第1节 电磁波（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

该初中物理课件围绕电磁波的发现、产生及描述（波长、波速、频率）展开，从国家标准时授时中心的实际应用导入，通过麦克斯韦预言、赫兹实验的历史脉络，结合“导线摩擦电池干扰收音机”的自主活动，构建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过动手实验（如收音机干扰现象）培养学生证据获取能力，运用模型建构（类比声波描述电磁波）和科学推理（推导c=λf）深化科学思维，融入我国科技成就（如“天算星座”）增强科学态度与责任，助力学生物理观念形成，也为教师提供清晰的教学实施路径。

沪科版（五·四学制） 九年级下册 第15章 电磁波及其应用 第1节 电磁波 01 02 03 04 05 CONTENTS 电磁波的发现与产生 如何描述电磁波？ 学习目标 1. 了解电磁波的发现过程（先预言；后实验发现）； 2. 学习赫兹验证电磁波存在的实验； 3. 探究不均匀变化的电流产生电磁波； 4. 了解各种波的产生； 5. 知道波长，波速的概念及其表示； 6. 掌握电磁波的频率的概念，学习不同频率的波形图； 7. 知道电磁波的波速、波长、频率之间的关系及其应用。 重点难点 教学重点： 1.电磁波的发现与产生； 2.通过波长、波速、频率等描述电磁波； 3.电磁波的波形图及其应用。 1.赫兹验证电磁波存在的实验； 2.电磁波的综合应用。 教学难点： 情景引入 守时自律的生活离不开准确的时间，而通信、电力、交通、国防等诸多行业和部门更需要非常精准的时间测量。我国的国家标准时（北 京时间）由国家授时中心（图 15-1-1 ）负责发送。授时中心的相关设备通过电磁波高速传递着国家标准的时间信息，电磁波从何而来呢？ PART ONE 电磁波的发现与产生 英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象， 他的研究成果深深地吸引了另一位英国物理学家—麦克斯韦，麦克斯韦经过潜心研究，用巧妙的数学语言总结了前人的发现，建立了完整的电磁理论并预言了电磁波的存在。后来，德国物理学家赫兹（H. R. Hertz，1857—1894）通过实验发现了电磁波，证实了麦克斯韦的预言（图 15-1-2,详见下页 ）。 探究新知 奥斯特 法拉第 电生磁 磁生电 麦克斯韦：建立了完整的电磁理论并预言了电磁波的存在 赫兹：通过实验发现电磁波 图15-1-2 赫兹验证电磁波存在的实验 今天的广播电视、移动通信、卫星导航、遥感影像等诸多应用都离不开电磁波理论这块基石，同时电磁波的发现也为物理学发展开启了一扇新的大门。 通过赫兹发现电磁波的实验我们可以想到，电磁波的产生可能和电流有关。现实生活中我们怎样用简易的方法产生电磁波？ 发射端的设备通电后向外辐射电磁波 接收端的金属环接收到电磁波后发出电火花 温馨提示 接收装置（接收电磁波） 通电（产生电磁波） 问题：是不是只要通电（或有电流）就一定能产生电磁波？ 收音机能接收不同电台的广播，说明这些电台发送的电磁波经过长距离传播到达了我们的收音机。如图15-1-3 所示，我们把一节干电池放在收音机旁，然后用导线的一端连接干电池负极，另一端与干电池正极快速摩擦，注意听收音机发出的声音，并记录有何变化。 自主活动 图15-1-3 收音机收到干扰信号 实验中能听到收音机发出异响，这是因为导线摩擦电池时会产生电磁波，干扰了收音机接收广播电台的信号。 如果把收音机靠近工作中的充电器、无线路由器或微波炉，收音机也会受到干扰而发出异响。这些电器工作时和用导线摩擦电池一样，都是电路中的电流在不断变化。 人们发现，不均匀变化的电流可以产生电磁波。 如图15-1-4所示，与声波、水波类似，电磁波也是从波源向四周传播。前面提到的充电器、无线路由器和微波炉，以及图 15-1-1 所示的国家授时中心的天线都是发射电磁波的波源。 图15-1-4 各种波的产生 1 ．2025 年 5 月 14 日，我国成功发射了 12 颗太空计算卫星，全球首个具备实时运算能力的“天算星座”正式组网。网内卫星之间的数据传输可以通过 ( ) A ．电磁波 B ．超声波 C ．次声波 D ．声波 练一练 A PART TWO 如何描述电磁波？ 电磁波看不见摸不着，我们可以用类似“绳波”的波形来描述电磁波。 如图15-1-5 所示，将绳子的一端固定，上下甩动绳子的另一端，观察绳子的变化。 