第十七章 电磁波与现代通信（知识清单）物理新教材苏科版九年级下册

该初中物理“电磁波与现代通信”单元知识清单，涵盖信息传播、电磁波特性及现代通信技术，分节梳理早期信息传播途径、电磁波基本特征与应用、卫星及光纤通信，辅以思维导图构建系统知识框架，为学生提供清晰学习支架。 清单以“分节细化+实验原理剖析”呈现知识体系，如电话信号转换流程、电磁波传播实验设计，培养科学探究与科学思维。含思维导图等工具，突出复习系统性，设计“自制简易电报机”实践内容，助力学生针对性掌握要点，辅助教师高效教学。

第十七章 电磁波与现代通信（知识清单） 思维导图 第1节 信息与信息传播 一、信息及其传播 1.信息是各种事物发出的有意义的消息。消息中包含的内容越多，信息量就越大。 2.人类特有的三种信息：语言、符号和图像。 3.通信：以特定的手段和方式进行的信息传播活动。 二、早起的信息传播途径 1.我国古代传递信息方式 （1）烽火台：点燃烽火台上烟火，传递重要军事信息。 （2）驿使：为国家传递公文和军事情报。 （3）有线电报：美国发明家莫尔斯发明了莫尔斯电码，开启了人类通信的新纪元。 （4）电话：美国发明家贝尔研制成了最早的电话，由话筒和听筒两部分组成。 2.自制简易有线电报机 （1）设计要求：挡板两侧的开关分别控制挡板另一侧的灯泡。 （2）实物图 （3）电路图 3.早期的电话 （1）原理：早期电话的炭粒话筒和听筒基于电磁感应与电阻随压力变化的原理 （2）连接方式：话筒和听筒通过串联电路实现声信号与电信号的相互转换 （3）话筒：把声音变成电信号 当人对着话筒说话时，声音的声波会冲击话筒的振动膜片。声音的高低、强弱变化，会对应膜片振动的频率和幅度变化，进而让炭粒的电阻产生与声音同步的规律性变化。因为话筒与听筒串联在同一电路中，电源电压保持不变，电路中的电流会随炭粒电阻的变化而同步变化，最终，声音信号就被转换成了随声音规律变化的电流信号，并通过线路传输到对方的听筒。 （4）听筒：把电信号恢复成声音 从话筒传输来的变化电流会通过听筒的电磁铁线圈，电流的变化规律与话筒端的声音规律一致，因此电磁铁的磁性也会呈现与声音同步的强弱变化，电磁铁会对前方的金属膜片产生大小不同的吸引力，让膜片产生了与电流变化同步的振动，而电流变化又源于话筒端的声音振动，因此膜片的振动规律与说话人的声音规律完全一致。膜片的振动会推动周围的空气，形成与原始声音相同的声波。这些声波传到人的耳朵里，就听到了对方说话的声音。 （5）早期电话的信号转换流程是： 说话声音 → 话筒膜片振动 → 炭粒电阻变化 → 电路电流变化（电信号） → 听筒电磁铁磁性变化 → 听筒膜片振动 → 听到声音 第2节 电磁波及其传播 一、波的基本特征 1.振幅:振动的幅度，用字母A表示，如图所示。它反映了振动的强弱。 2.周期:振动一次所需要的时间，用字母T表示，单位是秒(s)。 3.频率:其数值等于每秒内振动的次数，用字母f表示，单位是赫兹(Hz)。频率与周期反映了振动的快慢，它们的关系是f=1/T。 4.波长：是相邻两个波峰（或波谷）间的距离，用字母λ表示。国际单位是米（m）。 5.波速：波传播的速度，用字母v表示，国际单位是米/秒（m/s）。 6.波速、波长与频率的关系 v表示波速；λ表示波长；ν表示频率。 7.波不仅传播运动形式，还传播能量和信息。 二、电磁波 1.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。 2.德国物理学家赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，发现了电磁波是物质存在的一种形式。 3.验证电磁波的存在 （1）实验器材：收音机、导线、电池等 （2）实验原理：收音机可以发出声音是因为接收到了电台发出的电磁波，收音机也可以接收其它元件产生的电磁波，当收音机发声时，如果接收到了其他电磁波，此时的声音就会被干扰。 （3）实验过程： 打开收音机的开关，将调谐旋钮调到没有电台的位置并将音量调大。如图所示，取一节旧干电池和一根导线，靠近收音机，将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触(注意不能长时间接触)。 （4）实验分析：电流迅速变化时，收音机发出咔咔声，说明收音机有(选填“有”或“没有”)接收到电磁波。 （5）实验结论：导线中电流的迅速变化，会在空间产生电磁波。 4.电磁波的传播 （1）实验器材：玻璃罩、手机、抽气机、不锈钢饭盒、塑料饭盒、纸质饭盒等 （2）实验过程： ①如图所示，将手机开机后放在玻璃罩中，用抽气机抽去罩中的空气。打电话呼叫玻璃罩中的手机，手机能收到呼叫信号? ②将手机分别放在密闭的不锈钢饭盒、塑料饭盒和纸质饭盒中，打电话呼叫该手机。手机能否收到呼叫信号? （3）实验结论：①电磁波能在真空中传播。 ②金属的密闭容器对电磁波有一定的屏蔽作用。 电磁波的波速等于光速，电磁波在真空中的传播速度v=3×108m/s。