第十七章 电磁波与现代通信（培优复习课件）物理新教材苏科版九年级下册

该初中物理复习课件系统梳理了“电磁波与现代通信”单元核心内容，涵盖信息传播的发展历程、电磁波的基本特征与传播规律、现代通信技术（卫星、光纤、移动通信）等知识，通过知识框架图串联早期传播途径、波的物理量关系、通信技术分类等内容，构建“历史发展-原理探究-技术应用”的逻辑脉络。 其亮点在于融合科学探究与实践，如设计“自制简易有线电报机”活动培养模型建构能力，通过电磁波真空传播、金属屏蔽实验强化科学推理；结合5G、北斗导航等实例渗透科学态度与责任，典例解析从基础操作（电码编码）到综合计算（电磁波传播时间）分层设计，帮助学生巩固物理观念，教师可精准把握复习重点，提升单元复习效率。

江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 下册 义务教育教科书 第十七章 电磁波与现代通信 电磁波的发现使人类进入了无线通信时代， 无线电报、电视、手机等相继诞生。 半导体材料的发展与电子技术的进步， 更让移动通信和互联网蓬勃发展， 人类“跨越时空，漫游地球村”的梦想得以实现。 现代通信离不开电磁波。 什么是电磁波? 人们又是怎样利用电磁波传播信息的? 。 复习课件 思维导图 第十七章 电磁波与现代通信 第一节 信息与信息传播 一、信息与信息传播 知识梳理 1. 信息 信息是各种事物发出的有_______的消息。消息中包含的内容越多，信息量就越大。 2. 信息传播 （1）人类特有的三种信息：语言、______、______。 （2）通信：以特定的手段和方式进行的___________，称为通信。 意义 图像 符号 信息传播活动 一、信息与信息传播 知识梳理 3. 早期的信息传播途径 1 万里长城上的 烽火台 2 古代传递官文的 驿马 3 莫尔斯 发明的 电报机 4 贝尔制作的早期 电话机 二、自制简易有线电报机 知识梳理 1. 设计并制作 挡板 利用图中所示的器材设计一个电路，使分别处在挡板两侧的同学按下自己所在一侧的开关时，对方一侧的灯泡会发光。 甲方 乙方 二、自制简易有线电报机 知识梳理 例如，可用课本第62页进行编码作为密码本，用四位数字“6245”代表该字典第62页第4行第5个字 ——“电”（标点符号不算字数），如图所示。 2. 操作 （1）与对方约定自己的电报密码 进行编码 6245 二、自制简易有线电报机 知识梳理 采用莫尔斯电码，用点（开关接通时间短）、画（开关接通时间较长）的组合来表示电报密码中的数字。 数字 点画组合 数字 点画组合 1 • - - - - 6 - • • • • 2 • • - - - 7 - - • • • 3 • • • - - 8 - - - • • 4 • • • • - 9 - - - - • 5 • • • • • 0 - - - - - 摩尔斯电码 （2）采用莫尔斯电码，组合电报密码中的数字 - • • • • • • - - - • • • • - • • • • • “电”字的编码—“6245” （3）把“电”发给对方，看他是否能正确地翻译出。 二、自制简易有线电报机 知识梳理 （1）想一想，如果不用莫尔斯电码，而是将开关接通时间短设为“0”，开关接通时间长设为“1”，你能不能能用“0”和“1”的不同组合来表示0~9这10个数字? 可以把摩尔斯电码表中的“点”换成“0或1”，“画”换成“1或0”即可。 数字 点画组合 数字 点画组合 1 0 1 1 1 1 6 1 0 0 0 0 2 0 0 1 1 1 7 1 1 0 0 0 3 0 0 0 1 1 8 1 1 1 0 0 4 0 0 0 0 1 9 1 1 1 1 0 5 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 3. 评价 二、自制简易有线电报机 知识梳理 （2）分析有线电报的优点和缺点，说出应怎样传播信息才更加合理。 ①优点：相对于驿送、信鸽、信狗、以及烽烟等来说，是当时比较快的通讯工具，保密性好。 ②缺点：电报传送操作繁琐，远距离连线不方便，不能及时进行双向交流。 ③改进：信息传播应操作简便、传播距离远、传播信息量大且能够双向交流才更加合理。 