人体造成损伤；若设备带激光瞄准，需避免直视激光光束以防伤眼。
（3）要避免在________、________等极端环境使用，防止设备损坏；医疗场所等频繁使用的设备每半年需校准一次，误差超0.3℃需停用调整。
（4）在进行测温时，需要保持一定的测量距离和正确的测量角度。一般来说，距离越________近、角度越________，测量结果越________。通常建议仪器与皮肤之间的距离保持在3～5 cm之间。
4.在流行病传播期间红外测温仪的使用情况
（1）2003年非典时，红外测温设备首次广泛用于________等口岸，快速筛查发热人员。
（2）新冠疫情期间其应用更为普及，一方面额温枪成为社区、药店等场景的基础防控装备，满足________快速测温需求；
（3）另一方面红外热成像测温仪被大量部署在地铁、车站等人员________场所，搭配AI算法可实现远距离、多目标________测温，一分钟能完成数百人筛查，还能自动报警。
任务二：进行探究。使用液体温度计和红外测温仪分别进行体温测量，比较测量结果及不同测温仪的利弊。探究如何选用合适的测量工具来测量不同物体的温度，并根据探究结果提出建议。
对比实验：液体温度计和红外测温仪
1.实验目的
使用液体温度计和红外测温仪分别进行体温测量，比较测量结果及不同测温仪的利弊。
2.实验器材：液体温度计、红外测温仪
3.测量步骤：
（1）同一环境下，先用水银温度计测量________温度（静置 5 分钟），记录数据；
（2）同一部位（额头）用________测温仪测量（保持 3-5cm 距离），记录数据；
（3）更换环境重复测量，每组至少记录 6 组对比数据；
4.数据记录
测量环境 测量成员 液体体温计（℃） 红外测温仪（℃） 数据差值（℃） 备注
室内常温（23℃） 成员1 36.5 36.3 0.2 安静休息10分钟后测量，腋下干燥
成员2 36.7 36.5 0.2
成员3 36.4 36.3 0.1
室外低温（8℃） 成员1 36.3 35.8 0.5 安静休息10分钟后测量，腋下干燥
成员2 36.5 35.9 0.6
成员3 36.2 35.7 0.5
测量环境 测量成员 液体体温计（℃） 红外测温仪（℃） 数据差值（℃） 备注
运动后（跳绳5分钟） 成员1 37.2 37.0 0.2 运动后休息1分钟测量，额头微汗
成员2 37.3 37.1 0.2
成员3 37.1 36.9 0.2
思考讨论：不同测温仪的利弊有哪些？你能用表格形式表示吗？
对比维度 红外测温仪 液体温度计
测量方式 非接触 ________
测量速度 ________ ________
精度 受环境影响（误差±0.3℃） 精度高（误差 ±0.1℃）
适用场景 公共场所________测温 家庭、医院________测温
局限性 易受________、距离干扰，有功耗，依赖电池； ________感染风险、速度慢水银体温计易碎且有毒，存在安全隐患
5.不同测量对象的工具选用
项目 液体温度计(水银) 红外测温仪
适用场景 家庭自测、医疗________监测 公共场所、儿童及行动不便者
安全与维护 水银体温计妥善存放，破损后立即开窗通风并收集水银，交由专业机构处理。 红外线体温计定期更换电池，耳温计每次使用更换耳套，避免交叉感染。
规范操作 腋下测量需夹紧5-10分钟，需要固定姿势测量，对儿童和老人不友好。 口腔测量前忌冷热饮食。无需接触，操作_____
6.综合建议
液体体温计胜在_______稳定，适合人体核心体温精准测量；
红外线体温计赢在________便捷，适合筛查与物体表面测温。
日常使用可组合搭配：用红外线体温计快速初步判断，用液体体温计精准复核，兼顾效率与准确性。
注：水银体温计因环保问题已逐步淘汰，建议优先选用电子液体温度计作为替代。
完成一篇关于红外测温仪的工作原理及使用前景的调研报告，与同学们交流讨论研究成果，并针对红外测温仪是否会对人体产生影响提出个人的观点，作出解释。并针对红外测温仪是否会对人体产生影响提出个人的观点，作出解释。
视频：红外测温仪会产生危害身体的电磁波吗？
交流讨论：针对红外测温仪是否会对人体产生影响提出个人的观点，作出解释。
个人观点是合规红外线测温仪对人体__________。
