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(共39张PPT)
第十九章　电磁波与
信息时代
第1节　电磁波(案例一)
预习清单
1.在交通和通信不发达的时代,人们常利用＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等来传递信息。随着科学技术的发展,＿＿＿＿的应用和＿＿＿＿的出现,使人类的信息传播进入了崭新的时代。
2.科学家经过研究发现,当＿＿＿＿＿＿＿发生变化时,导体就会向四周发射一种波。物理学中把这种“波”叫做＿＿＿＿。
互联网
驿马
电磁波
导体中的电流
烽火
信鸽
电磁波
预习清单
3.电磁波与水波、声波类似,具有波速、频率和波长,也可以用＿＿＿＿来描述。两相邻＿＿＿或＿＿＿间的距离叫做波长,用＿＿表示。波长的单位是＿＿＿＿。电磁波频率的单位是＿＿＿,简称＿＿,符号是＿＿。常用的频率单位还有＿＿＿(符号为＿＿＿)和＿＿＿(符号为　＿＿＿)。电磁波能在真空中传播,其速度与＿＿＿相等,也可以用字母c表示,即c=＿＿＿＿＿＿。
波形图
波峰
波谷
λ
米(m)
赫兹
赫
Hz
千赫
kHz
兆赫
MHz
光速
3×108 m/s
预习清单
4.同一介质中,电磁波的＿＿＿一定,电磁波的频率越高,波长越＿＿;反之,频率越低,波长越＿＿。
5.电磁波“家族”中的“成员”,按频率由低到高排列为包括＿＿＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。
波速
短
长
无线电波
微波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
课程导入
烽火告急 信鸽传书 驿马传信
手机通话 电子邮件 天宫课堂
课程导入
古往今来,人类传递信息的方式多种多样。在交通和通信不发达的时代,人们常利用烽火、信鸽、驿马等来传递信息。随着科学技术的发展,电磁波的应用和互联网的出现,使人类的信息传播进入了崭新的时代。从烽火狼烟到无线信号,从驿马传书到5G通信,人类信息传播的发展史,就是一部不断突破局限的创新史。而这一切飞跃的背后,都离不开一个核心的“主角”——电磁波。今天,就让我们一同走进电磁波的世界,探索它是如何改变世界,又将引领我们走向怎样的未来。
任务一：认识电磁波
1.体验电磁波
【演示实验】
(1)实验器材:收音机、小灯泡、钢锯条(一面是光滑的锯面,一面是贴有断断续续的胶带的锯面)、导线、电源等。
任务一：认识电磁波
(2)实验过程:如图所示,将收音机放到电路附近,打开收音机,转动调谐旋钮至无电台处,再调节音量旋钮,增大音量。先将导线的一端缓慢划过钢锯条光滑的一面,再将导线的一端划过钢锯条贴有胶带的一面。
任务一：认识电磁波
(1)认真观察实验现象:当导线的一端划过表面光滑的钢锯条时,小灯泡的亮度如何变化,收音机有没有反应;当导线的一端划过带有胶带的钢锯条时,小灯泡的亮度如何变化,收音机有没有反应。
(2)记录实验现象,然后分小组讨论并分析产生这种现象的原因。
(3)各小组间分享观察到的实验现象并说明原因。
任务一：认识电磁波
根据实验现象,思考一下,怎样才能产生电磁波呢
当导线的一端划过带有胶带的钢锯条时,小灯泡不断闪烁,收音机发出“咯、咯”声,说明当导体中的电流发生变化时,导体周围就会产生电磁波。
收音机发出“咯、咯”声,是因为收音机接收到了电磁波。当导体中的电流发生变化时,导体就会向四周发射一种波。物理学中把这种“波”叫做电磁波。
任务一：认识电磁波
2.电磁波的波速、频率和波长
电磁波与水波、声波类似,具有波速、频率和波长。
波长(λ):相邻的两个波峰或波谷间的距离(如图所示)。波长的单位是米(m)。
任务一：认识电磁波
频率( f ):在1 s内通过某一点波峰或波谷的个数。频率的单位是赫兹,简称赫,符号是Hz。
波速( c ):波的传播速度。电磁波在真空的速度与光速相等,即c=3.0×108 m/s。
波速、频率、波长之间的关系:
任务一：认识电磁波
在同一介质中,当波速一定时,波长和频率有怎样的关系
同一介质中,电磁波的波速一定时,电磁波的频率越高,波长越短;电磁波的频率越低,波长越长。
3.电磁波的传播
