第十章 电磁波与信息技术（知识清单）物理教科版2024九年级下册

第十章 电磁波与信息技术（知识清单） 思维导图 第1节 神奇的电磁波 一、电磁波的产生 　　1. 实验：发射与探测电磁波 实验器材：收音机、钢锯条、导线、灯泡、电池、 电流表等 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。 实验过程： 　　将电池组、灯泡利用导线串联起来，将钢尺以1.5cm 为间隔贴上电工胶布。打开收音机，在调幅（AM）模式下，调至无节目的位置，调大音量。用夹子将导线一端与钢锯条头部夹住，导线另一端在钢尺表面反复滑过。观察灯泡亮灭的变化，仔细听收音机，感知声音的变化及其规律。 实验分析： ①电流连续不变时，收音机　　(选填有”或“没有”)接收到电磁波。 ②电流迅速变化时，收音机发出咔咔声，说明收音机接收到电磁波。 实验结论： 导线中电流的迅速变化，会在空间产生电磁波。 2.电磁波的产生： （1）定义：导线中发生　　　　　　　　　　时，会在周围空间产生电磁波。这是电磁波产生的核心条件，恒定不变的电流无法产生电磁波。 （2）补充理解：变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生新的变化的电场，这种相互联系的变化电场和磁场在空间中传播，就形成了电磁波。 二、电磁波的传播 　　1. 实验：电磁波的传播需要介质吗 把一部手机放在真空罩中，抽掉空气后，给这部手机打电话。观察这部手机是否能接到电话。 实验现象：手机在真空中，仍然可以接收到罩外传给它的电磁波。 实验结论： 电磁波可以在　　　　　　。电磁波的传播　　　介质。 2.电磁波的传播： （1）传播特点：电磁波的传播　　　　　　，可以在真空中传播，这是电磁波与声波的重要区别（声波传播必须依靠介质）。 （2）传播速度：真空中电磁波的传播速度为光速，用字母c表示，（c = 3.0×10⁸m/s） 在空氣中，电磁波的传播速度接近真空中的光速。 （3）电磁波的屏蔽：金属材料对电磁波具有屏蔽作用，非金属材料（如纸板、塑料）无屏蔽效果。 三、电磁波的描述 　　1. 电磁波的三个基本要素 （1）波长（λ）：相邻两个波峰（或波谷）之间的距离，单位：米（m）。 （2）频率（f）：1秒内通过某一位置的波峰（或波谷）的次数，单位：赫兹（Hz），常用单位还有千赫（kHz）、兆赫（MHz）。 单位换算：1 MHz = 　　kHz，1 kHz = 　　Hz （3） 波速（c）：描述电磁波传播快慢的物理量，单位：米/秒（m/s）。 　　2. 电磁波的波长、频率和波速的关系 电磁波的波速、波长和频率满足核心公式：　　　　　 第2节 电磁波的应用 一、电磁波谱 1. 电磁波谱：电磁波的频率范围极广，按频率从低到高（波长从长到短） 排列，形成电磁波谱，包含无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，（可见光也是一种电磁波）。 2. 电磁波谱各成员特点与应用： （1）无线电波：频率较低，波长较长，用于无线电广播、电视、移动通信等。 （2）微波：频率高于无线电波，用于微波炉、卫星通信、雷达等。 （3）红外线：热效应显著，用于红外遥控、红外测温、夜视仪等。 （4）可见光：人眼可见，由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光组成，是最常见的电磁波。 （5）紫外线：化学效应、荧光效应显著，可用于消毒、验钞，过量照射会伤害人体。 （6） X射线/γ射线：频率极高，穿透能力强，X射线用于医学透视、安检。 二、电磁波在信息方面的应用 1. 电磁波携带着物质的信息 　电磁波是信息传播的重要载体，可承载声音、图像、文字等多种信息，实现远距离、即时传输。 典型应用：手机通信、无线电广播、电视转播、卫星通信、北斗导航系统等。 2. 电磁波的检测功能的应用 物质辐射的电磁波会携带其固有信息，可通过分析电磁波谱鉴别物质组成（如太阳光谱分析）；利用电磁波的反射、穿透特性可实现检测功能。 典型应用：雷达探测、X射线骨骼检查、天体光谱分析等。 3. 电磁波的传递信息 电磁波可以承载并传播信息，充当信息传递的媒介。 三、电磁波具有能量 电磁波具有能量 一切电磁波都具有　　，不同频段的电磁波能量特性不同，可利用其能量实现多种功能。 典型应用：微波炉利用微波使食物分子振动升温；激光用于医疗手术、工业切割；太阳光为地球提供能量，支撑生命活动。 第3节 改变世界的信息技术 一、信息的传播 1. 信息技术的主要应用：电磁波在信息传播方面有着极其广泛的应用。 把多种形式的信息，如符号、声音、图像、视频、文字、指令等转变成电磁波等形式的信号发射出去，接收方收到信号后，便可从中获得信息。 2．卫星通信： （1）地球同步卫星：绕地球运行周期与地球自转周期相同（23小时56分4秒），相对地面　　，距地面约35786km。 （2）全球通信：利用　　同步卫星即可实现全球通信覆盖，卫星作为电磁波中继站，实现信号的接收、处理和转发。 （3）北斗导航系统：我国自主研发的卫星导航系统，利用电磁波实现高精度定位、导航和授时，覆盖全球。 3．光纤通信： （1）原理：光也是一种电磁波，激光具有频率单一、方向高度集中的特点，是光纤通信的理想光源。 　　（2）光导纤维：激光在光纤内壁上 ，从一端传播到另一端，实现信息传递。 （3）光纤通信优点：传输频带宽、通信容量大；衰减小、传输距离远；抗电磁干扰、保密性好。 二、移动通信 移动通信： （1）系统组成：由 （手机、车载电话）、　　和　　　　　　组成，形成数字蜂窝系统。 ①移动台：主要指的是手机和车载电话，它既能发射无线电波，也能接收无线电波。 ②基站：一种固定的无线电台，可将接收到的手机信号传递到移动通信网，也可将信号从移动通信网传递到手机。 ③移动交换中心：移动台发来的信息都要经由它分拣、处理、传递。同时，移动交换中心还担负着移动通信网络与固定电话网（座机）、互联网的连。 （2）工作原理：移动台发射/接收无线电波，基站中转信号，移动交换中心完成信号的分拣、处理和传递，实现手机之间、手机与座机之间的通信。 （3）光纤通信优点：传输频带宽、通信容量大；衰减小、传输距离远；抗电磁干扰、保密性好。 三、物联网 物联网： （1）定义：通过信息传感设备，将物体与网络连接，利用电磁波等媒介实现物体间的信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监管。 （2）典型应用：智能物流（包裹扫码追踪）、智慧公交（到站提醒）、森林火灾预警（环境传感器）、智能家居等。 第4节 探寻信息技术的力量 一、信息技术的核心力量 1. 信息技术：是利用设备进行信息采集、处理、存储、传输和应用的技术体系，核心价值是　　　　　　。 （1）千里眼——实现远程信息传输和监测； （2）顺风耳——实现实时远距离通信； （3）精准手——实现高精度、自动化测量和控制。 2. 信息技术的核心基础与特点 （1）电磁波：信息传输的核心载体，突破距离和空间局限，实现光速传输。 （2）传感器：信息技术的“感知器官”，将温度、压力、光强等非电物理量转化为电信号，突破人力感知局限（精度高、响应快、可持续）。 （3）电磁感应/电阻变化等规律：传感器、通信设备的核心物理原理。 3. 技术组合：硬件+软件+网络 （1）硬件：传感器（采集）、通信设备（传输）、计算机（处理）； （2）软件：通过算法对信息加工，实现数据到结论的自动转化； （3）网络：将单个设备连接成系统，实现信息共享和协同工作（如互联网、物联网）。 核心考点与易错点辨析 1. 核心考点 （1）电磁波的产生条件：迅速变化的电流（高频考点）； （2）电磁波的传播特点：无需介质，真空中速度为3.0×10⁸ m/s； （3）电磁波三要素的关系及计算：c=λf的灵活应用； （4）电磁波谱的组成及各成员的典型应用； （5）卫星通信、光纤通信、移动通信的工作原理。 2. 易错点辨析： （1）易错点1：混淆电磁波和声波的传播条件——电磁波无需介质，声波必须依靠介质，真空中声波无法传播，电磁波可正常传播。 （2）易错点2：认为可见光不是电磁波——可见光属于电磁波谱的一部分，是人类可感知的电磁波。 　　（3）易错点3：波长与频率的关系——在真空中c为定值，波长与频率成反比，频率越高，波长越短。 （4）易错点4：光纤通信的传播方式——激光在光纤中是多次反射传播，并非沿直线直射。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十章 电磁波与信息技术（知识清单） 思维导图 第1节 神奇的电磁波 一、电磁波的产生 　　1. 实验：发射与探测电磁波 实验器材：收音机、钢锯条、导线、灯泡、电池、 电流表等 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。 实验过程： 　　将电池组、灯泡利用导线串联起来，将钢尺以1.5cm 为间隔贴上电工胶布。打开收音机，在调幅（AM）模式下，调至无节目的位置，调大音量。用夹子将导线一端与钢锯条头部夹住，导线另一端在钢尺表面反复滑过。观察灯泡亮灭的变化，仔细听收音机，感知声音的变化及其规律。 实验分析： ①电流连续不变时，收音机没有(选填有”或“没有”)接收到电磁波。 ②电流迅速变化时，收音机发出咔咔声，说明收音机接收到电磁波。 实验结论： 导线中电流的迅速变化，会在空间产生电磁波。 2.电磁波的产生： （1）定义：导线中发生迅速变化的电流时，会在周围空间产生电磁波。这是电磁波产生的核心条件，恒定不变的电流无法产生电磁波。 （2）补充理解：变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生新的变化的电场，这种相互联系的变化电场和磁场在空间中传播，就形成了电磁波。 二、电磁波的传播 　　1. 实验：电磁波的传播需要介质吗 把一部手机放在真空罩中，抽掉空气后，给这部手机打电话。观察这部手机是否能接到电话。 实验现象：手机在真空中，仍然可以接收到罩外传给它的电磁波。 实验结论： 电磁波可以在真空中传播。电磁波的传播不需要介质。 2.电磁波的传播： （1）传播特点：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，这是电磁波与声波的重要区别（声波传播必须依靠介质）。 （2）传播速度：真空中电磁波的传播速度为光速，用字母c表示，（c = 3.0×10⁸m/s） 在空氣中，电磁波的传播速度接近真空中的光速。 （3）电磁波的屏蔽：金属材料对电磁波具有屏蔽作用，非金属材料（如纸板、塑料）无屏蔽效果。 三、电磁波的描述 　　1. 电磁波的三个基本要素 （1）波长（λ）：相邻两个波峰（或波谷）之间的距离，单位：米（m）。 （2）频率（f）：1秒内通过某一位置的波峰（或波谷）的次数，单位：赫兹（Hz），常用单位还有千赫（kHz）、兆赫（MHz）。 单位换算：1 MHz = 10³kHz，1 kHz = 10³Hz （3） 波速（c）：描述电磁波传播快慢的物理量，单位：米/秒（m/s）。 　　2. 电磁波的波长、频率和波速的关系 电磁波的波速、波长和频率满足核心公式：c =λf 第2节 电磁波的应用 一、电磁波谱 1. 电磁波谱：电磁波的频率范围极广，按频率从低到高（波长从长到短） 排列，形成电磁波谱，包含无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，（可见光也是一种电磁波）。 2. 电磁波谱各成员特点与应用： （1）无线电波：频率较低，波长较长，用于无线电广播、电视、移动通信等。 （2）微波：频率高于无线电波，用于微波炉、卫星通信、雷达等。 （3）红外线：热效应显著，用于红外遥控、红外测温、夜视仪等。 （4）可见光：人眼可见，由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光组成，是最常见的电磁波。 （5）紫外线：化学效应、荧光效应显著，可用于消毒、验钞，过量照射会伤害人体。 （6） X射线/γ射线：频率极高，穿透能力强，X射线用于医学透视、安检。 二、电磁波在信息方面的应用 1. 电磁波携带着物质的信息 　电磁波是信息传播的重要载体，可承载声音、图像、文字等多种信息，实现远距离、即时传输。 典型应用：手机通信、无线电广播、电视转播、卫星通信、北斗导航系统等。 2. 电磁波的检测功能的应用 物质辐射的电磁波会携带其固有信息，可通过分析电磁波谱鉴别物质组成（如太阳光谱分析）；利用电磁波的反射、穿透特性可实现检测功能。 典型应用：雷达探测、X射线骨骼检查、天体光谱分析等。 3. 电磁波的传递信息 电磁波可以承载并传播信息，充当信息传递的媒介。 