解释：（1）工作原理____伤害性合规红外线测温仪通过接收人体自身辐射的红外线计算温度，并非主动发射有害射线，本质是“_____信号”而非“______辐射”。其工作原理和安全性已通过权威检测，日常使用无需过度担忧。
（2）能量极低且无接触：即便部分红外线测温仪带有辅助校准的微弱红外光源，其功率远______手机、微波炉等日常设备，且测量时保持距离、时间极短，_________对皮肤、眼睛等组织造成热损伤或细胞伤害。
注意事项*
避免购买无品牌、无检测报告的劣质产品；不建议______时间______距离对准眼睛直射（虽无直接伤害，但可能造成短暂不适），日常测量遵循说明书操作即可。
视频：电磁波各波段的应用实例
【归纳整理】
【本章练习】
1. 关于电磁波和现代通信，请判断下列表述是否正确。
（1）电磁波的频率越高，在空气中传播的速度就越大；
（2）微波不具有能量；
（3）电磁波可以在真空中传播；
（4）光纤通信具有传输信息量大、信号衰减小等特点；
（5）移动电话是靠电磁波传递信息的；
（6）微波传输时要靠微波中继站才能传输较大的距离；
（7）卫星只能作为传送电视信号的中继站。
2. 下列通信方式中不属于微波通信的是（ ）。
A. 微波中继通信 B. 光纤通信 C. 移动通信 D. 卫星通信
3.下列电磁波中波长最长的是（ ）。
A.紫外线 B. 红外线 C. 可见光 D. 无线电波
4. 电视台发射出一列波长为 10 m 的无线电波，则它的频率大约是（ ）。
A.30 Hz B. 30 kHz C. 30 MHz D. 无法计算
5. 关于信息传递，下列说法中正确的是（ ）。
A. 军用雷达利用超声波进行定位和导航
B. 卫星通过红外线传递信息
C. 光纤通信利用电流传递信息
D. 汽车导航通过电磁波传递信息
6. 下列说法中错误的是（ ）。
A. 光波是一种电磁波，可在真空中传播
B. 声波是一种电磁波，不能在真空中传播
C. 超声波能粉碎结石说明超声波具有能量
D. 光纤通信是一种利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式
7. 电磁波的用途非常广泛，可以归纳为：医疗，如_________________；通信，如_________________；红外遥控，如 _________________。
8.手机传递信息的电磁波频率有 ν 1 = 900 MHz 和 ν 2 = 1 800 MHz，与这两个频率相对应的电磁波波长及波速分别是 λ1、 ν 1 和 λ2、 ν 2，则 λ1 ________ λ2， ν1 ________ ν2。（均选填“＞”“=”或“＜”）
9. 雷达是利用 _________ 测定物体位置的无线电设备。假设某时刻雷达向飞机发射电磁波，电磁波遇到飞机经反射后，又被雷达接收，整个过程用时52.4 μs（1 μs = 1×10-6 s）。电磁波的速度为________，则飞机离雷达的距离是________。
10. 下图是地球上的人造卫星进行通信的示意图。
（1）请结合示意图，简要说明卫星通信的原理；
（2） 许多长途电话以地球同步卫星为中继站。由于无线电波传输需要时间，故接听时会有一定延迟。假设某人造卫星与地面的距离是 36 000 km，请你估算延迟的时间。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【课前预习】
答案：1. 红外线 电磁波辐射 2. 电磁波 电离辐射 3.无线电波 紫外线
4. 一切 强 不能 遥控家用电器、加热物体 5. 3×108 6.（1）35～42℃ 0.1℃ 三棱形 细弯管 （2）观察体温计示数是否在35℃以下，否则需要甩动 （3）离开人体后细弯管处水银受冷收缩而断开，直管内水银不能回流
【合作探究】
探究点一：
答案：任务一：1. 辐射红外线 红外辐射 温度值2.(1)充足 清洁 (2) 垂直 耳廓(3) 1 – 3 3.(1)说明书 (2)接收 主动 (3) 高温 潮湿(4) 垂直 准确4.(1)机场(2)小范围(3) 密集 同时
任务二：3.(1) 腋下 （2）红外 思考讨论：接触 快 慢 批量 精准 温度 交叉5. 精准
简便 6.精准 快速
探究点二：
答案: 无显著不良影响 (1)无 接收 发射 (2)低于 不会 长 近
【章末练习】