光波属于电磁波。 三、电磁波谱及其应用 1.电磁波波谱 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。 2.电磁波的应用 电磁波可以用于传递信息和能量。 （1）电磁波传递信息 （2）电磁波传递能量 3.电磁波的危害 科学研究发现，电磁波给人类的生存环境带来了危害电磁污染。为减小电磁污染的危害，科技专家发明了各种预防电磁污染的设备，并提出了预防措施。 第三节 现代通信 一、卫星通信 1.卫星通信：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.微波的性质与光波相近，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。 3.卫星通信系统是由空间端、地面端和用户端三大部分组成的。 4.同步卫星：空间端大多采用地球静止轨道卫星。从地面看去，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静止轨道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表面。 5.卫星通信的优点： （1）覆盖面大 （2）通信距离长 （3）不受地理环境限制 6.卫星通信的应用： （1）电话、电视广播 （2）全球定位、导航 二、光纤通信 1. 光导纤维 （1）光纤：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）光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式。 2.光导纤维传光原理 光导纤维传播激光的原理是光的全反射。携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。 3.光纤通信的过程 光纤通信利用光电转换技术把电信号转为光信号，让光在光纤中通过，在接收端再把光信号转变为电信号，从而实现信息传播。 4.光纤通信的优点 （1）不会受外界电磁场的干扰 （2）不怕潮湿 （3）耐腐蚀 （4）能量损耗低 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十七章 电磁波与现代通信（知识清单） 思维导图 第1节 信息与信息传播 一、信息及其传播 1.信息是各种事物发出的有意义的______。______中包含的内容越多，信息量就越______。 2.人类特有的三种信息：______、______和______。 3.通信：以特定的手段和方式进行的______活动。 二、早起的信息传播途径 1.我国古代传递信息方式 （1）烽火台：点燃烽火台上烟火，______重要军事信息。 （2）驿使：为国家______公文和军事情报。 （3）有线电报：美国发明家______发明了______电码，开启了人类通信的新纪元。 （4）电话：美国发明家______研制成了最早的电话，由______和______两部分组成。 2.自制简易有线电报机 （1）设计要求：挡板两侧的开关分别控制挡板另一侧的灯泡。 （2）实物图 （3）电路图 3.早期的电话 （1）原理：早期电话的炭粒话筒和听筒基于______与______的原理 （2）连接方式：话筒和听筒通过______电路实现______信号与______信号的相互转换 （3）话筒：把______变成______信号 当人对着话筒说话时，声音的声波会冲击话筒的振动膜片。声音的高低、强弱变化，会对应膜片______的频率和幅度变化，进而让炭粒的______产生与______同步的规律性变化。因为话筒与听筒串联在同一电路中，电源电压保持不变，电路中的电流会随炭粒______的变化而同步变化，最终，声音信号就被转换成了随声音规律变化的______信号，并通过线路传输到对方的听筒。 （4）听筒：把______信号恢复成______ 从话筒传输来的变化电流会通过听筒的电磁铁线圈，电流的变化规律与话筒端的______规律一致，因此电磁铁的磁性也会呈现与______同步的强弱变化，电磁铁会对前方的金属膜片产生大小______的吸引力，让膜片产生了与______变化同步的振动，而______变化又源于话筒端的______振动，因此膜片的______规律与说话人的______规律完全一致。膜片的振动会推动周围的空气，形成与原始声音______的声波。这些声波传到人的耳朵里，就听到了对方说话的声音。 （5）早期电话的信号转换流程是： 说话声音 → 话筒膜片______ → 炭粒______变化 → 电路______变化（电信号） → 听筒电磁铁______变化 → 听筒膜片______ → 听到声音 第2节 电磁波及其传播 一、波的基本特征 1.振幅:振动的______，用字母A表示，如图所示。它反映了振动的______。 