第一节 初识电磁波（培优教学课件）物理新教材沪科版九年级全一册

该初中物理课件围绕电磁波的产生、电磁波谱及波速波长频率关系展开，通过“玉兔号”信息传播问题导入，结合收音机接收断续电流电磁波实验，搭建从现象观察到规律总结的学习支架，帮助学生建立电磁波认知脉络。 其亮点在于以科学探究为核心，通过“断续电流产生电磁波”实验让学生直观感知电磁波存在，结合电磁波谱实例与电磁污染内容，渗透物理观念与科学态度。例题与生活应用结合，既助学生理解知识，又培养探究能力，教师可高效开展实验教学与概念建构。

义务教育教科书 第二十章 电磁波与信息时代 第一节 初识电磁波 上海科学技术出版社 思考： 为什么我们通过手机、平板电脑或计算机，几乎 能在瞬间与千里之外的亲朋好友通话或视频交流? 导入新课 “玉兔号”是我国首辆月球车，它于2013年抵达月球表面后，在月球上工作了960天。 我们在电视上就能看到“玉兔号”拍摄的月球画面。这些信息是怎样从月球传播到地球上的？ 本节，我们将学习电磁波的初步知识。 学习目标 能初步认识电磁波及电磁波谱，知道其在真空中的传播速度，能了解电磁波的波速、频率、波长及其相互关系；能体会电磁波就在我们周围。 1. 电磁波及波谱 2. 电磁波的特征 3. 课堂总结 4. 综合提升训练 目录导航 一、电磁波及波谱 第一节 初识电磁波 一、电磁波及波谱 德国物理学家海因里希・鲁道夫・赫兹（1857年~1894年），于1887年首先用实验证实了电磁波的存在，并于1888年发表了论文。他对电磁学有很大的贡献，故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。 （1）电磁波的存在 赫兹和电磁波实验装置 1. 电磁波及其产生 一、电磁波及波谱 【实验】 将电池组、灯泡利用导线串联起来，将钢尺以1.5cm为间隔贴上电工胶布。打开收音机，在调幅（AM）模式下，调至无节目的位置，调大音量。用夹子将导线一端与钢尺头部夹住，导线另一端在钢尺表面反复滑过。 （2）利用断续的电流产生电磁波 感知电磁波 观察灯泡亮灭的变化，仔细听收音机，感知声音的变化及其规律。 你知道产生这些现象的原因吗？ 一、电磁波及波谱 【实验现象与分析】 实验中，我们能从收音机听到时断时续的声音。这是因为随着导线一端在钢尺上滑动，电路时通时断，电流大小不断变化，产生了电磁波，收音机收到电磁波，所以会产生与电流变化规律类似的声音。 【实验结论】 感知电磁波 变化的电流会产生电磁波. 一、电磁波及波谱 演示实验——《时断时续的电流能够产生电磁波》 一、电磁波及波谱 在我们周围的空间充满了电磁波，它们中有些看不见、摸不着，但却千万确地存在着。我们的电视机、收音机能接收到许多电视台和广播电台发的电磁波。 例如，中央电视台第一套节目的波长为4.96m，频率为60.5M（1MHz=106Hz）； 中央电视台第四套节目的波长为3.88m，频率为77.25MHz。 一、电磁波及波谱 2. 电磁波谱 无线电波； 可见光； 红外线； X射线等。 （1）一些电磁波 收音机、电视机和手机涉及的电磁波，都是无线电波。除了大家熟知的无线电波，我们人眼感知的可见光、电视红外遥控器使用的红外线、医院检查用的X射线等，都是电磁波。 电磁波是由很多成员组成的大家庭。 一、电磁波及波谱 （2）电磁波谱 把各种电磁波按照波长或频率排列，这样的排列称为电磁波谱. 一、电磁波及波谱 （1）γ射线：医生用γ射线做脑手术； （2）X射线：用X光片判断是否骨折； 3. 电磁波的应用 X射线图片 用γ射线做脑手术 一、电磁波及波谱 （3）红外线： 电器设备的遥控器、红外相机等都利用了红外线。 （4）微波： 应用在通信领域、日常生活中（加热食品）。 红外成像 微波通信 一、电磁波及波谱 （5）无线电波 主要应用在电视、收听广播、手机通信等。 为什么在沙漠中、汪洋大海中、太空中，我们都能建立联系呢？因为我们生活在电磁波的海洋里，电磁波将我们联结在一起。 一、电磁波及波谱 4. 理解电磁波 （1）产生：导体中有电流不一定产生电磁波，只有当电流大小或方向迅速变化时才会产生电磁波。 （2）传播：电磁波可以在真空中传播，电磁波的传播不需要介质。电磁波在真空中的传播速度是3.0×108m/s（光速）。 （3）光和无线电波：光和无线电波都是电磁波，是电磁波的一种。 （4）在无线电通信中，电磁波是一种载体。 传递声音或图像信号时，用电子元件将这些信号加载到电磁波上，用天线发射出去，接收装置接收到这些电磁波后，再用电子元件将电磁波所携带的信号取出，并将其还原为声音或图像。 一、电磁波及波谱 奥斯特发现电生磁，法拉第发现磁生电，电与磁不可分割。在此基础上，英国物理学家麦克斯韦（J. C. Maxwell，1831—1879）基于对对称美的追求，提出了麦克斯韦方程组，从理论上预言了电磁波的存在，并推论光也是一种电磁波。 