内容正文:
第二节 电磁波的应用
◇教学目标◇
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1.能了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响,知道无线电波、微波等不同区间的电磁波的应用。
2.能体会人类对电磁波技术的巧妙应用,能感受电磁波技术的应用拓展了人类认识自然的能力。
◇教学重难点◇
1.电磁波的应用。
2.电磁波对人类生活和社会发展的影响。
◇教学过程◇
一、新课导入
电磁波是个有较多成员的大家庭,不同的成员有哪些典型的不同特点?它们在生产生活中有哪些重要应用?
二、教学步骤
探究点1 无线电波与广播电视
[阅读课本]P182~183“无线电波与广播电视”
[思考]不同频率的电磁波的应用上有什么差别?
[提示]观察课本表“20-1”可知,低频无线电波适用于长距离无线电通信,要实现更远距离的传播,则需要利用地面转播站;中、高频无线电波适用于区域性的无线电广播,以传输普通声音信号为主。
[思考]什么是振幅调制?
[提示]无线电波的振幅根据所传送的声音信号而变化,这种信号调制方式称为振幅调制,简称调幅。
[思考]什么是频率调制?
[提示]甚高频的无线电波用于传输高品质广播,例如立体声节目,其频率依据所需传送的声音信号而变化,这种信号调制方式称为频率调制,简称调频。
[思考]超高频波段的电磁波有什么特点?
[提示]用于电视广播的超高频波段的电磁波无法绕过建筑物,用于接收电视信号的天线必须直接对准电视塔。因此闭路电视普及之前,很多城市都建有非常高的电视塔,它们也成为所在城市的文化地标之一。
[习题]我们常听说某电视台利用某频道进行广播,这里所说的频道是什么意思呢?原来不同的电视台使用不同的射频范围进行广播,以免互相干扰;这一个个不同的射率范围就叫做频道。下表是我国电视频道的划分情况:
我国电视频道的划分
频道号
1
2
…
6
…
68
射率范
围/MHz
48.5~
56.5
56.5~
64.5
…
167~
175
…
950~
958
请你根据上述材料,解答下面的问题:
(1)某电视台转播的体育电视节目频道号是3,那么它的射频范围是 (填字母)。
A.56.5~64.5 MHz
B.167~175 MHz
C.64.5~72.5 MHz
D.72.5~80.5 MHz
(2)第13频道至68频道属于微波中的“分米波”,试着计算出第68频道的波长范围,分析这个称呼的原因是 。
[分析](1)从表格信息可以看出,频道号是连续的,频率也是连续的,且每一频道号的频率范围之差相同都是8 MHz;因此频道号是3时,射频的最小值与频道号是2时的最大频率相同是64.5 MHz,其射频的最大值是64.5 MHz+8 MHz=72.5 MHz。(2)频率范围是950~958 MHz,根据c=λν可得,λ1=≈0.32 m,λ2=≈0.31 m,因此68频道的波长范围是0.32~0.31 m,是分米数量级,所以68频道是分米波。
[答案](1)C (2)68频道的波长范围是0.32~0.31 m,是分米数量级,所以68频道是分米波
探究点2 微波与卫星通信
[阅读课本]P183~184“微波与卫星通信”
[思考]微波有什么特点?
[提示]微波的波长在厘米量级甚至更短,可穿透大气层,适用于电视信号与雷达信号传送,以及卫星通信,具有极高的民用、科研及军事价值。微波信号经地面站天线发射,经由卫星接收、放大并转发给其他地面站或中继卫星,从而实现覆盖较广区域甚至全球的通信。
[思考]通信卫星使用的微波频率是什么样的?
[提示]通信卫星使用的微波频率一般在300 MHz至300 GHz之间。与卫星进行通信,地面站天线需要对准卫星,实现微波信号的发射与接收。
[思考]你知道微波炉是怎样利用电磁波工作的吗?
[提示]生活中,我们比较熟悉的电磁波能量特性的应用是微波炉。微波炉中的磁控管能够产生很强的电磁波,它的波长很短,所以叫做微波。食物的分子在微波作用下剧烈振动并相互摩擦而产生热量,食物的温度升高。这种微波可以穿透食物内部5 cm,使食物内部和外部一同受热,效率高。因为食物中的水分子比其他分子更容易吸收微波的能量,所以含水量高的食物在微波炉中温度上升更快。
探究点3 红外线成像与检测
[阅读课本]P184~185“红外线成像与检测”
[思考]在电磁波谱可见光区红光的外侧,存在一个看不见的电磁波段,即红外线。红外线的波长比红光要长,约为10-6~10-3 m。红外线有哪些特点?
[提示]所有物体都会发射红外线,且强度与波长和物体的温度有关。温度低于500 ℃的物体只会发射红外线,超过500 ℃的物体则既可发射红外线也可发射可见光。红外线作为一种特殊的电磁波,应用非常广泛,常见于热成像、遥控与检测等领域。
[思考]红外线不是可见光,如何成像?红外线成像有哪些应用?
[提示]红外热成像通过热红外电荷耦合器对物体进行成像,能反映出物体表面的温度场。红外热成像在军事、工业、汽车辅助驾驶、医学领域都有广泛的应用。各类家用红外遥控器也是利用红外线作为控制信号的传输载体,对各类家电进行遥控。用于非接触式测量体温的体温计,也是基于红外线实现体温检测的。
探究点4 高频电磁波与医疗
[阅读课本]P185“高频电磁波与医疗”
[思考]高频电磁波还有哪些应用?
[提示]高频电磁波在医疗等领域还有很多基于其能量特性的应用,如γ射线治疗、激光医疗与焊接等。γ射线应用于医疗的典型例子就是伽马刀治疗,它利用γ射线能量高、穿透力强的物理特性,基于定向原则,将颅内病变组织选择性地确定为靶点,使用γ射线进行一次性大剂量聚焦照射,使病变组织坏死或功能改变而实现治疗疾病的目的。激光相较于普通光源,单色性、方向性更好,除了可用于矫正近视的手术,还可用于机械制造中的精密模具加工、精密焊接等工艺,甚至用于核聚变研究。
三、板书设计
第二节 电磁波的应用
1.无线电波与广播电视
(1)低频无线电波
(2)中、高频无线电波
①振幅调制
②频率调制
(3)超高频无线电波
2.微波与卫星通信
(1)卫星通信
(2)微波炉
3.红外线成像与检测
4.高频电磁波与医疗
◇教学反思◇
本节课从手机、电视等生活场景入手,通过对比无线电波的调制解调与微波的卫星中继,将抽象原理直观化,锻炼了学生的信息整合与逻辑推理能力;通过分析不同电磁波的特性与适用场景,培养了其对比分析和批判性思维。
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