2.周期:振动一次所需要的______，用字母______表示，单位是______(______)。 3.频率:其数值等于每秒内振动的______，用字母______表示，单位是______(______)。频率与周期反映了振动的______，它们的关系是______=______。 4.波长：是相邻两个______（或______）间的距离，用字母______表示。国际单位是______（______）。 5.波速：波传播的______，用字母______表示，国际单位是______（______）。 6.波速、波长与频率的关系 ______________v表示______；λ表示______；ν表示______。 7.波不仅传播______，还传播______和______。 二、电磁波 1.英国物理学家______建立了电磁场理论，并预言了______的存在。 2.德国物理学家______第一次用实验证实了______的存在，发现了______是物质存在的一种形式。 3.验证电磁波的存在 （1）实验器材：收音机、导线、电池等 （2）实验原理：收音机可以发出声音是因为接收到了电台发出的______，收音机也可以接收其它元件产生的______，当收音机发声时，如果接收到了其他______，此时的声音就会被干扰。 （3）实验过程： 打开收音机的开关，将调谐旋钮调到______电台的位置并将音量______。如图所示，取一节旧干电池和一根导线，靠近收音机，将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极______地接触(注意不能长时间接触)。 （4）实验分析：电流______时，收音机发出咔咔声，说明收音机______(选填“有”或“没有”)接收到电磁波。 （5）实验结论：导线中电流的______，会在空间产生______。 4.电磁波的传播 （1）实验器材：玻璃罩、手机、抽气机、不锈钢饭盒、塑料饭盒、纸质饭盒等 （2）实验过程： ①如图所示，将手机开机后放在玻璃罩中，用抽气机______罩中的空气。打电话呼叫玻璃罩中的手机，手机能收到呼叫信号? ②将手机分别放在密闭的______饭盒、______饭盒和______饭盒中，打电话呼叫该手机。手机能否收到呼叫信号? （3）实验结论：①电磁波______在真空中传播。 ②______容器对电磁波有一定的屏蔽作用。 电磁波的波速等于______，电磁波在真空中的传播速度v=______m/s。光波属于______。 三、电磁波波谱及其应用 1.电磁波谱 在真空中，电磁波的波速______，所以电磁波的波长和频率互成______关系。频率越低，波长越______；反之，频率越高，波长越______。 2.电磁波的应用 电磁波可以用于传递______和______。 （1）电磁波传递______ （2）电磁波传递______ 3.电磁波的危害 科学研究发现，电磁波给人类的生存环境带来了危害______。为减小______的危害，科技专家发明了各种预防______的设备，并提出了预防措施。 第三节 现代通信 一、卫星通信 1.卫星通信：利用______作为中继站的无线通信方式，通常采用______传递信息。 2.微波的性质与______相近，大致______传播，______沿地球表面绕射。 3.卫星通信系统是由______、______和______三大部分组成的。 4.同步卫星：空间端大多采用地球______轨道卫星。从地面看去，它似乎总是______在赤道上空。一般来说，______颗在赤道上空均匀分布的地球静止轨道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表面。 5.卫星通信的优点： （1）覆盖面______ （2）通信距离______ （3）______地理环境限制 6.卫星通信的应用： （1）______、电视广播 （2）全球______、______ 二、光纤通信 1. 光导纤维 （1）光纤：能够传输______信号的极其纤细的材料称为光导纤维。由______根光纤制成的光信号传输线称为光缆。 （2）光纤通信是利用______在光导纤维中传输信息的一种通信方式。 2.光导纤维传光原理 光导纤维传播激光的原理是光的______。携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。 3.光纤通信的过程 光纤通信利用光电转换技术把电信号转为______信号，让光在光纤中通过，在接收端再把光信号转变为______信号，从而实现信息传播。 4.光纤通信的优点 （1）______受外界电磁场的干扰 （2）______潮湿 （3）______腐蚀 （4）能量损耗______ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $