第十九章 电磁波与通信（复习课件）物理新教材鲁科版（五四学制）九年级下册

该初中物理单元复习课件系统梳理了“电磁波与通信”的核心内容，涵盖模拟与数字通信、电磁波的产生传播及应用、广播电视与移动通信、现代通信技术。通过知识图谱串联各节逻辑，考点串讲从基础概念到实际应用，帮助学生构建完整知识网络。 其亮点在于采用“问题导学-知识梳理-典例剖析-分层巩固”复习路径，如结合5G、天问一号案例分析电磁波特性，课堂巩固题分层覆盖重点难点。培养学生物理观念和科学思维，助力知识巩固，教师可精准把握学情提升复习效率。

第十九章 电磁波与通信 九年级下册•鲁科版 单元课件（8个视频） 人类生活在充满信息的世界里，从烽火狼烟，快马驿站，到卫星通信、深空探测，信息传递的方式不断变革，信息传递的空间也日渐宽广。 在信息化时代，电磁波在我们生活中发挥着重要作用。广播、电视和手机利用电磁波传递声音、图像，卫星通信、光纤通信等利用电磁波传递信息，微波炉加热、紫外线消毒、X射线诊断等也都利用了电磁波。电磁波已经深入生活的各个角落，人们就生活在电磁波的“海洋”里。 第十九章 电磁波与通信 九年级下册•鲁科版 单元课件（8个视频） 问题导学 从古至今人类利用了哪些方式传递信息？ 电磁波是怎样产生的？ 广播 、电视和手机靠什么传递声音、图像信息？ 卫星通信怎样实现在不同国家之间传递信息？ 模拟通信与数字通信 01 电磁波 02 广播、电视与移动通信 03 现代通信 04 单元内容 1.了解模拟信号和模拟通信、数字信号与数字通信。 2.知道电磁波的产生与传播。知道电磁波的波长、频率和波速。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 3.了解无线电广播和电视的传播过程。 4.了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信 。 学习目标 单元重点 1. 话筒和听筒的作用。 2. 知道电磁波的产生与传播。知道电磁波的波长、频率和波速。 3. 微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信 。 单元难点 1. 电磁波的波长、频率和波速以及关系。 2. 各种通信方式的工作原理。 重点难点 知识图谱 第1节 模拟通信与数字通信 考点串讲 一. 模拟通信 1.电话： （1）电话的组成：最简单的电话由话筒和听筒组成。为了完成通话，话筒和听筒之间要连上一对电话线。 知识一 模拟通信 一. 模拟通信 1.电话： （2）老式电话的话筒：把声信号转换成电信号。 老式电话的话筒中有一个装着炭粒的小盒子，上面盖有一个膜片。 当你对着话筒讲话时，由于声音的振动，膜片时紧时松地压迫炭粒，它们的电阻随之发生改变，流过炭粒的电流就会相应改变，于是形成了随声音变化的电流信号。 知识一 模拟通信 一. 模拟通信 1.电话： （3）老式电话的听筒：把电信号转换成声信号。 听筒内有一个电磁铁，电磁铁前面有一块薄铁皮。 由于线圈中电流不断变化，电磁铁对膜片的作用也随之变化，使膜片振动，在空气中形成声波。这样就可以听到对方的讲话了。 知识一 模拟通信 一. 模拟通信 2.模拟通信： 在话筒将声音转换成信号电流时，这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫做模拟信号，使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。 A 知识一 模拟通信 11 一. 模拟通信 2.模拟通信： 模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一些信息，表现为声音、图像的失真，严重时会使通信中断。 知识一 模拟通信 一. 模拟通信 2.模拟信号： 在日常生活中，模拟信号有很多应用。电视机中的检测器和发射器，正是用模拟电压控制这些元件的活动，保证电视机的正常工作。有的监控系统也需要模拟信号。例如，当我们打开门走进商店，传感器可以检测到门被打开，从而将模拟电压输出，引起感应门铃发声，从而提醒店家有人进店。 知识一 模拟通信 二. 数字通信 1.数字信号和通信： 例如，用点“ · ”和画“—”的组合代表各种数字，一定的数字组合代表一个汉字；于是，一系列点和画组成的信号就可以代表一个完整的句子了。像这样用不同符号的不同组合表示的信号，叫做 数字信号 ，这种通信方式叫做数字通信 。 摩尔斯电码 知识二 数字通信 二. 数字通信 2.数字通信特点： 通常的数字信号只包含 两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强。由于电子计算机是以数字形式工作的，数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理，发挥计算机的巨大威力。数字信号还可以通过不同的编码进行加密。 