15.2 电磁波的应用 教学课件-2025-2026学年沪科版（五四学制）九年级下册物理

15.2 电磁波的海洋 新课引入（1） 2020年7月23日，长征五号遥四运载火箭搭载着中国火星探测器天问一号从海南文昌航天发射场升空。经过半个多小时的飞行，探测器成功与火箭分离，并进入地火转移轨道，开启了奔向火星的旅程。 在数亿千米的漫长旅途中，天问一号探测器多次调整姿态和改变轨道，还要向遥远的地球发回照片。科学家通过电磁波控制 探测器的航行，探测器也是通过电磁波与遥远的地面联络、传递信号的。下面，我们就来研究这神奇的电磁波吧！ 新课引入 新课引入（2） 固定电话之间有电话线连接着，信息是由电流通过电话线传递的。 移动电话之间没有电话线连接，它是靠什么传递信息的？ 探究新知 知识点 1 电磁波是怎样产生的 探究新知 利用电磁波可以传递信息。 电磁波的产生 广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路产生迅速变化的电流，发出电磁波。 与声波、水波的形成相似，导线中电流的迅速变化会在空间激起（产生）电磁波。 探究新知 波峰 波谷 两个波峰（或波谷）之间的距离叫波长，用字母λ 表示，单位：m。 导体内每秒电流变化的次数叫频率，用字母 f 表示，单位：Hz。 波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫做波速，用字母 v 表示，单位：m/s。 λ λ 波的几个概念 二、电磁波能量特性的应用 1、一切电磁波都具有能量 2、太阳是地球上维持各种生命运动最基本的能量来源。 3、电磁波能量特性的典型用途 （1）微波——微波炉，煮熟食物 （2）γ射线——γ刀，切除肿瘤 （3）激光,治疗近视 三、减少电磁污染 1、国家制定了相关法规和标准，限制建筑物的选址，要求住宅、办公楼与这些设施保持一定的距离，以保障居民的健康。 2、生活环境中，计算机、电视机、微波炉等电子设备产生的电磁辐射强度也比较高，我们有必要采取一些防护措施。如把家用电器分散摆放，不要过于集中，以免使家中某个位置的电磁辐射剂量过大，而使人体处于超量辐射的环境之中。 3、各种家用电器都应尽量避免长时间操作，尽量避免多种电器同时启用。使用电器时，要保持一定的安全距离。离电器越远，受电磁波的侵害越小。 1、分散放 2、少操作 3、远距离 自我评价 1.以下设备中，主要利用电磁波的能量特性进行工作的是( )。 A. 微波炉 B.手机 C.雷达 D. 电吹风 2.为减少电磁污染对我们的影响，以下做法正确的是( )。 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.楼房建设时,安装多个避雷针进行屏蔽 A C 现代通信网络包括卫星通信、光缆通信、移动通信等方式. 卫星通信 光缆通信 移动通信 四、现代通信网络传播信息的方式 （一）卫星通信 卫星通信系统由卫星和地面站两部分组成.卫星在空中起中继站的作用，把地面站发来的电磁波放大后,再返送回并发送给另一个或几个地面站或转发给另一颗卫星，实现了信息传递. 1.卫星通信过程 作为无线电通信中继站的卫星像一个国际信使,把来自地面的各种“信件”带到天上,然后“投递”到另一个地方用户手里. 2.通信卫星 通信卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同,相对地球”静止”,所以叫做”同步”卫星. 3. 中继站的作用： 中继站把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去，像接力赛那样,信号传递的距离越远，需要的中继站就越多。 微波中继通信示意图 4.三颗同步卫星实现全球通信至少需要 用三颗同步卫星就可以实现全球通信 5.今日的地球已被一张电磁波的大网严严实实地罩了起来. 通过这个通信网络，几乎在地球上任意一个地方都可以将信息即时发往世界各地，在一瞬间传遍全球。 6.中国北斗卫星导航系统 2018年12月27日，中国北斗负责人在新闻发布会上宣布，由中国自主研制的北斗导航卫星系统，开始正式为全球提供服务。 7.卫星通信的优、缺点： (1)优点： ①通信容量大，通信范围大。 ②干扰小、不易受灾害影响。 ③质量好、功效高，建设速度快。 ④同一信通可用于不同方向和不同区域。 (2)缺点： ①由于两地球站向电磁波传播距离有72000Km，信号有延迟。 ② 10GHz以上频带受降雨雪的影响。 ③天线受太阳噪声的影响。 （二）、光缆通信 1.可见光的两个特点： (1)在同种均匀介质中，光总沿着直线传播； (2)光源的发光是发散的，能量消损过快. 用什么办法能把光限制在特定的“管道”中传播，使它几乎毫无损耗地到达远方目的地呢？ 问题 2.光纤、光缆： 光纤即光导纤维的简称，是激光的传输管道，一种极细的玻璃丝，数条光纤加上保护层组成光缆。 光纤是传输光信号的介质. 光纤灯 光缆 3. 光缆通信： 光缆通信是利用激光通过光纤传递信号的一种通信方式。 光纤 (1)激光：光纤通信中用的是激光, 而不是普通的光。因为普通光源发出的光中夹杂了许多频率的光,不但难以加载信息，而且通信质量差。激光亮度高，单色性好,方向性好,能量始终集中在传播方向上,容易调制信号。 (2)光缆通信的原理:用光纤通信时,激光从光导纤维的一端射入，在内壁上经多次反射，从另一端射出,把它携带的信息传到远方. 光在光导纤维中的传播 激光 光缆通信的优点： （1）传输频带极宽，通信容量很大； （2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远； （3）频率稳定，信号传输质量高； （4）光纤抗电磁干扰，保密性好。 光缆通信的过程： （三）移动通信 手机是如何实现彼此间通信的？ 问题 1.数字蜂窝系统 当前最为普遍的手机通信系统主要由移动台、基站和移动交换中心组成，它们形成了一个数字蜂窝系统。 移动交换中心 移动台 基站 就是手机或车载电话。每个移动电话都是一个电磁波发射器，它通过电磁波把你讲话的信息发射到空中；同时它又是一个电磁波接收器，在空中捕获电磁波，是你得到对方讲话信息。 （1）移动台： （2）基站 就是基地台,它是一种固定的无线电台地台，它可以将收到的手机信号传递到移动通信网，也可以将信号从移动通信网传递到手机。 设立基地台的原因：移动电话的体积很小,发射功率不大;它的天线也很简单,灵敏度不高.因此，它和其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接,这种固定的电台叫做基地台。 （3）移动交换中心 它是整个移动通信网络的核心，所有移动台发来的信息都要经由它分拣、处理、传递。 数字蜂窝系统 2.移动电话通话过程: 移动用户A 邻近基站 移动交换中心 甲市话局 乙市话 局 移动交换中心 邻近基站 移动用户B 1.古代的信息传递方式 五、信息革命与人类文明 物质、能量与信息，是人类社会生存和发展不可缺少的三大支柱。在人类文明的发展历程中，信息的生成和传播一直备受关注。 烽火告急 八百里加急 ①1835年，美国画家莫尔斯经过苦心研究发明了第一台实用的有线电报机，使摒弃古老信息传递方式的曙光初现。 2.近代信息传递方式 ②1862年，伟大的物理学家麦克斯韦通过理论预言了电磁波的存在，德国物理学家赫兹用实验证实了麦克斯韦的预言，之后无线电报、电话、无线电广播、电视、雷达等纷至沓来。 1892年，贝尔在纽约至芝加哥的电话开通仪式上 电报机 ③ 1967年，墨西哥为纪念当年在墨西哥城举行的国际电信会议，发行了一枚邮票，邮票上是麦克斯韦和赫兹的肖像。正是他们在100多年前的杰出贡献，为当今电信业的繁荣奠定了技术基础。 3.现代信息传递方式 今天，我们用电缆中的电流，空中的无线电波和光缆中的光波传递着信息，使天涯近若咫尺，使须臾便可知晓天下,网上购物、网络电视、空中课堂、远程医疗等进入人们的生活。 巩固练习 B 下列过程中不能产生电磁波的是 （　　） A．打开或者关闭电灯时 B．电炉子在关闭状态时 C．电冰箱的电路接通或断开时 D．电饭锅从加热状态自动跳到保温状态时 探究新知 声音的传播需要介质，真空不能传声；而光的传播不需要介质，在真空中能够传播。 电磁波的传播是否需要介质？ 知识点 2 电磁波是怎样传播的 电磁波在真空中也可以传播。 探究新知 电磁波的传播跟光一样，不需要介质，可以在真空中传播，且向各个方向传播。 电磁波的传播速度等于光速，在真空中是： c=3×108m/s= 3×105km/s [联想]：由电磁波传播的速度等于光速你能得到什么猜想？ 光就是一种电磁波！ 电磁波的波速 探究新知 不同频率（或不同波长）的电磁波的传播速度都相同。 频率大的电磁波的波长短。 c=λf 电磁波频率的单位也是赫兹，常用的单位还有千赫、兆赫。 波速、波长、频率的关系 探究新知 我们生活在电磁波的海洋 探究新知 微波炉是利用电磁波来加热食品的。 微波炉可产生很强的电磁波（微波），食物的分子在微波的作用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高。 微波炉中不能使用金属容器，因为微波能在金属中产生强大电流，会损坏微波炉。 微波炉的外壳是金属壳，炉门的玻璃上有金属网，因为金属网对电磁波有屏蔽作用，可以保证电磁波的泄露不超过允许值。 微波炉 课堂检测 1. 听收音机时，偶尔会听到里面有杂音，产生这一现象的原因不可能的是（ ） A．旁边台灯打开的瞬间 B．附近的电焊机在工作 C．雷雨天闪电发生时 D．有人在用电烙铁焊接电器元件 D 2. 在短波、中波和长波这三种电磁波中频率最大的是 （ ） A．短波 B．中波 C．长波 D．一样大 A 课堂检测 3. 下列关于电磁波的说法中正确的是 （ ） A．电磁波只能在真空中传播 B．波长不同的电磁波的速度不同 C．电磁波是沿某一特定方向向空间远处传播的 D．变化的电流在周围的空间产生电磁波 D 课堂检测 电磁波 3.9×105 4. 印度的月球卫星“月船1号”已失联八年，地面测控中心通过计算预测“月船1号”会经过月球北端上空165km高处的A点，便在某时刻向该处发射__________（选填“电磁波”或“超声波”）信号，2.6s后收到回波信号，从而确信“月船1号”依然在轨道运行，测控中心距离A点__________km。 （v电磁波=3×108m/s，v超声波=340m/s） 课堂检测 5. 现代战争中常常使用到电子干扰，电子干扰是指（ ） A．向敌方发射电磁波 B．向敌方发射很强的电磁波 C．向敌方发射频率很高的电磁波 D．发射与敌方电子设备相同频率的高强度电磁波，并施放反 射电磁波的干扰 D 6. 隐形飞机是一种先进的军用飞机，可以防止被雷达发现，隐形飞机外表面用的主要是______________的材料，这类材料能减少飞机对电磁波的_______，从而使雷达很难发现飞机。 吸收电磁波 反射 课堂小结 电磁波的产生 迅速变化的电流可以产生电磁波。 电磁波的传播 电磁波的传播不需要介质。电磁波也可以在固体、液体和气体中传播。 电磁波传播速度 在真空中，c=3×108m/s= 3×105km/s Lavf52.104.0 Lavf58.20.100 $