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第十五章 电磁波与通信技术
第1节 简单磁现象
物理观念：理解电磁波的产生、传播特点，知晓电磁波谱及应用；
科学思维：通过类比水波、声波，建立电磁波的认知，分析波长、频率、波速的关系；
科学探究：经历电磁波产生的实验探究，培养实验观察与分析能力；
科学态度与责任：认识电磁波在现代社会的广泛应用，体会科技对生活的影响。
教学重点：电磁波的产生、传播；波长、频率、波速的关系；
教学难点：电磁波的传播特点（不需要介质）；波长、频率、波速关系的理解与应用。
当你打开收音机，听到的是电磁波传来的声音
当你打开电视机，听到的、看到的是电磁波传来的声音和图像
移动电话（手机）也是靠电磁波传来传递信息的
知识点一：电磁波的产生与描述
演示实验：
电磁波是怎样产生的？
实验现象：
在锯条上滑动时，收音机发出“嗒、嗒......”声
在光滑锯条表面滑动时，收音机没有声音产生
实验结论：
变化的电流能在周围空间中产生电磁波。
实质：
电磁场能量由近及远的传播。
现象分析：
闭合电路中的电流随着导线在锯条上移动产生了电磁波。
电台采用专门的电子器材和电路，产生大小和方向周期性变化的电流，这种电流称为振荡电流。
将振荡电流送入电台的发射天线，就会在天线周围的空间中激发电磁波，并传向远方。
1.频率：
振荡电流变化的快慢用频率（f）表示。
单位：赫兹（Hz）
常用单位：千赫（kHz）、兆赫（MHz）、吉赫（GHz）
1kHz = 103 Hz
1MHz = 106 Hz
1GHz = 109 Hz
2.波长：
相邻两个波峰（或波谷）间的距离叫作波长（λ）。
单位：米。
波峰
波谷
波长
波长
电磁波是一个大家族
通常用于广播、电视和移动电话的电磁波叫作无线电波，包括长波、中波、短波和微波。（几百千赫 ~ 几千兆赫）
电磁波的发现
电磁波的发现归功于赫兹和麦克斯韦。
赫兹
麦克斯韦
1864年，麦克斯韦预言了电磁波的存在。
20年后，赫兹通过实验验证了麦克斯韦的预言。
1895年，电磁波进入通信领域，开创了无线电通信的新时代。
1.2025年3月11日下午3时，在中国邮政武汉市新洲区邾城街寄递物流中转仓，一架载有药品、零食、水果等快递包裹的无人机轰鸣升空，5分钟后降落在城北邮政综合服务站，这标志着武汉城区有了空中邮路。无人机是通过电磁波来与数据中心进行数据传输的。下列关于电磁波的说法错误的是（　　）
A．时断时续的电流会产生电磁波
B．月球上没有空气，声音无法传播，
电磁波也无法传播
C．电磁波的频率越高，相同时间可以传输的信息越多
D．电视用电磁波传递图像信号和声音信号
B
2.机场塔台发射的电磁波频率在范围内，如图是电磁波家族，则（　　）
A．塔台所用的电磁波属于X射线
B．此电磁波的波长比可见光的长
C．此电磁波在真空中的传播速度比可见光的小
D．此电磁波在真空中的传播速度为340m/s
B
知识点二：电磁波的传播
航天员“太空授课”
太空中的航天员、探测器都能够依靠电磁波和地球上的指挥控制中心进行联络。
航天员王亚平太空授课，讲课的画面和声音通过电磁波借助天链系列中继站传播到了千家万户。
电磁波可以在真空中传播
电磁波的传播需要介质吗？
3.波速：
电磁波在真空中传播的速度为光速。约3×108m/s。
波的传播速度简称波速（c）。
波速一定时，频率越高，波长越短。
电磁波在空气中传播的速度与在真空中的非常接近。
用c表示电磁波在真空中传播的速度，λ表示电磁波的波长，f表示电磁波的频率，则有
波速 = 波长 × 频率
电磁波的波长、频波与速率的关系：
波长、频率与波速的关系
知识点三：电磁波的应用
手机通信
医院用X射线检查身体
紫外线消毒
红外线测温
微波炉加热食物
微波炉加热食物
微波炉工作时，会产生频率极高的电磁波，使食物中的水分子剧烈振动，内能增加，温度升高。
3.如图所示是电磁波家族，已知射线在真空中的传播速度约为，则蓝光在真空中的传播速度约为（　　）
A．340m/s B．1×1015m/s
C．3.6×106m/s D．3×108m/s
D
4.如图所示，是我国首颗成功发射的陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”。该卫星通过多种综合遥感手段，实现探测和测量，随后将数据传输回地球。这一信息传递过程中所利用的载体是（　　）
A．次声波 B．超声波
C．电磁波 D．光纤
C
雷达和隐形飞机
雷达工作原理：雷达是利用电磁波的反射探测和定位目标的设备，具备发射和接收电磁波的功能。
工作流程：
1.天线发射定向电磁波脉冲
2.电磁波遇到目标后发射回来；
3.天线接收反射波，依据反射波方向
和脉冲延迟时间，测定目标的方位和距离。
雷达种类：预警雷达、炮瞄雷达、导航雷达、气象雷达等
隐形飞机隐形本质：并非肉眼不可见，而是让雷达无法接收到飞机反射的电磁波。
实现途径：
1.减小雷达反射截面积，采用平滑气动外形
2.表面使用吸收雷达电磁波的材料和涂料
3.应用红外/光学探测：减少喷气发动机喷口的红外辐射，采用可见光反射率低的表面涂料。
思考：还有哪些途径可以增强飞机的反雷达侦察能力？
电磁波
传播：不需要介质，可在真空中传播
产生：变化的电流（振荡电流）
描述
频率
波长
波速
关系：c=λf
振荡电流变化的快慢，符号f
单位：Hz、kHz、MHz
相邻两个波峰（或波谷）间的距离，符号λ
单位：m
波的传播速度，符号：c
单位：m/s
3×108m/s
电磁波谱
无线电波（长波、中波、短波、微波）
红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线
应用：通信、医疗

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