三、电磁波具有能量 电磁波具有能量 一切电磁波都具有能量，不同频段的电磁波能量特性不同，可利用其能量实现多种功能。 典型应用：微波炉利用微波使食物分子振动升温；激光用于医疗手术、工业切割；太阳光为地球提供能量，支撑生命活动。 第3节 改变世界的信息技术 一、信息的传播 1. 信息技术的主要应用：电磁波在信息传播方面有着极其广泛的应用。 把多种形式的信息，如符号、声音、图像、视频、文字、指令等转变成电磁波等形式的信号发射出去，接收方收到信号后，便可从中获得信息。 2．卫星通信： （1）地球同步卫星：绕地球运行周期与地球自转周期相同（23小时56分4秒），相对地面静止，距地面约35786km。 （2）全球通信：利用三颗同步卫星即可实现全球通信覆盖，卫星作为电磁波中继站，实现信号的接收、处理和转发。 （3）北斗导航系统：我国自主研发的卫星导航系统，利用电磁波实现高精度定位、导航和授时，覆盖全球。 3．光纤通信： （1）原理：光也是一种电磁波，激光具有频率单一、方向高度集中的特点，是光纤通信的理想光源。 （2）光导纤维：激光在光纤内壁上多次反射，从一端传播到另一端，实现信息传递。 （3）光纤通信优点：传输频带宽、通信容量大；衰减小、传输距离远；抗电磁干扰、保密性好。 二、移动通信 移动通信： （1）系统组成：由移动台（手机、车载电话）、基站和移动交换中心组成，形成数字蜂窝系统。 ①移动台：主要指的是手机和车载电话，它既能发射无线电波，也能接收无线电波。 ②基站：一种固定的无线电台，可将接收到的手机信号传递到移动通信网，也可将信号从移动通信网传递到手机。 ③移动交换中心：移动台发来的信息都要经由它分拣、处理、传递。同时，移动交换中心还担负着移动通信网络与固定电话网（座机）、互联网的连。 （2）工作原理：移动台发射/接收无线电波，基站中转信号，移动交换中心完成信号的分拣、处理和传递，实现手机之间、手机与座机之间的通信。 （3）光纤通信优点：传输频带宽、通信容量大；衰减小、传输距离远；抗电磁干扰、保密性好。 三、物联网 物联网： （1）定义：通过信息传感设备，将物体与网络连接，利用电磁波等媒介实现物体间的信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监管。 （2）典型应用：智能物流（包裹扫码追踪）、智慧公交（到站提醒）、森林火灾预警（环境传感器）、智能家居等。 第4节 探寻信息技术的力量 一、信息技术的核心力量 1. 信息技术：是利用设备进行信息采集、处理、存储、传输和应用的技术体系，核心价值是突破人力局限。 （1）千里眼——实现远程信息传输和监测； （2）顺风耳——实现实时远距离通信； （3）精准手——实现高精度、自动化测量和控制。 2. 信息技术的核心基础与特点 （1）电磁波：信息传输的核心载体，突破距离和空间局限，实现光速传输。 （2）传感器：信息技术的“感知器官”，将温度、压力、光强等非电物理量转化为电信号，突破人力感知局限（精度高、响应快、可持续）。 （3）电磁感应/电阻变化等规律：传感器、通信设备的核心物理原理。 3. 技术组合：硬件+软件+网络 （1）硬件：传感器（采集）、通信设备（传输）、计算机（处理）； （2）软件：通过算法对信息加工，实现数据到结论的自动转化； （3）网络：将单个设备连接成系统，实现信息共享和协同工作（如互联网、物联网）。 核心考点与易错点辨析 1. 核心考点 （1）电磁波的产生条件：迅速变化的电流（高频考点）； （2）电磁波的传播特点：无需介质，真空中速度为3.0×10⁸ m/s； （3）电磁波三要素的关系及计算：c=λf的灵活应用； （4）电磁波谱的组成及各成员的典型应用； （5）卫星通信、光纤通信、移动通信的工作原理。 2. 易错点辨析： （1）易错点1：混淆电磁波和声波的传播条件——电磁波无需介质，声波必须依靠介质，真空中声波无法传播，电磁波可正常传播。 （2）易错点2：认为可见光不是电磁波——可见光属于电磁波谱的一部分，是人类可感知的电磁波。 　　（3）易错点3：波长与频率的关系——在真空中c为定值，波长与频率成反比，频率越高，波长越短。 （4）易错点4：光纤通信的传播方式——激光在光纤中是多次反射传播，并非沿直线直射。 学科网（北京）股份有限公司 $