1. 答案：(1)错误(2)错误(3)正确(4)正确 (5)正确(6)正确(7)错误。
解： (1)电磁波的速度与介质有关，与电磁波的频率无关，不同频率的电磁波在空气中的传播速度相同，故(1)错误；
(2)微波是电磁波的一种，传播速度与电磁波速度相同，具有能量，故(2)错误；
(3)电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故(3)正确；
(4)光纤通信是利用电磁波在光导纤维中反射，实现信息传输的，它具有传输信息量大、不受外界电磁场干扰和通信质量高等优点，故(4)正确；
(5)移动电话就是靠发射和接收电磁波来传递信息的，故(6)正确；
(6)因为微波基本上是沿直线传播的，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等，微波传输时要靠微波中继站才能传输较大的距离，故(7)正确；
(7)卫星中继通讯的应用范围很广；但卫星并不是只能作为传送电视信号的中继站，故(8)错误；
2. 答案：B
解析：微波中继通信：利用微波进行信息传输，属于微波通信。
移动通信：通常也使用微波进行信息传输，属于微波通信。
卫星通信：通过卫星进行信息传输，也使用微波作为信号载体，属于微波通信。
光纤通信：利用光导纤维传输信息，信号载体是激光，不属于微波通信。
3. 答案：D
解析：按照波长从大到小的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。
4. 答案：C
解析：频率ν === 3×107Hz=30MHz.故选C
5. 答案：D
军用雷达是利用电磁波进行定位和导航的，而不是超声波。因此选项A错误。
卫星通信主要通过高频电磁波（如微波）传递信息，而不是红外线。因此选项B错误。
光纤通信是利用光（通常是激光）在光导纤维中通过多次反射传递信息，而不是电流。光纤通信利用的是光的全反射原理，因此选项C错误。
汽车导航系统通常通过接收卫星发出的电磁波（如GPS信号）来获取位置信息，因此选项D正确。
6. 答案：B
解析：光波、无线电波、X射线等都是电磁波，电磁波可以在真空中传播，故选项A正确；声波不是电磁波，也不能在真空中传播，故选项B错误：超声波可以碎石，是因为本身具有能量，故选项C正确；光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的，故选项D正确。
7. 答案:医生可以用r射线作脑手术；利用微波进行卫星通信；电视机、空调等用红外线进行遥控。
解析：电磁波的用途非常广泛，可以归纳为:医疗，如医生可以用γ射线作脑手术；通信，如利用微波进行卫星通信；红外遥控，如电视机、空调等用红外线进行遥控。
8. 答案：＞ =
解析：电磁波在传播过程中以光速传播且保持不变，由公式c=λν可得，电磁波的波速一定，电磁波的波长和频率互成反比例关系。所以， ν1频率小，波长长。即λ1 > λ2, ν1 = ν2。
9. 答案：电磁波 3×108 m/s 7860m
解析：雷达是利用电磁波来测定物体位置的无线电设备；电磁波的传播速度与光速相同，为3×108m/ s，电磁波的路程:s=vt= 3×108 m/s×52.4×10-6s= 1.572 × 104m,飞机距雷达的距离: d=== 7860m。
10. 答案：(1)卫星通信利用人造卫星作为中继站，将地面站发送的信号接收并转发到另一个地面站。(2)0.24s
解析： (1)卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而实现两个或多个地面站之间的通信。由示意图可知在主站或者地面站1、地面站2等先将信号发射到卫星，卫星接收到信号后，再把信号转发到另外的地面站或主站，这样就可以让不同地面站的通信客户之间进行通信。
(2)已知无线电波的传播速度c= 3 × 108m/s,人造卫星与地面的距离
s0 = 36000km= 3.6 ×107m因为无线电波从地面到卫星再返回地面，所以传播的总路程s=2s0 =2 × 3.6 × 107m=7.2× 107m，信息延迟的时间t = = = 0.24s。
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