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第二十章　电磁波与信息时代
第一节
初识电磁波
初中物理沪科版（2024）九年级全一册
1
知道光是电磁波，记住电磁波在真空中的速度。
2
知道波速、波长和频率的关系，认识描述电磁波的波形图。
3
了解电磁波的“家族成员”及其应用。
学习目标
在你收看电视节目的时候，将一手机放在电视机旁，用另一手机拨打此手机，会有什么现象发生？把你听到的和观察的现象记录下来，并思考发生这些现象的原因。
答案　电视画面和声音不稳定。
温故知新
月球车——“玉兔号”
情景引入
“玉兔号”通过什么媒介将图像从遥远的月球传回地面？为什么利用遥控器选择电视节目？又是谁将播音员的话语，动听的音乐送进我们的收音机的？
合作探究
一、电磁波及波谱
大家一定对电磁波这个名词有所见闻。
用收音机接收声音，用遥控器选择节目，科学家与“玉兔号”的联系，都是通过电磁波进行的。电磁波能传播声音、文字和图像，还能进行各种远距离控制。那么，电磁波是如何产生的呢？
阅读教材第177~179页，完成以下内容。
1.电磁波产生：当导体中有_______的电流时，在周围空间就会产生________向外传播。
2.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、X射线、γ射线等，其在生活中的应用很广泛，________可用于医用拍片；_______可照射人民币出现荧光鉴定真伪。
迅速变化
电磁波
X射线
紫外线
将电池组、灯泡利用导线串联起来，将钢尺以1.5cm为间隔贴上电工胶布。打开收音机，在调幅(AM)模式下，调至无节目的位置，调大音量。用夹子将导线一端与钢尺头部夹住，导线另一端在钢尺表面反复滑过。
观察灯泡亮灭的变化，仔细听收音机，感知声音的变化及其规律。
做中学　利用断续的电流产生电磁波
实验中，我们能从收音机听到时断时续的声音。这是因为随着导线一端在钢尺上滑动，电路时通时断，电流大小不断变化，产生了电磁波，收音机收到电磁波，所以会产生与电流变化规律类似的声音。
中央广播电视塔
5G信号基站
实际上，在教室里，在卧室中，存在着各种各样的电磁波。有广播电台发出的无线电广播电磁波，有电视台发出的电视信号电磁波，有手机通信的电磁波，还有各种电磁脉冲产生的有害电磁波
如图所示，为探究电磁波产生的实验。探究过程如下：
(1)实验：打开收音机开关，旋至没有电台的位置，取一节电池和一根导线，拿到收音机附近。先将电池的负极向下放在锉上，再把导线的一端与电池的正极相连，导线的另一端应当　　　　　　　　　　　　，产生的现象是　　　　　　　　　　 　　　。
在锉面上时断时续的摩擦
收音机能产生“咔咔”等杂声
学以致用
(2)分析论证：产生上述现象的原因是　　　。
A.导线在锉面上滑动产生的声音，经过空气传到收音机，被收音机反射
　而形成
B.导线在锉面上滑动的声音，经过空气传到收音机，被收音机接收再放
　大而形成的
C.导线在锉面上滑动，引起电流的迅速变化，产生电磁波，被收音机接
　收形成的
D.以上三种说法都不正确
(3)实验结论是　　　　　　　　　　　。
C
变化的电流产生电磁波
电磁波和声波、水波是一样的吗
我们在“声”的学习中，用到了频率、声速等概念来描述声波。
认识了电磁波，我们或许也要关注它的频率和传播速度
二、电磁波的特征
合作探究
抽出玻璃罩内的空气，我们就听不到钟罩中电铃发出的声音了，这就是因为声音传播需要介质。然而，“玉兔号”却利用了电磁波，穿越空无一物的漫漫太空，与地面的科学家取得联系。也就是说，电磁波的传播时不需要介质的，它可以在真空中传播。这是电磁波不同于声波、水波的地方。
“太空授课”利用了电磁波，穿越空无一物的漫漫太空，与地面的学生互动。电磁波的传播时不需要介质的，它可以在真空中传播。
2021年12月9日神十三航天员在太空授课直播
阅读教材第179~180页，完成以下填空：
1.电磁波是一种____。在物理学中，常用波速、波长和频率来描述波的特征。___________称为波速，电磁波传播的速度等于______。波长是______两个波峰(或波谷)间的距离，用字母____表示，在国际单位制中，波长的单位是_______。频率为________________________，用字母___表示，频率的单位不仅有______，还有__________和__________等，它们之间的换算关系是_______________，_____________。
波
波传播的快慢
光速
相邻
λ
米(m)
波周期性变化的次数与时间之比
ν
赫(Hz)
千赫(kHz)
兆赫(MHz)
1 kHz＝103 Hz
1MHz＝106 Hz
波的图像
观察 收音机的刻度盘
打开收音机，转动调谐旋钮，调到不同频率的位置，就会收听到不同电台的广播节目。观察收音机的刻度盘，你知道上面的数字的含义吗
再想想看，电视机的频道是怎么回事。
收音机刻度盘上的数字表示频率，单位是千赫兹(kHz)和兆赫兹(MHz)。
2.波速、波长与频率三者之间的关系为_______。在真空中，电磁波的波速一定，所以电磁波的波长和频率成____关系。频率越低，波长越___；反之，频率越高，波长越_____。
c＝λν
反比
长
短
打开收音机，将调谐旋钮转动到中央人民广播电台第一套节目，已知这套节目的发射频率为640kHz ，请根据c＝λν计算这套节目用来的发射信号的电磁波的波长？
解：电磁波速
由
可得
在电磁波的大家族里，每个成员都有不同的能量和不同的频率范围，不同的特性和用途。
第四代移动通信技术(简称4G)和第五代移动通信技术(简称5G)相比，分别使用表格波段的电磁波进行通讯，结合电磁波的图像，以下判断正确的是(　　)
A
A.5G技术使用的电磁波的波长比4G的短
B.5G比4G技术使用的电磁波在空气中传
播速度快
C.5G和4G技术使用的电磁波，以及可见
光都是无线电波
D.电磁波可在真空中传播，光从太阳传播
到地球，所以太阳到地球的空间是真空
4G与5G波段对比 4G/(×103 MHz) 5G/(×103 MHz)
使用波段 1.88~1.9 2.32~2.37 2.575~2.635 3.3~3.4
3.4~3.6
4.8~5.0
学以致用
解析　由表格数据知5G技术使用的电磁波的频率比4G的频率高，根据
c＝λν可知，在波速一定时，5G技术使用的电磁波的波长比4G电磁波的波长短；不同波长的电磁波在真空中传播速度是相同的，都为3×108 m/s；由图和表格可知，5G和4G技术使用的电磁波属于无线电波，但可见光不属于无线电波；太阳到地球的空间不是真空。故选A。
1.目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS(全球卫星定位系统)接收器的装置，GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航。卫星向GPS接收器传递信息依靠的是(　　)
A.无线电波 B.红外线
C.紫外线 D.激光
A
课堂练习
2.(2025·广州阶段练习)我们生活在电磁波的海洋中。如图是电磁波家族，关于电磁波及其相关知识，小珠同学做了以下四个笔记，其中说法错误的是(　　)
B
A.无线电波和可见光都属于电磁波
B.红外线在真空中传播的速度是340 m/s
C.X射线与无线电波在空气中传播的速度大小相同
D.可见光的波长比无线电波的要短
解析　电磁波家族包含无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。无线电波和可见光均属于电磁波范畴，故A正确，不符合题意；
电磁波在真空中的传播速度是一个恒定值，即光速c＝3×108 m/s，红外线属于电磁波，其在真空中的传播速度也遵循这一规律，故B错误，
符合题意；
所有电磁波在同种介质中的传播速度相同，与频率、波长无关。X射线和无线电波均为电磁波，在空气中传播速度相等，故C正确，不符合题意；
由图可知，可见光的频率高于无线电波的频率，电磁波的速度一定，波长和频率成反比，所以可见光的波长比无线电波的要短，故D正确，不符合题意。
3.(2025·盐城阜宁县模拟)嫦娥二号卫星的微波探测仪可探测“月壤”发出的频率3.0 GHz、7.8 GHz、19.35 GHz和37.0 GHz的微波辐射(1 GHz＝109 Hz)，下列说法中不正确的是(　　)
A.微波可传输信息
B.这四种微波在真空中波长一样
C.金属可屏蔽微波
D.这四种微波在真空中传播速度与光速相同
B
解析　γ射线的穿透能力极强，可以杀死一些病变细胞，故医生可以用γ射线做脑手术；X射线具有较强的穿透性，可以使底片感光，故医院利用X射线对人体透视，判断病人是否骨折；红外线用于遥控、热成像仪、红外制导导弹等；无线电波用于通信等。
4.电磁波是一个大家族，无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，都是这个家族中的成员。其中，用来做脑手术的是　　　　 ；可以判断病人是否骨折的是　　　　；空调的遥控器用的是　　　　 ；通信领域常用到　　　　　。
γ射线
X射线
红外线
无线电波
5.(2024·长沙浏阳市期末)在雷雨天，在听收音机时会听到“咔咔”声，这说明在打雷时也向周围空间发出　　　　，此时应当关闭收音机。高大建筑的顶端建议都装上　　　　。
电磁波
避雷针
课堂小结
初识电磁波
电磁波大家族
波的特征
脑手术
x光片
红外遥控
波速(c)
三者关系：c = λν
真空中波的传播速度:c=3×108m/s
电磁波主要用途
电视、广播、通信
波长(λ)
频率v
电磁污染与防治
谢谢

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