【解析】活字印刷术是中国的毕昇发明的，第一个发明电报机的是美国的发明家莫尔斯，同时也发明了利用“点”、“划”和“空白”的不同组合构成的电码—莫尔斯电码，揭开了人类通信史的新纪元，电话机是美国的贝尔发明的。 故选A。 典例解析 题型一、信息与信息传递 【例题1】下列关于信息传播工具的发明叙述正确的是（　　） A．中国的毕昇发明了活字印刷术 B．美国的莫尔斯发明了电话机 C．美国的贝尔发明了电报机 D．以上叙述都正确 A 【解析】根据各数字的含义可知，另一组信号表达的一句话：“我中考必成功”的数字信号为“0、01、1、10、00”。 典例解析 题型一、信息与信息传递 【例题2】作为以数字信号为载体传输信息的现代化通信形式，数字通信技术可传输多种数字信号，若用“0”和“1”代表“开“和”关”这两个动作，组成一个数字信号，可以表达句话、例如：“我中考必成功”的数字信号为“0.01.1.10.00”。请用该编码写出你想说的另一句话：_________________，其数字信号为_______________。 我中考必成功 开关动作 开 关 开、关 开、开 关、开 表示数字 0 1 01 00 10 中文意义 我 必 中考 功 成 0、01、1、10、00 第二节 电磁波及其传播 第十七章 电磁波与现代通信 一、波的基本特征 知识梳理 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_________。 1. 波的基本特征 波源振动一次 时，绳的波形 波源振动两次时，绳的波形 波通过绳传播 运动形态 一、波的基本特征 知识梳理 物理量 振幅A 周期T 频率f 波长λ 波速v 定义 波源振动的幅度 单位 物理 意义 2. 描述波基本特征的物理量 振源1秒 振动的次数 振动一次 所需时间 波在一个周期 内传播的距离 波传播 的速度 秒（s） 赫兹（Hz） 米（m） 米/秒（m/s） 反映振 动强弱 周期与频率反映振动的快慢。关系： f=1/T 波速、波长与 频率的关系：v=λf 米（m） 二、电磁波 知识梳理 1. 电磁波 （1）电磁波是在空间传播的周期性变化的_______。 1864年，英国物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。德国物理学家赫兹于1888年首先用实验证实了电磁波的存在。 （2）在我们周围的空间充满了_______。例如，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；手机靠电磁波通话。 电磁场 电磁波 二、电磁波 知识梳理 （1）电磁波能在真空中传播，电磁波在真空中的传播速度 c =__________ m/s （2）密闭的金属容器对电磁波有______作用。 （3）描述电磁波的物理量 描述电磁波的物理量是：频率f、波长λ 和波速c。 它们之间的关系是：__________ 2. 电磁波的传播特性 3.0×108 屏蔽 c=λf 二、电磁波 知识梳理 3. 电视广播的工作过程 （1）电视信号的发射 电视信号的发射由电视台完成。利用摄像机获取图像信号，利用话筒获取声音信号，再经电磁波发射机通过天线发射出去，发射出的电磁波加载着声音和图像信号在空中传播。 （2）电视信号的接收 电视信号的接收由电视机完成。电视机是电磁波接收机，接收到空中传播的信号后，通过显像管将图像信号还原成图像，通过音频放大器和扬声器将声音信号还原成声音。 三、电磁波谱 知识梳理 电磁波谱是按________（或频率）连续排列的电磁波序列。 1. 电磁波谱 波长 三、电磁波谱 知识梳理 2. 电磁波谱的各频段及其对应的应用 电磁波谱的频段常分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线及γ射线。 三、电磁波谱 知识梳理 3. 电磁污染 电磁波在为人们生活带来日新月异变化的同时，也给人类生存的环境带来了危害。 频率在0.1 MHz以上的电磁波，在强度足够大时会扰乱人体的自然生理节律，使人出现头痛、失眠、健忘等“亚健康”状态。电磁波穿透力强，往往损伤人体的深层组织或器官。 电磁波辐射造成的危害虽然不可小视，但也不必过度恐慌，只要我们合理地利用电磁波，趋利避害，就能将其危害降到最低。 