现代的电话已经全部采用数字信号进行传输和处理了，用数字信号传输的电视节目也已经进入家庭。 知识二 数字通信 （2）数字信号 目前，通常的数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强。由于电子计算机是以数字形式工作的，数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理，发挥计算机的巨大威力。数字信号还可以通过不同的编码进行加密。 现代的电话已经全部采用数字信号进行传输和处理了，用数字信号传输的电视节目也已经进入家庭。 知识二 数字通信 【例题1】如图所示，不是利用数字通信进行传输信号的是 【答案】B。 【解析】古人用烽火数量的多少表示来侵略敌人的多少，是分立的信号，属于数字信号； 古代的驿站和驿马是早期的信息传递工具，属于模拟信号；“电报”发出的信号是不连续的，是分立的信号，属于数字信号；海军用旗语或灯光的暗亮来相互传递信息，是分立的信号，属于数字信号。 A．烽火狼烟 B．驿马快报 C．发送电报 D．海军旗语 【例题2】关于电话的听筒和话筒的工作原理，以下说法正确的是（       ） A．话筒、听筒都是把电信号变成声音 B．听筒利用的原理是电磁感应现象 C．话筒将声信号变成光信号 D．听筒把电信号变成声音 【答案】D 【详解】A．话筒是把声音信号转化为电信号，听筒是把电信号转化为声音信号，并非话筒、听筒都是把电信号变成声音，故A错误； B．听筒是利用电流的磁效应工作的，而不是电磁感应现象。当变化的电流通过听筒中的线圈时，线圈产生变化的磁场，与永磁体相互作用，带动膜片振动发声，故B错误； C．话筒是将声信号转化为电信号，不是光信号，故C错误； D．听筒接收到对方电话话筒传来的电信号后，通过内部结构将电信号转化为膜片的振动，从而还原成声音，故D正确。 第2节 电磁波 考点串讲 一. 电磁波的产生 与水波、声波的形成相似，变化的电流会在空间激起（产生） 电磁波。 因为导线与电池时断时续地接触，产生了迅速变化的电流，电能生磁，磁能生电，变化的电流在空间激起（产生）电磁波。 虽然电磁波看不见、摸不到，但它可以传递信息和能量。 知识一 电磁波的产生 二. 电磁波的传播 1.波长、频率、波速： （1）波长： 以水波为例，在一列水的传播中，凸起的最高处叫做波峰。凹下的最低处叫做波谷。临近的两个波峰(或波谷)的距离叫做波长，用字母λ表示，单位：米（m）。 知识二 电磁波的传播 二. 电磁波的传播 1.波长、频率、波速： （2）频率： 1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少。用字母 f 表示。单位：赫兹（Hz）；其他单位：千赫（kHz）、 兆赫（MHz） 1 MHz = 103 kHz 　　1 kHz = 103 Hz 知识二 电磁波的传播 （3）波速 波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。 波速=波长×频率 v= λf 单位：米/秒（m/s） 如图所示，如果该水波的波长为0.1m，频率f =100Hz 则波速v= λf = 0.1m×100Hz =10m/s 二. 电磁波的传播 1.波长、频率、波速： 知识二 电磁波的传播 2. 电磁波的传播 电磁波的传播不需要介质，电磁波能够在真空中传播. 3. 描述电磁波的物理量 （1）电磁波的波速（电磁波波速不变） 真空中电磁波的波速为c，其数值大约为30万千米每秒（等于光速）。c =____________________________ （2）电磁波的频率 电磁波频率的单位是赫兹（Hz）。因为通常电磁波的频率都很高，所以常用的单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。 2.99792458×108 m/s=3.0×108 m/s 知识二 电磁波的传播 三. 电磁波谱 1.电磁波大家族： 知识三 电磁波谱 三. 电磁波谱 2.电磁波的应用： 电磁波可以传递信息，也可以传递能量。 （1）无线电波：用于广播、电视和移动电话； （2）红外线：家电的遥控器； （3）微波：可用来加热食品（微波炉）； （4）紫外线：灭菌； （5）X射线：医学上用来做透视检查； （6）γ射线：金属探伤。 知识三 电磁波谱 【答案】B 【详解】A．5G和4G都是属于电磁波进行无线通信，故A正确，不符合题意； B．5G和4G在真空中传播的速度都是3×108m/s，故B错误，符合题意； C．5G网络最大的优势在于提供的移动宽带服务速率更快，延时更低（可以做到1毫秒），传输更大容量数据时稳定性更好，且网络更安全，故C正确，不符合题意； D．5G网络采用的电磁波频率比4G网络更高，故D正确，不符合题意。 故选B。 【例1】5G通信技术是指第五代移动通信系统，我国在5G通信技术方面处于世界领先地位。5G网络比4G网络有更大的容量和更快的数据处理速度，它能够将目前无线通信技术拓展到人与物无线相连。