第15章 电磁波及其应用（知识清单）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

第15章 电磁波及其应用（知识清单） 思维导图 知识清单 第1节 电磁波 一、电磁波的发现与产生 1、麦克斯韦预言电磁波的存在 英国物理学家______________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。 2、赫兹验证电磁波存在的实验 德国物理学家______________通过实验发现了电磁波，证实了麦克斯韦的预言（图15-1-2）。 3、 电磁波与现代科技、生活息息相关 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。 4、用简易的方法验证电磁波的产生 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？ 自主活动 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。 现象及解释：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______________，干扰了收音机接收广播电台的信号。 从而进一步得出结论： 人们发现，______________的电流可以产生电磁波。（选填“直流电”、“均匀变化”或“不均匀变化”） 5、各种波的产生 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（详见教材）所示的国家授时中心的天线都是发射电磁波的波源。 二、如何描述电磁波？ 1、用类似“绳波”的波形来描述电磁波 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。 自主活动 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。 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。 2、波长 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______________，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。 3、波速 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。 4、电磁波在真空中的传播速度 ①与“绳波”、声波不同，电磁波可以在真空中传播。 ②电磁波在真空中的传播速度为______________，这就是光速，常用字母______________表示。 ③光也是电磁波。 5、频率 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______________，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 6、波长、波速、频率之间的关系 电磁波的波长用λ表示，波速用c表示，频率用f表示，那么c=λf。 不同频率的电磁波在真空中的传播速度______________。（光速不变） 因此，频率越高波长越______________。 第2节 电磁波的应用 一、电磁波“家族”的成员 1、电磁波“家族”的成员 要了解电磁波的应用，首先要了解电磁波 “家族”有哪些成员。如图15-2-2所示，电磁波的“家族”非常庞大，频率范围很广。如医疗检测使用的X射线，各种颜色的可见光以及红外线、 紫外线等不可见光都是电磁波“家族”的成员。 注意： 1.分类标准：频率（或波长）； 电磁波的频率范围很广：小到有小于3×105Hz的长波，大到有大于3×1014Hz X射线、γ射线等。 2.分类名称：长波、中波、短波、微波.........可见光........ 3.每个频率区间（范围）的应用。 2、电磁波的应用 所有的电磁波既可以传递______________也能传递______________。 3、电磁波在传递能量方面的应用 ①电磁波具有______________，能量可以随着电磁波向外传递。 ②食物中的水分在微波作用下温度会迅速升高，利用微波可以加热食物（图15-2-3）。γ射线是一种能量很高的高频电磁波，可以利用它进行立体定向无创“手术”（图15-2-4）。 ③遥感 遥感是一种远距离非接触式获取目标特征信息的技术。人造地球卫星、飞机等装配的遥感设备能够捕获来自地面物体的电磁波，通过对这些电磁波信息进行分析，可以获知地面物体的形状、温度等信息。遥感技术在环境监测、资源普查、农业生产预测、防灾减灾、国家安全等领域有着广泛的应用（图15-2-5）。 4、电磁波在传递信息方面的应用 ①不同波长的电磁波传递信息的本领各有所长 电磁波在现代信息社会中应用广泛，不同波长的电磁波传递信息的本领各有所长。长波可用于潜艇通信，中短波可用于无线电广播，微波可用于电视信号传输、移动通信、卫星导航、雷达侦测等。 广播电台发出的中波或短波信号传播距离远、覆盖范围广，即使在互联网发达的今天，接收无线电广播的收音机仍有用武之地。你可以在应急救灾包（图 15-2-7）和家用轿车（图 15-2-8） 中发现它。 ②拓展视野 如图15-2-9 所示，话筒首先将声音转化为随声波变化的电信号，叫做音频信号。再将音频信号加载到高频电磁波并通过天线发射到空中。收音机将接收到的高频电磁波还原成音频信号，最后再放大并通过扬声器播放出来，我们就听到了电台的广播。 ③移动通信 与无线电广播不同，移动通信常用到的手机功率比较小，发射的电磁波传输距离不够远，容易被建筑物遮挡，所以，两部手机 A 、B 要通过包含基站在内的移动通信设备和线路才能进行通信（图 15-2-10 ）。 ④导航卫星 导航卫星利用电磁波对地面设备定位。我国自主研制的北斗卫星导航系统抗遮挡能力强，服务精度高，还能提供通信业务。目前北斗系统已在诸多领域得到了广泛应用，例如在港口借助北斗卫星对集装箱卡车的定位，实现港口的自动化管理（图15-2-11）。北斗卫星导航系统的运行不仅促进了国家经济建设，而且使我国摆脱了对其他导航系统的依赖，从而维护了国家安全。 ⑤人类对太空的探索也离不开电磁波 人类对太空的探索也离不开电磁波。“神舟” 载人飞船通过电磁波向地面接收站发回信息，“嫦娥”探测器通过电磁波把月球表面的图像传回地球，“中国天眼”射电望远镜通过接收星体辐射的微弱电磁波探测宇宙中极其遥远的天体。 电磁波的应用极大地改变了人们的生活方式，推动了社会的进步！ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第15章 电磁波及其应用（知识清单） 思维导图 知识清单 第1节 电磁波 一、电磁波的发现与产生 1、麦克斯韦预言电磁波的存在 英国物理学家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。 2、赫兹验证电磁波存在的实验 德国物理学家赫兹通过实验发现了电磁波，证实了麦克斯韦的预言（图15-1-2）。 3、 电磁波与现代科技、生活息息相关 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。 4、用简易的方法验证电磁波的产生 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？ 自主活动 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。 现象及解释：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。 从而进一步得出结论： 人们发现，不均匀变化的电流可以产生电磁波。（选填“直流电”、“均匀变化”或“不均匀变化”） 5、各种波的产生 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（详见教材）所示的国家授时中心的天线都是发射电磁波的波源。 二、如何描述电磁波？ 1、用类似“绳波”的波形来描述电磁波 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。 自主活动 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。 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。 2、波长 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。 3、波速 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。 4、电磁波在真空中的传播速度 ①与“绳波”、声波不同，电磁波可以在真空中传播。 ②电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s，这就是光速，常用字母c表示。 ③光也是电磁波。 5、频率 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 6、波长、波速、频率之间的关系 电磁波的波长用λ表示，波速用c表示，频率用f表示，那么c=λf。 不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同。（光速不变） 因此，频率越高波长越短。 第2节 电磁波的应用 一、电磁波“家族”的成员 1、电磁波“家族”的成员 要了解电磁波的应用，首先要了解电磁波 “家族”有哪些成员。如图15-2-2所示，电磁波的“家族”非常庞大，频率范围很广。如医疗检测使用的X射线，各种颜色的可见光以及红外线、 紫外线等不可见光都是电磁波“家族”的成员。 注意： 1.分类标准：频率（或波长）； 电磁波的频率范围很广：小到有小于3×105Hz的长波，大到有大于3×1014Hz X射线、γ射线等。 2.分类名称：长波、中波、短波、微波.........可见光........ 3.每个频率区间（范围）的应用。 2、电磁波的应用 所有的电磁波既可以传递能量，也能传递信息。 3、电磁波在传递能量方面的应用 ①电磁波具有能量，能量可以随着电磁波向外传递。 ②食物中的水分在微波作用下温度会迅速升高，利用微波可以加热食物（图15-2-3）。γ射线是一种能量很高的高频电磁波，可以利用它进行立体定向无创“手术”（图15-2-4）。 ③遥感 遥感是一种远距离非接触式获取目标特征信息的技术。人造地球卫星、飞机等装配的遥感设备能够捕获来自地面物体的电磁波，通过对这些电磁波信息进行分析，可以获知地面物体的形状、温度等信息。遥感技术在环境监测、资源普查、农业生产预测、防灾减灾、国家安全等领域有着广泛的应用（图15-2-5）。 4、电磁波在传递信息方面的应用 ①不同波长的电磁波传递信息的本领各有所长 电磁波在现代信息社会中应用广泛，不同波长的电磁波传递信息的本领各有所长。长波可用于潜艇通信，中短波可用于无线电广播，微波可用于电视信号传输、移动通信、卫星导航、雷达侦测等。 广播电台发出的中波或短波信号传播距离远、覆盖范围广，即使在互联网发达的今天，接收无线电广播的收音机仍有用武之地。你可以在应急救灾包（图 15-2-7）和家用轿车（图 15-2-8） 中发现它。 ②拓展视野 如图15-2-9 所示，话筒首先将声音转化为随声波变化的电信号，叫做音频信号。再将音频信号加载到高频电磁波并通过天线发射到空中。收音机将接收到的高频电磁波还原成音频信号，最后再放大并通过扬声器播放出来，我们就听到了电台的广播。 ③移动通信 与无线电广播不同，移动通信常用到的手机功率比较小，发射的电磁波传输距离不够远，容易被建筑物遮挡，所以，两部手机 A 、B 要通过包含基站在内的移动通信设备和线路才能进行通信（图 15-2-10 ）。 ④导航卫星 导航卫星利用电磁波对地面设备定位。我国自主研制的北斗卫星导航系统抗遮挡能力强，服务精度高，还能提供通信业务。目前北斗系统已在诸多领域得到了广泛应用，例如在港口借助北斗卫星对集装箱卡车的定位，实现港口的自动化管理（图15-2-11）。北斗卫星导航系统的运行不仅促进了国家经济建设，而且使我国摆脱了对其他导航系统的依赖，从而维护了国家安全。 ⑤人类对太空的探索也离不开电磁波 人类对太空的探索也离不开电磁波。“神舟” 载人飞船通过电磁波向地面接收站发回信息，“嫦娥”探测器通过电磁波把月球表面的图像传回地球，“中国天眼”射电望远镜通过接收星体辐射的微弱电磁波探测宇宙中极其遥远的天体。 电磁波的应用极大地改变了人们的生活方式，推动了社会的进步！ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $