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第二十一章 电磁波及其应用
第1节 电磁波的海洋
学习目标
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。
了解电磁波的应用；（难点）
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；（重点）
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打开收音机的开关，调至没有电台的位置，将音量开大。取一节旧干电池和一根导线，拿到收音机附近。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，可以听到收音机发出“咔咔”声。
收音机为什么会发出这种声音呢？
新课导入
变化的电流在空间激起电磁波
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.
电磁波是怎样产生的
变化的电流在空间激起电磁波
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.
电磁波是怎样产生的
波峰
波谷
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.
电磁波是怎样传播的
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.
λ
λ
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.用字母 f 表示
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.波速=波长×频率
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
电磁波是怎样传播的
(3)波速：波传播快慢的物理量叫作波速.用字母c表示。
波速=波长×频率（c=λf），单位：米/秒（m/s）
电磁波的波速(c)、波长(λ)、频率( f )三者之间的关系：
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？
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.
电磁波是怎样传播的
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？
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.
现象：
结论：
电磁波的传播不需要介质，电磁波能够在真空中传播。
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！
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？
真空中电磁波的波速
电磁波是怎样传播的
电磁波的传播速度与光在真空中的传播速速相同
1、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
课堂练习
2、关于电磁波的说法中正确的（ ）
A、电磁波只能在真空中传播。
B、波长不同的电磁波的速度不同。
C、电磁波是沿某一特定方向向空间远处传播的。
D、变化的电流在周围的空间产生电磁波。
D
3、以下说法中正确的是（ ）
A、频率越大的电磁波，它的传播速度越大。
B、电磁波和声波一样不能在真空中传播。
C、不同频率、不同波长的电磁波，它们的传播速度相同。
D、以上说法都正确。
C
5、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
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
C
4、在短波、中波和长波这三种电磁波中频率最大的是（ ）
A、短波 B、中波 C、长波 D、一样大
课堂练习
A
c =λf
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.
电磁波大家族
想想做做
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.
电磁波大家族
无线电波：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。
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。
超远距离稳定导航、高可靠性授时、以及对深海和地下穿透通信
广播
雷达、微波炉、卫星导航、手机、Wi-Fi、蓝牙、电视、调频广播（频率越高，携带的信息量越大）
电磁波大家族
无线电波特点：
长波：
中波、短波：
微波：
6、一粒小石块投入平静的水中就会激起 ；打鼓时，鼓面的振动在空气中形成 ；导线中电流的迅速变化会在空间激起 。
7、电磁波可以给我们传递各种信息，在我们家庭生活中所用的 、 等都是利用电磁波来传递信息的电器。
8、微波的主要用途是 ( )
A．超远程通信 B．无线电广播
C．电报 D．电视、宇航通信
水波
声波
电磁波
手机
电视
D
课堂练习
9、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
B
10、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
课堂练习
11、隐形飞机是一种先进的军用飞机，可以防止被雷达发现，隐形飞机用的主要是 材料，它能减少飞机对电磁波 ，使雷达很难发现它。
吸收电磁波
反射
12、如图是一台收音机的屏板，当向右调指针（图中黄块）时，所接收的电磁波（ ）
A.频率变大，波长变大 B.频率变大，波长变小
C.频率变大，波长不变 D.频率变小，波长变大
B
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
电磁波大家族
各种光和射线都是波长不同的电磁波
伽马射线
在医疗领域：X射线成像技术被广泛用于骨折诊断和肿瘤检测，它利用X射线的穿透性来拍摄人体内部结构的影像。
安全检查领域：在机场、车站等场所，X 射线安检设备用于检查
X射线的应用
电磁波大家族
放射治疗：利用 γ 射线的高能量杀死癌细胞
γ射线（伽马射线）的应用
工业检测：γ 射线穿透力强，可用于检测焊接点和金属铸件的裂缝等
电磁波大家族
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.
电磁波大家族
微波炉
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.
南仁东与中国天眼
利用电磁波观测天体
电磁波大家族
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
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
课堂小结
课堂小结
1、家中使用的电器很多都会用到电磁波，如微波炉、电视机等。你还知道哪些用电器也会用到电磁波？有什么事实支持你的看法？
2、观察图21.1-4所示的收音机刻度板。当广播电台发射图中最高频率的电磁波时，线路中的电流方向每秒变化多少次？
无线路由器（Wi-Fi）、手机、遥控器
练习与应用
该波的频率f=6Hz
在飞行模式或信号屏蔽区中，手机无法通话上网，说明其依赖外部电磁波传输信息。
3.2亿千米 =3.2×108 km
3、我国祝融号火星车安全到达火星表面并进行了巡视探测（图21.1-7）。祝融号通过什么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多长时间？
练习与应用
目标与仪器之间的距离s=vt=3×108 m/s× ×2.8×10-7 s=42 m
4、用红外线测距仪对准某一目标，发出一束红外线。这束红外线经目标反射后回到仪器时又被探测到。仪器测得红外线往返的时间为 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。
5、在我们的生活中，很多地方都应用了电磁波，如用于医疗诊断的X射线、烘烤食物的红外线、消毒的紫外线，以及收音机接收的短波和舞台效果中的红光、蓝光等。请你按照波长由长到短的顺序，对以上电磁波进行排序。
练习与应用
解：2.8×10-4 ms=2.8×10-7 s，3×105 km/s=3×108 m/s
短波、红外线、红光、蓝光、紫外线、X射线
下 课
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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