关于5G与4G，下列说法错误的是（　　） A．5G和4G都是利用电磁波进行无线通信的 B．5G比4G传播电磁波的速度更快 C．5G比4G处理数据的速度更快 D．5G和4G信号的频率不同 课堂小练 【例题2】天问一号于2021年5月在火星着地，火星车次表层探测雷达使用电磁波可以探测火星土壤的地下分层和厚度。包含两个通道，低频通道（15×106Hz~95×106Hz）可以穿透10-100米的深度；高频通道（0.45×109Hz~2.15×109Hz）可以穿透3-10米的深度，图是电磁波家族，下列选项正确的是（　　） A．低频通道的电磁波在真空中传播速度是340m/s B．低频通道的电磁波波长比高频通道电磁波波长长 C．低频通道的电磁波在真空中的波速比高频通道电磁波慢 D．高频通道电磁波是X射线 【答案】B。 【解析】AC．电磁波的传播速度与频率无关，它在真空中的传播速度为3×108m/s，故AC错误； B．电磁波的频率越低，则波长越长，故低频通道的电磁波波长比高频通道电磁波波长长，故B正确； D．高频通道电磁波的频率明显高于X射线，高频通道电磁波不是X射线，故D错误。 第3节 广播、电视与移动通信 考点串讲 一. 无线电广播信号的发射与接收 1.无线电广播信号的发射——广播电台完成： （1）主要组成： 话筒、调制器、天线。 （2）发射过程： 无线电广播信号的发射由广播电台完成。话筒把播音员的声音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线产生电磁波发射到空中。 知识一 无线电广播信号的发射与接收 高频振荡器：产生高频电流 话筒 调制器 天线 高频振荡器 高频电流 电信号 天线：产生电磁波将高频载波信号发射到空中。 话筒：将声信号转换成电信号 调制器：将音频电信号加载到高频电流上。 一. 无线电广播信号的发射 知识一 无线电广播信号的发射与接收 一. 无线电广播信号的发射与接收 2.无线电广播信号的接收——收音机完成： （1）选台：利用收音机的“调谐器”，可以选出我们需要的某一频率的电磁波，这一过程叫做选台（调谐）。 （2）解调：由调谐器选出的信号 含有高频电流成分，需要通过“解 调器”将其滤去，把音频信号留下。 （3）放大：把音频信号放大后送到扬声器里，这一过程叫做放大。 （4）扬声器把音频信号转换为声音信号。 知识一 无线电广播信号的发射与接收 调谐器 天线 解　调 扬声器 调谐器：选择需要电台的载波信号。 天线：接收各种各样的电磁波。 扬声器：将音频信号转换成声音。 解调器：产从载波信号中复原音频信号。 一. 无线电广播信号的接收 知识一 无线电广播信号的发射与接收 二. 电视信号的发射与接收 1.电视信号的发射——广播电台完成： （1）主要组成： 话筒、摄像机、调制器、天线。 （2）发射过程： 无线电广播信号的发射由广播电台完成。话筒和摄像机把播音员的声音和图像信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线产生电磁波发射到空中。 知识二 电视信号的发射与接收 摄像机：把图像转换成电信号。 发射机：把电信号加载到高频电流上。 话筒：将声信号转换成电信号 天线：产生电磁波将高频载波信号发射到空中。 摄像机 话筒 发射机 音频放大器 天线 电视信号的发射过程 知识二 电视信号的发射与接收 二. 电视信号的发射与接收 2.电视信号的接收——电视完成： 电视机的接收天线把高频信号接收通过电视机把信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。 天线——接收包含声、像信息的高频信号； 接收机——取出并放大图像和音频电信号； 显示器——复原图像信号； 音频放大——将微弱音频电信号放大并输出。 知识二 电视信号的发射与接收 电视接收机工作过程 接收天线 接收机 扬声器 音频放大 显示器 接收机：把图像转换成电信号。 显示器：把图像信号还原成图像。 知识二 电视信号的发射与接收 三. 移动通信发射和接收 1.移动通信发射和接收——手机： （1） 移动电话既是无线电发射台，也是无线电接收台（发射接收二合一 ） 它用电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。 （2）移动电话的优点与缺点： 优点：移动电话的体积小，使用方便。 缺点：只能在携带信号的电磁波能够辐射到的区域内才能够进行通话，受区域限制。 知识三 移动通信 三. 移动通信发射和接收 1.移动通信发射和接收——手机： （3）基地台： 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，它跟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，跟电话交换机相连。 知识三 移动通信 （4） 手机通话过程 固定电话 中心站 　　手机和手机通过基地台进行通话 手机和座机借助基地台进行通话 手机乙 手机甲 基地台 基地台 知识三 移动通信 【答案】高频；音频。 【详解】话筒将声信号转化为音频电信号，而后该信号经调制器后加载在高频电磁波上，然后由天线发射到空中； 收音机接收装置收到空中的各种电磁波，并通过调谐器从众多的电磁波中找出特定频率的信号，通过调谐器选出音频电信号，送到扬声器即可发出声音。 【例题1】如图是无线电广播过程的简易图。话筒把播音员的声音信号转换成电信号，调制解调器把音频信号加载到 电流上发射到空中，收音机接收到各种电磁波并从中选出特定频率的信号。通过解调将 信号留下，通过扬声器把播音员的声音从收音机播放出来。 【答案】D。 【详解】电视的声音信号和图象信号都是依靠电磁波来进行传递的，通过天线发射到空中。电视机的接收天线接收信号，并通过电视机将其还原。 【例题2】电视信号包含图象信号和声音信号，电视信号从电视台发射机到电视接收机的传递过程中，下列说法正确的是（　　） A．声音信号是加载在电流上的，图象信号是加载在电磁波上的 B．图象信号是加载在电流上的，声音信号是加载在电磁波上的 C．声音信号和图象信号都是加载在电流上的 D．声音信号和图象信号都是加载在电磁波上的 第4节 现代通信 考点串讲 一. 卫星通信 1.什么是卫星通信： 利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式叫卫星通信。 在地球周围均匀地配置三颗通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。 2.卫星通信的特点： 通信范围大，只要在卫星发射的电磁波覆盖的范围内均可进行通信；不易受陆地灾害影响，建设速度快；易于实现广播和多址通信。 知识一 卫星通信 一. 卫星通信 3.为什么要使用卫星通信： 因为在无线电波中，微波的波长较短，频率较高。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。 所以要想让它沿地球表面传播就要设中继站。通常每隔50km左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去。要想使信号传递的距离越远，那么需要的中继站就越多。 知识一 卫星通信 一. 卫星通信 3.卫星通信的组成和原理： （1）组成： 由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。 （2）星通信的原理： 是将卫星发射到赤道上空36000km处的对地静止轨道上，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站，从而完成两个地面站之间的传输。 知识一 卫星通信 二. 光纤通信 1.什么是激光： 频率单一、方向高度集中的光叫激光。由激光器产生发出。 激光实际也是一种电磁波。与微波相比，光的频率更高。如果用光来通信，比短波、微波能传播更多的信息 。 知识二 光纤通信 二. 光纤通信 2.什么是光纤： 光导纤维简称光纤，是一种非常细的玻璃丝（直径100μm左右），由纤芯和包层组成，纤芯完成信号的传输，包层与纤芯的折射率不同，将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用。激光可在光纤里传播，不受外界干扰。 知识二 光纤通信 二. 光纤通信 3.光纤通信原理： 光的反射 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。 知识二 光纤通信 二. 光纤通信 4.光纤通信的优点： （1）通信容量很大； （2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远； （3）不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。 我国光缆通信的发展十分迅速，目前光缆可以通达所有地区，而且还与其他国家合作修建了跨越太平洋的海底光缆。 知识二 光纤通信 【答案】B 【详解】光纤通信利用的是激光，通信时需要光导纤维作为传导介质，光导纤维是很细很细的玻璃丝；光纤通信传递信息的容量比短波、微波高出百万倍、千万倍。故ACD错误，B正确。故选B。 【例题1】光纤通信前景广阔，下列关于光纤通信的说法正确的是（　　） A．光纤通信中所使用的光不是激光 B．光纤通信传递信息的容量要比短波、微波大 C．光纤通信不需要任何传导介质 D．因为玻璃丝很容易折断，不宜用来做光导纤维 【例题2】如图所示，电视台把无线电信号传送到高空中的通信卫星上，卫星再把信号传到地面上的其他区域，这样就实现了卫星转播。在调试的过程中，电视台本身也需要接收卫星上传回的信号，并和演播室用电缆传来的信号进行比较，这时发现卫星传来的画面上，人物动作变化总比电缆传来的画面发生慢一些。 （1）解释产生这种时间延误的原因； （2）已知通信卫星的高度大约是36000 km，无线电波的传播速度和光速相同。请你根据这些数据，估算一下画面延迟的时间。 【答案】（1）见解析；（2）0.24s 【详解】（1）电视台发出的无线电信号由电视台传到卫星，然后再由卫星传回电视台，需要一定的时间，演播室用电缆传来的信号由于距离很短，传输所用的时间忽略不计。所以卫星传来的画面上，人物动作的变化总比电缆传来的画面相应的变化发生得晚一些。 （2）无线电信号的路程s=2h，则画面延迟的时间 t=sv=2hv=2×36000km3×105km/s=0.24s 课堂巩固 第十九章 电磁波与通信 【答案】C 【详解】AB．电话装置是由听筒、话筒和电池组组成，它们应串联在电路中；电话的话筒主要作用把声音的信号转变为强弱变化的电流的信号传递出去，原理是电磁感应；再通过听筒把强弱变化的电流信号变成声音信号，把传输的声音还原出来，原理是磁场对电流有力的作用，故AB正确，不符合题意； C．电报，电话是利用电路中的电流传递信息的，故C错误，符合题意； D．和平年代，各国家也需要相关情报信息的获取，综合研判，以维护国家的长治久安，故D正确，不符合题意。 1.关于电报、电话等的下列说法错误的是（　　） A．电话话筒和听筒的工作原理不同 B．听筒是利用磁场对通电导体有力的作用原理工作的 C．电报，电话是利用电磁波传递信息的 D．和平年代，各国家的长治久安也需要相关情报信息的获取。 课堂巩固 【答案】B 【详解】相对于数字信号，模拟信号存在以下缺点：模拟信号容易丢失信息、模拟信号容易失真、模拟信号保密性差，由于以上原因现在数字通信逐渐代替模拟通信，故正确的是②③④。。 2.现代通信利用数字信号进行传输和处理，而不用模拟信号，究其原因，下列说法中正确的是（　　） ①模拟信号传输不方便 ；②模拟信号容易丢失信息； ③模拟信号容易失真； ④模拟信号保密性差。 A．①③④ B．②③④ C．①②③ D．①②④ 课堂巩固 【答案】B 【详解】北斗卫星在太空中与地面的信息交流运用的电磁波，因为电磁波可以在真空中传播，故ACD不符合题意，B符合题意。 3.斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位导航。卫星导航利用的媒介是（　　） A．超声波 B．电磁波 C．电流 D．次声波 课堂巩固 【答案】A 【详解】AC．由波速、波长与频率间的关系c=λf，可知，电磁波的波速一定时，其波长与频率成反比，不成正比，故A正确；C错误； B．电磁波在真空中的传播速度与光速相同，是3×108m/s，在空气中和真空中近似，故B错误； D．无线电广播用的电磁波是长波和中波，故D错误 4.在无线电通信过程中，下述说法正确的是（　　） A．电磁波的波速等于波长乘频率 B．电磁波的传播速度一定等于3×108 m/s C．电磁波的波长跟它的频率成正比 D．无线电广播用的电磁波是长波和微波 C 课堂巩固 【答案】 C 【详解】A、广播、电视、移动电话都是使用电磁波传递信息的，故A正确； B、声音和图像信息不方便直接发射和传送，所以都要把电信号加载到高频电流上发射到远方，故B正确； CD、用手机在讲话的时候，它用电磁波把信息发射到空中，同时它又能在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息，所以移动电话既能接收电磁波，又能发射电磁波；故C错误，D正确。 5.关于广播、电视、移动电话的信号发射和接收过程，下列说法中错误的是（ ） A．它们都是靠电磁波传递信息的 B．在发射时，它们都要把电信号加载到高频电流上 C．它们都只有接收功能，没有发射功能 D．移动电话既有接收功能又有发射功能 课堂巩固 【答案】B 【详解】光从光导纤维的一端射入，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，所以说光纤通信是利用光波来传输信息的，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B． 6.现代信息高速公路，是卫星通信和光纤维通信等高速、大容量信息传输通道的俗称，光纤维通信是利用下列哪一种载体传输信息的（　　） A．微波 B．光波 C．无线电波 D．B超声波 课堂巩固 7. 甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图（a）所示，其中甲是我们能看得见的某种色光。结合图（b）的电磁波谱，可以推测：乙可能是_________（选填“红外线”或“紫外线”），甲、乙这两种电磁波具有相同的 _________（选填“波长”“波速”或“频率”）。 红外线 波速 课堂巩固 【答案】见解析 【详解】由图（a）可知，甲的波长小，乙的波长大，光属于电磁波，电磁波在真空中的传播速度是相同的，根据c＝λf可知，甲的频率高，乙的频率低； 甲是我们能看得见的光，根据图（b）可知，乙的频率较低，可能是不可见光中的红外线。 Lavf59.27.100 $