题型一、波的基本特征 典例解析 【例题1】如图为一列波某时刻的波形图，振动频率为5Hz，此波波长是______m，周期是_____s，若波速为7km/s，则这列波传播14km，需要_____ s。 0.5 2 0.2 【解析】由图可知，1.25m有2.5个波长，此波波长 𝜆=1.25m/2.5=0.5m 周期是𝑇=1/𝑓=1/5Hz =0.2s 根据速度公式得，此波传播需要的时间为 题型一、波的基本特征 典例解析 【例题2】如图是甲、乙两种不同电磁波的传播图象，它们的频率分别为f甲、f乙，则f甲 f乙。它们在真空中的传播速度分别为ν甲、ν乙，则ν甲 ν乙。（以上两空均选填“＞”、“＝”、“＜”） ＜ ＝ 题型一、波的基本特征 典例解析 【解析】（1）电磁波可以在真空中传播，所以地面对卫星发出的撞月指令是通过电磁波传播的。电磁波的传播速度等于光速，所以地面发出的指令到达卫星的时间为：t＝s/v＝3.9×108m/（3.0×108m/s）=1.3s （2）甲乙都是电磁波，电磁波速是相等的。由图知，甲的波长大，乙的波长小，根据波速=波长×频率，因为电磁波速不变，所以甲的波长大，甲的频率小。 题型二、电磁波 典例解析 【例题3】2024年10月30日，神舟十八号、神舟十九号胜利会师，如图所示是两个航天员乘组一起在天宫空间站留下的太空合影。这张合影传送到地面时是通过（　　） A．超声波 B．电磁波 C．次声波 D．光纤 B 【解析】电磁波可以在真空中传播，且可以传递信息，空间站与地面间的通信是利用电磁波，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 典例解析 题型二、电磁波 【例题4】如图所示，探究电磁波的产生和传播特性。 （1）如图甲，在验证电磁波的存在的实验中，实验成功的关键是要用导线__________（直接/时断时续）接触电池两端，才能听到收音机发出的“咔咔”声； （2）如图乙将手机放在真空罩中，用抽气机抽去罩中的空气，打电话呼叫罩内的手机，发现手机能收到呼叫信号，说明_______ ； （3）如图丙，将手机放到金属盆中， 扣上金属网罩，打电话呼叫盆中的手机， 不能收到呼叫信号；再将手机放在纸盒 中，打电话呼叫，手机能收到呼叫信号， 说明________ 。 时断时续 电磁波能在 真空中能传播 金属容器能屏蔽电磁波 典例解析 题型二、电磁波 【解析】（1）实验中，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与正极接触，使它们时断时续地接触，电路中有时断时续的电流出现，迅速变化的电流产生了电磁波，产生的电磁波被收音机接收到，听到“咔咔”的声音，说明电磁波的存在。 （2）用抽气机抽去罩中的空气，打电话呼叫罩内的手机，手机也能收到呼叫信号，因为电磁波能在真空中能传播。 （3）因为电磁波遇到金属会被反射。将手机放在金属容器中，打电话呼叫容器中的手机，这时手机不能收到呼叫信号；而在纸盒内的手机能收到呼叫信号，说明金属容器能屏蔽电磁波。 典例解析 题型二、电磁波 【例题5】我们生活在电磁波的海洋中。如图为电磁波的频率及其应用实例，下列说法正确的是（　　） A．电磁波的传播需要介质 B．电视机的遥控器是利用了γ射线遥控 C．体检胸透用的电磁波频率比可见光低 D．中央电视台与上海电视台发射的电磁波的传播速度相同 D 典例解析 题型二、电磁波 【解析】A．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故A错误； B．电视机的遥控器是利用了红射线遥控，故B错误； C．由图得，体检胸透用的电磁波频率为1016~1018Hz，比可见光高，故C错误； D．电磁波在真空中的传播速度相同，中央电视台与上海电视台发射的电磁波的传播速度相同，故D正确。故选D。 典例解析 题型二、电磁波 【例题6】如图为2025年3月21日20时50分，神舟十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽密切协同，出舱作业的情景，太空站外有阳光照射和无阳光照射的温差高达200℃以上。在地面科研人员的配合下，利用空间站机械臂，历经约7小时完成了空间站空间碎片防护装置及舱外辅助设施安装、舱外设备设施巡检等任务。针对这次出舱活动，下列说法正确的是（　　） A．出舱作业的航天员之间利用超声波进行交流 B．图中画面是利用电磁波传输到地面的 C．宇航员穿的宇航服应具备导热性好的特点 D．太空中的可见光不是电磁波 B 典例解析 题型二、电磁波 【解析】A．声音不能在真空中传播。出舱作业的航天员之间利用电磁波进行交流，故A错误； B．电磁波可以在真空中传播，且传播速度快。图中画面是以电磁波为载体，传输到地面的，故B正确； C．太空温度很低，宇航员穿的宇航服应具备导热性差的特点，有利于保暖，故C错误； D．电磁波种类较多，各种射线、可见光、红外线、紫外线、无线电波等都是电磁波，故D错误。故选B。 第三节 现代通信 第十七章 电磁波与现代通信 一、卫星通信 知识梳理 （1）微波 电视广播、移动通信等主要是利用_____传递信号的。 微波一般是指频率在3×10²~3×105MHz的电磁波，微波的性质与光波相近，大致沿_____传播，不能沿地球表面绕射。因此，远距离进行微波通信需要通过地面上的微波中继站或_________来实现。 （2）微波中继站 微波中继站可以把上一站传来的微波信号经过接收、放大处理后，再发射到下一站去，这就像接力赛跑一样，一站传一站，经过很多中继站可以把信息传递到远方，每隔50km左右就要建设一个中继站。 1. 微波与微波中继站 微波 直线 通信卫星 一、卫星通信 知识梳理 2. 卫星通信系统的构成 （3）地球同步卫星 在地球赤道平面内距地球表面约35800km的轨道上运动，它绕地球一周的时间与地球自转的周期______，即24h。从地面上看去，它似乎总是静止在赤道上空。一般来说，三颗在赤道上空均匀分布的地球同步卫星组成的通信系统发出的电磁波就几乎可以覆盖整个地球。 相同 （1）卫星通信：卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站的无线通信方式，通常采用微波传递信息。 （2）卫星通信系统的组成：是由空间端、地面端和用户端三大部分组成的。 一、卫星通信 知识梳理 3. 卫星通信的工作方式 图表示采用卫星通信越洋传递微博信号的过程。在这个过程中，从地面站 1发出载有信号的电磁波，这个电磁波被通信卫星接收并处理后再发送到地面站2，从而实现两个地面站或多个地面站间的远距离通信。 4. 卫星通信的优缺点 优点：①覆盖面大；②通信距离长；③不受地理环境限制。 缺点：①造价较高；②有零点几秒的时间延迟；③保密性不好。 5. 卫星通信的应用 卫星通信不仅在全球性的电话、电报、电视广播中成为重要的信息传输方式，而且在全球定位、导航等方面发挥着重要作用。 二、光纤通信 知识梳理 1. 光纤通信 光纤通信是利用光波在________中传输信息的一种通信方式。 能够传输光信号的极其纤细的材料称为光导纤维；由多根光纤制成的光信号传输线称为光缆。 2. 光纤传输光信号的原理 如图所示，光沿直线进入光纤的一端，经多次______（光的全反射）后从光纤的另一端端射出。 反射 光导纤维 二、光纤通信 知识梳理 3. 光纤通信的工作方式 在光纤通信中，首先利用电光转换技术把____信号转变为_____信号，通过光纤传递到接收端，然后把光信号转变成电信号，从而实现信息传递。 4. 光纤通信的优、缺点 优点：①通信容量极大；②不受外界地磁场的干扰；③不怕潮湿、不怕腐蚀、线路能量损耗较小。 缺点：①架设线路受地理条件限制；②光缆易被拉断。 电 光 三、移动通信 知识梳理 1. 我国移动通信技术的发展历程 在世界移动通信技术的变革中，我国坚持走自主创新道路，以创新驱动发展，从第一代移动通信技术（1G）至第五代移动通信技术（5G），先后经历了“1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G领先”的发展历程。 如今，我国是全球5G通信标准制定的核心成员，拥有的5G标准必要专利数量全球最多，建成并开通的5G基站总量也居世界之首。 三、移动通信 知识梳理 5G网络能与先进传感、人工智能等技术有机融合，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清视频等服务，让用户获得身临其境的体验，解决人与物、物与物通信的问题，满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用的需要。 