4.2 电磁波的发射、传播和接收&4.3 电磁波谱（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

第2节　电磁波的发射、传播和接收 第3节　电磁波谱 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 栏目索引 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 必备知识 自主学习 高 较大 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 天线 地线 开放电路 振幅 频率 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 √ 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 地波 天波 空间波 长波 反射 短波 直线 微波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 × √ 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 相同 共振 频率 调谐 电容 固有频率 相同 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 √ × 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 波长 频率 长波 中波 短波 微波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 热效应 红外线烤箱 红外摄影仪 荧光 杀菌消毒 较强 疾病 内 很强 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 关键能力 互动探究 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 谢谢观看！ 返回导航 高中物理 选择性必修 第二册 （L） 第4章　电磁波 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.能初步了解电磁波、电磁波谱的内涵，知道电磁波的产生、传播和接收。 2．具有与电磁波相关的物质观念、相互作用观念和能量观念。 1.能分析电磁波的产生、传播和接收等问题。 2．了解电磁波谱中各波段电磁波的主要特性。 能根据实验现象及结果提出问题；能通过实验收集关于电磁波如何发射与接收的信息；能解释电磁波的发射与接收；有主动与同学交流的积极性。 了解无线电波在实际生产生活中的应用流程，关注科学技术的现状及发展趋势。能体会电磁波的应用对人类生活和社会发展的影响。 知识点一 电磁波的发射 1.有效发射条件 (1)振荡频率足够___。 (2)电场、磁场尽可能分布到______的空间。 2．实际应用 为了满足发射条件，可以减小电容器的极板面积，增大极板间距，使电容器变成两条长直导线，一条深入高空成为______，另一条接入地下成为______，形成____________。 3．电磁波的调制 (1)定义：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上。 (2)分类： ①调幅❶：使电磁波的______随信号的强弱而改变。 ②调频❷：使电磁波的______随信号的强弱而改变。 电视台发射的电磁波都经过了调制。(　 　) 知识点二 电磁波的传播❸ 1.无线电波通常有三种传播途径：______、______和_________。 2．地波：沿地球表面空间传播的无线电波。在无线电技术中，通常采用地波的形式传播______、中波和中短波。 3．天波：靠大气层中电离层的______传播的无线电波。______最适合采用天波的形式传播。 4．空间波：像光束那样沿______传播的无线电波。适用于超短波和______通信。 1．天波适用于超短波和微波通信。(　 　) 2．空间波适用于超短波和微波通信，此外卫星中继通信，卫星电视转播等也主要以空间波作为传输途径。(　 　) 知识点三 电磁波的接收❹ 1.电谐振现象：当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率______时，接收电路中产生最强电流的现象。与机械振动中的______现象类似。 2．调谐：在无线电技术中，对空间存在的各种频率的电磁波，需要选择某一特定的______接收的过程。 3．调谐电路 (1)定义：能进行______的接收电路。 (2)应用：调节调谐电路的______或电感，改变电路的____________，使它与要接收的电磁波的频率______。 1．当接收电路的固有频率和电磁波的频率相同时，就会出现电谐振现象。(　 　) 2．收音机能够直接接收声波。(　 　) 知识点四 电磁波谱 1.电磁波谱：电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，把这些电磁波按______或______顺序排列起来，就构成了电磁波谱。 2．不同波段电磁波❺的应用 (1)无线电波的应用 ______主要用于调幅广播及航海导航；______主要用于调幅广播及通信；______主要用于远距离短波通信及调幅广播；______主要用于调频广播、电视、卫星导航和雷达，微波炉可利用高功率的微波对食物进行加热。 (2)红外线：具有明显的_________。利用红外线的这种热效应，制成了_______________、红外线炉等；利用红外线使特制底片感光的性质，制成了_______________、红外遥感器等。 (3)紫外线❻：紫外线能使很多物质发出______，很容易让底片感光。医院里的病房利用紫外线进行____________；银行则利用紫外线灯鉴别钞票的真伪。 (4)X射线：穿透力______，在医学上常用X光照片辅助进行______诊断。长期暴露在X射线下，会对人体造成很大的伤害。 (5)γ射线：从原子核___发出的电磁波，能量较高，穿透力______，对生物的破坏力很大。医学上常用来杀死癌细胞。 批注❶：一般无线电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号采用调幅波。 批注❷：无线电台的立体声广播和电视中的伴音信号，采用调频波。 批注❸：高频电视信号的传播方式主要有哪三种？ 提示：无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采取不同的调制方式。 批注❹：(1)“调幅”和“调频”都是调制过程，解调是调制的逆过程。 (2)调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程。 批注❺：电磁波的特点 (1)电磁波是横波，即E与B彼此垂直且与波的传播方向垂直。 (2)电磁波的传播不需要介质，在真空中电磁波的传播速度与光速相同，即c＝3.0×108 m/s。 (3)电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象。电磁波与物质相互作用时，能发生反射、吸收、折射等现象。 批注❻：紫外线的作用较强，人体适量接受太阳光里的紫外线照射，能促进钙质吸收。但过多地吸收紫外线，会对皮肤和眼睛造成伤害。 探究点一　电磁波的发射、传播和接收　(科学思维之提升) ►情境探究 1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874～1937年)发明了无线电通信技术。从此，携带了人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在遥远的地方互通信息。 请问：电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？ 提示：电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电视信号所用电磁波的波长比较短，以直线传播为主，遇到障碍物会被阻挡，所以发射天线要架得高一些。 ►探究归纳 1．电磁波的发射示意图 2．电磁波的接收示意图 ►对点例练 A．发射出去的电磁波，可以传到无限远处 B．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流 C．波长越短的电磁波，越接近直线传播 D．移动电话是利用无线电波进行通信的 BCD　解析：无线电波在传播过程中，遇到障碍物就会被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流)，A错误，B正确；波长越短，传播方式越接近光的直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，C、D正确。 [练1]下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的原因，说法正确的是(　　) A．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强 B．经过调制后的电磁波在空间中传播得更快 C．经过调制后的电磁波在空间中传播时波长保持不变 D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传递过去 D　解析：声音信号的频率很低，衰减快，不能直接发射，高频电磁波衰减慢、辐射能力强，适合发射，A、C错误，D正确；经过调制后的电磁波在空间中传播的速度不变，B错误。 探究点二　电磁波的应用　(科学思维之提升) ►情境探究 如图所示的四种用电器中，它们在工作时发出或接收到的电磁波属于哪种波段？它们各自的特性是什么？ 提示：手机用的是无线电波传输信号；测温仪用的是红外线，因为一切物体都在不停地辐射红外线；消毒柜用的是利用紫外线灭菌消毒；医用的CT机用的是X射线，因为其穿透本领强。 ►探究归纳 　各种电磁波的特点及应用 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 频率(Hz) 由左向右，频率由小到大 真空中波长 由左向右，波长由长到短 特性 波动 性强 热作 用强 感光 性强 化学作用， 荧光效应 穿透力强 穿透力最强 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 用途 通讯、 广播、 导航 加热、 遥测、 遥感、 红外 摄像、 红外 制导 照明、 照相等 日光灯、 杀菌 消毒、 治疗皮 肤病等 检查、 探测、 透视、 治疗 探测、 治疗 ►对点例练 ①夏天太阳光把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中是最强的 ②医院里用X射线进行人体透视，是因为它是各种电磁波中穿透本领最大的 ③科学家关注南极臭氧层空洞是因为臭氧层对动植物有益 ④热学中所说的热辐射就是红外线辐射 A．①② B．①③ C．②④ D．③④ D　解析：热效应最强的是红外线，热辐射即红外线辐射，①错误，④正确；穿透本领最强的是γ射线，②错误；臭氧层能削弱照射到地球上的紫外线，使地球上的动植物免受过强紫外线的伤害，③正确。 [练2] 关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　) A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体 B．过强的紫外线照射人体有利于人的皮肤健康 C．电磁波谱中频率最高的为γ射线，最容易发生衍射现象 D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光 D　解析：X射线具有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体，红外线没有这种本领，A错误；过强的紫外线照射人体对人的皮肤有害，B错误；电磁波谱中频率最高的为γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C错误；紫外线和X射线有明显的化学效应，使底片感光，D正确。 电磁波谱相关问题的解题方法 (1)熟记各种电磁波的特性及应用。 (2)按电磁波谱的排列顺序，波长越长，频率越低，衍射能力越强，穿透能力越弱；波长越短，频率越高，衍射能力越弱，穿透能力越强 eq \o(。,\s\do4(　,)) 探究点三　解决实际问题　(科学态度与责任之落实) [练3] (科技情境)(2022·山东滕州第一中学高二期中)手机发射和接收的信号属于电磁波。手机将信号通过天线发送到最近的一个移动基站，基站通过有线连接到机房的交换机，交换机再通过基站将信号发送出去，通过已知信道被另一部手机接收。下列关于电磁波的说法正确的是(　　) A．只要有电场和磁场，并且发生变化，就能产生电磁波 B．电磁波的传播必须在介质中才能进行 C．基站停止工作，发射出去的电磁波也就停止传播 D．电磁波的传播也就是能量的传播 D　解析：均匀变化的电场和磁场不能产生电磁波， A错误；电磁波可以在真空中传播，B错误；基站停止工作，发射出去的电磁波仍能继续传播，C错误；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，因此电磁波传播的过程，也就是能量传播的过程，D正确。 [练4] (生活情境)(多选)(2021·浙江衢州高二期末)图为小罗同学用手机收听“FM97.5衢州交通音乐广播”的软件界面截图，下列说法正确的是(　　) A．FM97.5电磁波的波长约为3 m B．真空中107.5 MHz的电磁波比97.5 MHz的电磁波传播速度更快 C．FM97.5在信号调制的过程中载波的振幅不变 D．为了能接收到FM107.5的信号，在其他条件不变的情况下需要增大接收模块的电容 AC　解析：根据波速公式得λ＝ eq \f(c,f) ＝ eq \f(3×108,97.5×106) m≈3 m，A正确；真空中107.5 MHz的电磁波与97.5 MHz的电磁波传播速度一样，均是光速，B错误；FM指的是调频信号，因此FM97.5在信号调制的过程中，载波的频率变化，振幅不变，C正确；信号频率增大，根据振荡电路频率公式f＝ eq \f(1,2π\r(LC)) 可知，需要减小接收模块的电容，D错误。 $$