(1)认真观看视频,思考一下:电磁波的传播需要介质吗
任务一：认识电磁波
(2)分享实验结论:
电磁波能在真空中传播,电磁波的传播不需要介质。
(3)自主学习,将电磁波和声波的产生原因和传播条件填入下面的表格中,并比较它们的不同之处。
任务一：认识电磁波
4.观察收音机的表盘
展示收音机的表盘(如图所示),然后提问:你知道收音机表盘上的“FM”“MW”“SW”分别代表什么意思吗
任务一：认识电磁波
每一个电台都有自己的“身份证号”,而这些数字和字母,就是解开电磁波传递信息的钥匙。接下来我们就化身“电波侦探”,通过小组合作解锁这些密码。
任务一：认识电磁波
(1)准备器材:每组1台可正常工作的收音机(带FM、MW、SW波段)、活动记录表(如下表所示)。
(2)分组安排:4到5人分为一组,设组长(协调分工)、操作员(调控收音机)、记录员(填写数据)。
任务一：认识电磁波
(3)分小组合作进行实验探究。
任务1:识别波段与单位。
①各小组观察收音机的表盘,在记录表中填写FM、MW、SW对应的中文名称(调频、中波、短波)。
②记录各波段标注的频率范围。
③讨论:kHz和MHz哪个单位表示的频率更高 1 MHz等于多少kHz
任务一：认识电磁波
任务2:搜索电台并记录频率。
操作员转动调谐旋钮,分别在FM、MW、SW波段搜索可清晰收听的电台(优先选择中央电台或本地知名电台)。
记录员填写电台名称(如“中央人民广播电台”)、所在波段、频率数值。
注意:若信号模糊,可调整收音机方向或拉长天线(尤其是SW波段)。
任务一：认识电磁波
(4)成果展示:每组派代表展示记录表,汇报找到的典型电台。
(5)知识梳理:
FM(调频)的频率范围是87~108 MHz,波长为2.8~3.4 m;抗干扰能力强,音质佳,适合本地电台。
MW(中波)的频率范围是525~1 605 kHz,波长为187~571 m;白天靠地波传播,夜晚靠天波传播,覆盖范围适中。
SW(短波)的频率是3~30 MHz,波长为10~100 m;通过电离层反射传播,可跨洲接收国际电台。
任务二：电磁波的应用
任务二：电磁波的应用
电磁波是一个庞大的“家族”,每个成员都有自己的“特长”。我们已经认识了家族中的“老大”——无线电波(收音机、电视信号),今天就来认识家族中的其他成员。
这些“成员”中,有的能帮我们测体温,有的能给钞票验真假,有的能看透人体骨骼……它们都是谁呢
任务二：电磁波的应用
1.分组探究:给“家族成员”建档
任务1:破译“成员档案”。
每组领取一套“波段信息卡”:1组是7个波段的名称,如可见光、红外线等;2组是不同频率的范围,如1~108 Hz等;3组是不同电磁波的特性及在生活中的应用,如红外线的波长比无线电波短(0.76 μm~1 mm),频率高于无线电波,不能被肉眼看见,但能传递热量,具有热效应,可应用于电视遥控器、红外线体温计、夜视仪、浴霸、红外烤箱等。
任务二：电磁波的应用
分小组合作进行活动:根据信息卡上的内容,为7个波段分别建立“档案”,包含波段名称(如红外线、紫外线等)、关键特征(如波长范围、频率高低等)、一项“绝技”即典型应用(如红外线可用于遥控、测温等)。
任务二：电磁波的应用
任务2:排“家族辈分”。
电磁波家族的“辈分”可按波长从长到短排列。
各组根据“档案”中的波长信息,将7个波段按“波长由长到短”排成一列。
对照电磁波“家族”示意图检查排序是否正确。
波长最长的无线电波和波长最短的γ射线,频率有什么差异
任务二：电磁波的应用
任务3:“家族成员”代言人。
每组选择一个波段,派1名“代言人”,用1 min时间介绍电磁波家族成员的特点及其在生活中的应用。
任务二：电磁波的应用
(1)无线电波及微波——家族中的“长跑健将”
特点:其波长最长,频率最低,传播距离远,能绕过障碍物
生活应用:收音机接收的 AM 信号和 FM 信号、电视广播、手机通信(4G 信号和5G 信号)、Wi-Fi、蓝牙、微波炉(利用微波加热食物,微波是无线电波的高频段)、卫星导航(如北斗、GPS的信号)。
任务二：电磁波的应用
(2)红外线——“隐形的热量传递者”
特点:其波长比无线电波短(0.76 μm~1 mm),频率高于无线电波,不能被肉眼看见,但能传递热量,具有热效应。