5G正在渗透到各个行业和领域，成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键技术。 2. 5G网络及其应用 5G的应用 题型、现代通信 典例解析 【例题1】在光纤通信中，信号怎么从一端传到另一端呢？下列说法中正确的是（ ） A．像水流沿弯曲水管流动那样 B．就像电流沿弯曲导线传播那样 C．不断地经光纤壁反射而向前传播 D．不断地在光纤中折射而向前传播 C 【解析】光纤很细，有内外两层，内壁具有使光发生反射的特性（类似于平面镜），所以光经多次反射能从光纤的一端传播到另一端，而不是经过折射，也不会像电流和水流一样，因为激光方向性好，不会弯曲。故A、B、D错误． 故选C。 题型、现代通信 典例解析 【例题2】卫星通信的中继站是（ ） A．地球同步卫星 B．月球 C．广播电台 D．电视台 【解析】A．现在，人类可发射人造卫星，用通信卫星作微波中继站，实现了卫星通讯梦想；通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信，故A符合题意； B．由于月球离我们太远，不但传输信号延迟时间太长，信号衰减也较严重，失真厉害，故中继站不是月球，故B不符合题意； CD．通讯信号，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，故中继站不是广播电台，电视台，故CD不符合题意．故选A。 A 题型、现代通信 典例解析 【例题3】信息传递技术的发展使人们冲破了时空的阻隔，信息之路越来越宽了，下列关于信息传递的说法不正确的是（ ） A．光纤通信是利用光从光导纤维的一端射入，在内壁多次反射从另一端射出，从而把它携带的信息传到远方 B．微波是一种电磁波，它不能用于传递信息，只能用于微波炉中加热食物 C．电磁波的传播可以不需要介质 D．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，进行通信 B 【解析】A．光进入光导纤维后，会经过多次反射，信息在反射过程中不会丢失，可以传的更远，故A正确，不符合题意； B．微波不但能传递信息，还能加热食物，故B错误，符合题意； C．电磁波可以在真空中传播，故C正确，不符合题意； D．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，进行通信，故D正确，不符合题意。 故选B。 题型、现代通信 典例解析 【例题4】2020年是我国5G网络建设的关键年份，2023年5G网络在我国已经大面积覆盖。关于5G手机，下列说法正确的是（　　） A．5G网络的信号传播速度比3G网络的信号传播速度快 B．5G手机利用电磁波进行通信 C．开会时手机静音，是阻断了手机信号的传播 D．5G手机电池在充电时，化学能转化为电能 B 【解析】A．无论是5G信号还是3G信号，都是利用电磁波传递信息，电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s，故5G信号和3G信号传播速度相同，故A错误； B．手机是利用电磁波来传递信息的，故B正确； C．开会时手机静音，手机一样可以接收信号，故C错误； D．手机在充电时，是电能转化为化学能，故D错误。故选B。 题型、现代通信 典例解析 【例题5】我国的北斗卫星导航系统可以为全球提供导航、定位、授时和短报文等服务。 （1）卫星从远地点向近地点运行时_______ 能会增大； （2）用_______颗同步卫星就可以实现全球通信； （3）地球静止轨道距地面高度约为42000km，若运行于该轨道的卫星将电磁波信号发送到地面接收站，大约需要_______ s。 0.14 动 3 【解析】（1）卫星从远地点向近地点运行时，重力势能转化为动能，动能增大。 （2）地球同步卫星定点在赤道上空，一颗同步卫星可以覆盖地球三分之一的面积，所以只要等距离安放3颗同步卫星就可以实现全球通信。 （3）电磁波传播速度约为3×108m/s，运行于该轨道的卫星将电磁波信号发送到地面接收站，大约需要 $