德国物理学家赫兹（ H. R. Hertz，1857—1894 ）在1888年用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波的速度的确等于光速。这一划时代的成就让人们惊叹对称美的威力和麦克斯韦方程组的伟大！ 物理学中的对称美 麦克斯韦 一、电磁波及波谱 【例题1】小华在家里看电视时发现，只要妈妈在电视机旁使用电吹风，屏幕上就会出现很多“雪花”，电吹风一停，“雪花”也随即消失。这是因为电视机接收到了电吹风产生的（ ） A. 电磁波 B. 次声波 C. 噪声 D. 超声波 A 变化的电流周围存在着电磁波. 电吹风工作时能产生电磁波，这些电磁波被电视机接收，并对电视机产生了干扰。 故选项A正确. 一、电磁波及波谱 A B C D 【例题2】随着科技的迅猛发展，电磁波有了非常广泛的应用，如图所示的电器设备中，利用电磁波工作的是（　　） A．微波炉 B．电磁起重机 C．B超 D．电吹风 A．微波炉是利用微波的震动加热物体的，是利用电磁波工作的，故A正确； B．电磁起重机是利用电流的磁效应工作的，故B错误； C．B超是利用超声传递信息的，故C错误； D．电吹风是利用电流的热效应的原理工作的，故D错误。 A 故选A。 二、电磁波的特征 第一节 初识电磁波 二、电磁波的特征 水面振动 水波 （1）水波的产生和传播 在这里，水的振动在传播时形成了水波；传播的是凹凸相间的运动形态，水本身并没有一起传播。 1. 机械波的基本特征 二、电磁波的特征 用手推动弹簧的左端A后，弹簧就会形成疏密相间的波动形态，并沿弹簧向右端B传播。 （2）弹簧中的疏密波 二、电磁波的特征 当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点上下振动，继而再带动更远一些的质点振动，这样绳端的上下振动就沿绳子传出去了。从整体上看，就是一些凹凸相间的波形。 （3）观察绳波的形成和传播 机械振动在介质中传播，形成了机械波；机械波能够传播周期性的运动形态。 总结：机械波的基本特征 波通过绳传播 二、电磁波的特征 电磁波同水波、绳子振动产生的波相似，它们都具有以下共同特征。 （1）波速 波速描述波传播的快慢用，用字母c表示，单位是米/秒（m/s）。电磁波传播的速度等于光速，电磁波在真空中的传播速度 с=3×108m/s。 空气中的光速接近于真空中的光速。运用电磁波，信息的传播速度可以得到极大的提高。 2. 描述电磁波基本特征的物理量 二、电磁波的特征 （2）波长 是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，用字母λ表示。在国际单位制中，波长的单位是米（m）。 （3）频率 频率为波周期性变化的次数与时间之比，用字母ν 表示。 频率的单位有赫（Hz）、千赫（kHz）和兆赫（MHz）等。 它们之间的换算关系是： 1 kHz=103Hz 1 MHz=106Hz 二、电磁波的特征 （4）波速、波长与频率的关系 在真空中，电磁波的波速一定，所以电磁波的波长和频率互成反比关系。频率越低，波长越长；反之，频率越高，波长越短。 c 表示波速； λ 表示波长； ν 表示频率。 二、电磁波的特征 电磁污染 电磁污染，已被认为是继大气污染、水污染、噪声污染后的第四大公害。它是指天然的和人为的各种电磁波干扰和有害的电磁辐射。 在充分享受电磁波带来方便的同时，人们也日渐感受到它的负面效应： 当电磁辐射达到一定强度时，会导致控制系统和信息传输系统的失控， 也会引起头疼、失眠、记忆衰退等不适症状。 为了减少电磁污染，我们需要制定防治电磁污染的对策，如严格执行相关政策法规，合理应用电磁辐射控制技术等。 二、电磁波的特征 【例题3】如图为机械波某时刻的波形图，振动频率为5Hz，此波波长是______m，周期是________s。 根据波形图可知，经历2.5个周期波传波的距离为1.25m， 所以此波的波长是 λ=1.25m/2.5s=0.5m 振动频率为5Hz，根据周期与频率的关系 fT=1 则周期是 T= 1/f=1/ 5Hz =0.2s 0.2 0.5 二、电磁波的特征 【例题4】图中是甲、乙两种不同电磁波的传播图像，下列说法正确的是（　　） B A．根据图像疏密可知，疏密不同频率不同，故A错误； B．甲电磁波更疏一些，波长较长，故B正确； C．电磁波的传播速度都相同，故C错误； D．乙电磁波更密，频率较高，故D错误。 A．甲、乙两种电磁波的振动频率相同 B．甲电磁波振动的波长较长 C．甲电磁波的传播速度较快 D．甲电磁波振动的频率较大 所以选B。 二、电磁波的特征 A．紫外线属于可见光 B．红外线的波长比可见光的短 C．X射线的频率比无线电波的低 D．可见光与γ射线在真空中的传播速度相等 AD．电话的话筒把声音信号转变为强弱变化的电流的信号传递出去，故A正确，D错误； BC．电话的听筒是把变化的电流转化为声音的装置，故BC错误。 D 故选A. 【例题5】电磁波的频率与 波长的大致分布如图所示，下列说法正确的是（　 ） 三、课堂总结 第一节 初识电磁波 课堂总结 电磁波 的特征 电磁波及波谱 ①产生：变化的电流产生电磁波。 ②电磁波谱：把各种电磁波按照波长或频率排列。 ③应用：γ射线、X射线、红外线、紫外线、无线电波. ①波长λ：是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，单位是m。 ②波速c：波传播的速度，电磁波在真空中的传播速度 с=3×108m/s ③频率ν：频率为波周期性变化的次数与时间之比。 单位：Hz、kHz、MHz。 ④波速、波长与频率的关系是 c=λv 初识电磁波 五、综合提升训练 第一节 初识电磁波 【解析】A．微波是电磁波，而超声波是声波，二者本质不同，故A错误； B．微波属于电磁波，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故B错误； C．电磁波可以传递信息和传递能量，因此微波既能传递能量，也能传递信息，故C错误； D．微波在空气中的传播速度与光速相同，是3×108m/s，故D正确。故选D。 综合提升训练 1. 2025 年中国航天的重大突破，在月球建立太阳能发电站，并进行远距微波输电技术，定向投送地球接收站。下列关于微波的说法正确的是（　　） A．微波是超声波 B．微波传播需要介质 C．微波只能传递能量，不能传递信息 D．微波在空气中的传播速度是3×108m/s D 综合提升训练 【解析】由图可知，频率为1.027×108 Hz的电磁波在106 Hz∼1010 Hz之间，因此属于无线电波，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 2. 某广播电台发射频率为1.027×108 Hz的电磁波，根据如图信息，该电磁波属于（　　） A 综合提升训练 3. 为了减少电磁污染对我们生活的影响，下列做法正确的是（ ） A. 禁止在市区建设移动通信基站 B. 把家用电器集中安放在厨房 C. 避免长时间使用手机 D. 使用电器时，离电器越近，受电磁波的辐射越小 C 为了减少电磁污染对我们生活的影响，A、 B两种方法从理论上讲是合理的，但在现实生活中不可行；C做法既合理又可行。使用电器（通过交流电的电器）时，离电器越近，受电磁波的辐射越大，故D错误。 故选C。 4．图（a）中的甲是我们能看得见的红光，根据图（b）可知，乙可能是红外线，遥控器______（选填“可以”或“不可以”）利用乙来遥控电视机；不同频率的两种电磁波在真空中的波速______（选填“相同”或“不同”）。医生可以利用X射线拍片诊断病情，X射线的频率比乙______（选填“高”或“低”）。 相同 可以 高 综合提升训练 综合提升训练 【解析】遥控器利用红外线来工作，故可以利用乙来遥控电视机。 电磁波的传播不需要介质，不同频率的电磁波在真空中的波速相同，都等于真空中的光速。 由图（b）可知X射线红外线波长要小，由c=λf 可知，波长越小，频率越高，故X射线的频率比乙高。 综合提升训练 【解析】收音机屏板上的MHz和kHz，是频率的单位，所以向右调指针时所接收的电磁波的频率变大。由公式c=λf 知道，电磁波的波速一定，电磁波的波长和频率互成反比例关系。所以，频率变大，波长变小，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5. 如图是一台收音机的屏板，当向右调指针（图中黑块）时，所接收的电磁波（　　） A．频率变大 B．波速变大 C．波长变长 D．波长不变 A 综合提升训练 6. 图甲为紫外线的三个波段示意图，其中UVC对人体伤害最大，UVC能通过石英玻璃，普通玻璃可有效阻碍UVC的传播。图乙中家用消毒柜的紫外线灯可发出波长为254nm的紫外线。 （1）波长为254nm的紫外线属于______波段（选填“UVC”“UVB”“UVA”）； （2）波长为254nm的紫外线从紫外线灯的密封透明灯管内透出，对柜内的物品进行杀菌消毒，柜门透明部分的材料应选__________，透明灯管的材料应选____________ （选填“石英玻璃”“普通玻璃”）。 石英玻璃 UVC 普通玻璃 【解析】由图甲可知，紫外线波长在200nm~280nm属于UVC波段，280nm~315nm属于UVB波段，315nm~400nm属于UVA波段，故波长为254nm的紫外线属于UVC波段。 由题意知，UVC能通过石英玻璃，普通玻璃可有效阻碍UVC的传播。波长为254nm的紫外线从紫外线灯的密封透明灯管内透出，对柜内的物品进行杀菌消毒，则透明灯管的材料应选石英玻璃；柜门透明部分的材料应选普通玻璃防止对人体造成伤害。 Lavf59.27.100 Lavf58.45.100 $