生活应用:电视遥控器(通过红外线传递指令)、红外线体温计(检测人体辐射的红外线强度)、夜视仪(捕捉物体发出的红外线进而成像)、浴霸(利用红外线取暖)、红外烤箱(加热食物)。
任务二：电磁波的应用
(3)可见光——“色彩魔术师”
特点:其波长范围在0.4~0.76 μm之间,是唯一能被人眼感知的电磁波,不同波长对应红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等颜色。
生活应用:人类通过可见光观察世界;彩虹是阳光发生色散后按一定顺序排列的可见光;LED灯、日光灯等照明设备发出的光;投影仪、显示器通过可见光呈现图像。
任务二：电磁波的应用
(4)紫外线——“杀菌小卫士”
特点:其波长比可见光短(10~400 nm),频率更高,具有杀菌作用,但过量照射会损伤皮肤和眼睛。
生活应用:验钞机(紫外线使钞票上的荧光物质发光)、紫外线消毒灯(用于医院、实验室消毒)、人体通过紫外线照射合成维生素D。
任务二：电磁波的应用
(5)X射线———“透视能手”
特点:其波长极短(0.01~10 nm),频率很高,穿透能力强,能穿透肌肉等软组织,但会被骨骼等物质阻挡。
生活应用:医院的X光片(检查骨骼是否骨折)、机场安检仪(透视行李内部)、工业探伤(检测金属零件内部缺陷)。
任务二：电磁波的应用
(6)γ射线——“能量巨人”
特点:其波长最短(小于0.01nm),频率最高,能量极强,穿透能力远超X射线。
生活应用:医学上用于肿瘤放疗(杀死癌细胞)、工业上用于无损检测(探查大型设备内部结构)、科研中用于研究原子核结构。
任务二：电磁波的应用
任务4:辩证讨论。
“电磁波家族”给我们带来便利的同时,是否存在潜在风险
如过量紫外线会伤害皮肤、使用X射线需防护等。
我们要树立科学使用电磁波的意识。
任务二：电磁波的应用
2.自主学习:了解中国在利用电磁波领域的伟大成就
南仁东先生曾说:“科学没有国界,但科学家有祖国。”为了让中国在射电天文领域从追赶者变为领跑者,他放弃国外高薪,扎根贵州深山,在荒山野岭中踏遍300多个洼地选址,手绘上千张设计图纸,哪怕身患癌症仍坚持亲临施工现场。他用一生诠释了什么是执着坚守——22年只做一件事,从青丝到白发,只为圆一个“大国重器”梦。
核心总结
1.当导体中的电流发生变化时,导体就会向四周发射一种波。物理学中把这种“波”叫做电磁波。
2.电磁波与水波、声波类似,具有波速、频率和波长,也可以用波形图来描述。两相邻波峰或波谷间的距离叫做波长,用 λ 表示。波长的单位是米( m )。电磁波频率( f )的单位是赫兹,简称赫,符号是Hz。电磁波能在真空中传播,其速度与光速相等,也可以用字母 c 表示,即 c =3×108 m/s。电磁波在空气中的传播速度与在真空中的传播速度极其接近。
核心总结
3.同一介质中,电磁波的波速一定,电磁波的频率越高,波长越短;反之,频率越低,波长越长。
4.电磁波家族包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。各种频率的电磁波有着不同的应用。无线电波和微波应用于收音机、电视机、微波炉、微波雷达等;红外线应用于红外热感照相机、遥控器、红外加热器等;可见光是从红色到紫色的可见光;紫外线应用于消毒灯、验钞机等;X射线可以透视人体内部情况;γ射线可以检测金属中的裂纹。
课堂评价
1.地铁穿山越海,为城市发展提速。车站入口,对乘客背包进行安全检查的X射线是一种电磁波,下列设备或工具也用到电磁波的是 (　　)
A.声呐
B.倒车雷达
C.B超
D.电视遥控器
D
课堂评价
D
课堂评价
3.2025年1月2日,银川市永宁县、金凤区先后发生4级以上地震,很多人的手机都收到了地震预警信息。地震是由于地下断层破裂引起的。地震发生时,会产生频率低20 Hz的地震波,它属于＿＿＿＿。由于地震时会产生两种传播速度不同的地震波,在震源附近的地震监测网络在接收到速度快的地震波后通过计算能获取地震源的相关信息,利用＿＿＿＿的传播速度更快,将预警信息通过手机 APP等渠道进行信息发布。(均选填“超声波”“次声波”“声波”或“电磁波”)
次声波
电磁波

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