图15-1-5 绳子的波形 自主活动 在上述活动中，可以看到绳子形成如波浪一般的图形，且波形在向前移动。如图15-1-6 所示，“绳波”波形的最高点称为波峰，相邻两个波峰之间的距离称为波长，用 λ 表示，在国际单位制中，波长的单位是米（m ）。通常把一个波长范围内的波形称为一个完整波。 图15-1-6 波长 波长 1 ．图15-1-8 所示波形的波长为___________m。 图15-1-8 练一练 0.1 与“绳波”、声波类似，电磁波也会从波源向外传播，波传播的距离与所用时间的比称为波速，我们也可以用波速来描述电磁波传播的快慢。 但与“绳波”、声波不同，电磁波可以在真空中传播。电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，这就是光速，常用字母 c 表示，光也是电磁波。 波速 甩动绳子越快，波形就越密，相同时间内向前传播的波的个数就越多。我们把一定时间内波向前传播的个数与所用时间的比叫做频率 ，图15-1-7所示为不同频率的波形。 电磁波也可以用频率来描述，其常用单位有赫兹 （Hz）、千赫（kHz）、兆赫（MHz）、吉赫（GHz ）， 它们之间的换算关系如下： 1kHz=103Hz 1MHz=106Hz 1GHz=109Hz 图15-1-7 不同频率的波形 频率 拓展 如果电磁波的频率用f表示，那么c=λf。 文字语言解释： λ=波长（相邻两个波峰之间的距离） f= 一定时间内波向前传播的个数与所用时间的比。 因此，c=λf的物理含义便易理解了。 这个公式也解释了教材所描述的“频率越高波长越短”。 不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，频率越高波长越短。 只有学会了如何描述电磁波，我们才能更好地了解电磁波的广泛应用。 1 ．建立电磁场理论，并预言电磁波存在的物理学家是 ( ) A ．麦克斯韦 B ．牛顿 C ．赫兹 D ．伽利略 A 课堂练习 2．电视画面播放航天员出仓活动，电视画面是通过 传回地面的，其传播 （选填“需要”“不需要”）介质，在真空中的传播速度约为 m/s。 电磁波 不需要 3×108 3 ．下列有关声和电磁波的说法正确的是 ( ) A ．北斗卫星导航系统传递信息是利用电磁波 B ．微波炉内利用的是红外线，不是电磁波 C ．声和电磁波传播都需要介质 D ．电磁波的传播速度比超声波的速度慢 A 4．科学家研究发现，用特定波长的红光持续照射人体背部15min ，可明显刺激人体线粒体，降低血糖水平。该红光的波形图如图所示，已知OA = AB = BC = CD = 335nm ，则该红光的波长为 nm ，合 m。 670 6.7×10-7 A ．红外线的波长比紫外线的短 B ．紫外线的频率比无线电波的高 C ．无线电波在真空中传播速度比 X 射线快 D ．电磁波不能在真空中传播 5 ．如图所示， 电磁波是个大家族，下列说法正确的是 ( ) B ①X 射线在真空中传播的速度为 cx ，γ射线在真空中传播的速度为 cγ , 则 cx cγ （选填“>”“＜”“=”“<”)。 ②电台发射的某种电磁波波长为 3m ，其频率是 Hz。 6 ．CT 根据所采用的射线不同可分为 X 射线 CT（X-CT） 以及Y 射线 CT（Y -CT） 两种，其应用到的 X射线或Y射线都是电磁波，如图为电磁波家族。 = 108 课堂小结 1．航天员从天宫空间站传回一组视频，向全国人民致以新春祝福。地面控制中心与“天宫空间站”进行通信联系，依靠的是 ( ) A ．电磁波 B ．超声波 C ．次声波 D ．红外线 A 布置作业 2 ．电磁波的传播不需要 ，它可以在 中传播， 电磁波在真空中的传播速度为 m/s 。真空中电磁波的波速为 c ，设波长为λ , 频率为f，它们之间的关系式为 。 介质 真空 3×108 c=λf 3 ．下列说法中正确的是 ( ) A ．光波、 电磁波、声波都可以在真空中传播 B ．频率越高的电磁波波长越短 C ．光和电磁波都能够传递信息，声音不能传递信息 D ．中央电视台与永州电视台发射的电磁波在空气中的传播速度不同 B 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 4．机场塔台发射的电磁波频率在(1.18 ~ 1.36)×108 Hz 范围内，如图是电磁波家族，则 ( ) B 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $