21.1 电磁波的海洋（课件，教材配套版）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件围绕电磁波的产生、传播及应用展开，以“天问一号”案例导入，通过收音机实验（导线与电池时断接触发声）和真空罩手机实验，搭建从现象到本质的学习支架，帮助学生理解电磁波的产生条件、传播特性及描述量。 其亮点在于融合“中国天眼”等科技案例渗透科学态度与责任，通过水波类比培养科学思维（模型建构），设计实验探究落实科学探究。采用实验与生活应用结合的教学方法，助力学生建立物理观念，教师可高效开展探究式教学。

21.1 电磁波的海洋 第二十一章 电磁波及其应用 同步教学PPT · 人教版九年级物理 本节课学习第二十一章第一节“电磁波的海洋”。请同学们先观察章首图，思考远距离航天器怎样与地球保持联系。[停顿] 要点：①课题定位 ②航天通信情境 ③进入电磁波学习 时长：1分钟 21.1 电磁波的海洋 从“天问一号”走进电磁波 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 02 / 18 2020年7月23日，长征五号遥四运载火箭搭载着中国火星 探测器天问一号从海南文昌航天发射场升空。经过半个多 小时的飞行，探测器成功与火箭分离，并进入地火转移轨道， 开启了奔向火星的旅程。 在数亿千米的漫长旅途中，天问一号探测器多次调整姿态 和改变轨道，还要向遥远的地球发回照片。科学家通过电磁 波控制探测器的航行，探测器也是通过电磁波与遥远的地面 联络、传递信号的。 下面，我们就来研究 这神奇的电磁波吧！ [过渡] 2020年7月23日，天问一号开启奔向火星的旅程。它在数亿千米之外调整姿态、改变轨道并传回照片，依靠的正是电磁波。请从教材文字中圈出电磁波在这段情境中的作用。 要点：①控制航行 ②传递信号 ③从生活和科技走向物理 时长：2分钟 21.1 电磁波的海洋 四维教学目标 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 03 / 18 核心素养 学习表现 物理观念 知道变化的电流能在空间激起电磁波； 知道电磁波可以在真空中传播；能用波长、 频率和波速描述电磁波。 科学思维 通过水波、声波与电磁波的类比，认识波的 描述方法；能依据速度和时间关系解决电磁 波传播的简单问题。 科学探究 观察收音机实验和真空罩手机实验，能提出 问题、依据现象作出解释，并用实验事实说明 电磁波的产生和传播特点。 科学态度与责任 了解电磁波在通信、生活和天文观测中的应用； 感受南仁东和中国天眼所体现的科学精神， 形成科技报国意识。 [过渡] 本节课不仅要记住结论，还要通过现象、实验和应用形成完整认识。四个目标分别对应物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。 要点：①知道产生与传播 ②能类比和计算 ③能依据实验说明 ④了解技术价值 时长：2分钟 21.1 电磁波的海洋 问题：收音机为什么发出“咔咔”声？ 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 04 / 18 图21.1-1 收音机发出“咔咔”声 1 打开收音机的开关，调至没有电台的位置，将音量开大。 2 取一节旧干电池和一根导线，拿到收音机附近。 3 先将导线的一端与电池的负极相连。 4 再将导线的另一端与正极摩擦，使它们时断时续地接触，可以听到收音 机发出“咔咔”声。 收音机为什么会发出这种声音呢？ [过渡] 按教材步骤进行收音机实验。[互动] 请关注导线与电池正极时断时续接触时，收音机会出现什么现象，并提出自己的解释。 要点：①操作顺序 ②“咔咔”声现象 ③提出原因问题 时长：3分钟 21.1 电磁波的海洋 电磁波是怎样产生的 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 05 / 18 木棍在水面上振动会产生水波，说话时声带的振动在空气中形成声波。 木棍振动 产生水波 声带振动 形成声波 迅速变化的电流 电能生磁、磁能生电 变化的电流 在空间激起电磁波 上面的实验中导线与电池时断时续地接触，产生迅速变化的电流，电能生磁、磁能生电， 变化的电流在空间激起（产生）电磁波（electromagnetic wave）。收音机接收到电磁波， 发出了“咔咔”声。广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的 电流，发出电磁波。电磁波有许多用途，例如可以用电磁波来传递信息和能量。 [过渡] 水面振动产生水波，声带振动形成声波；与它们类似，迅速变化的电流会在空间激起电磁波。收音机接收到这种电磁波，因此发出“咔咔”声。 要点：①迅速变化的电流 ②电能生磁、磁能生电 ③传递信息和能量 时长：4分钟 21.1 电磁波的海洋 波长与频率 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 06 / 18 图21.1-2 波长 波长（wavelength） 在一列水波的传播中，凸起的最高处，叫作波峰； 凹下的最低处，叫作波谷。邻近的两个波峰（或波谷） 的距离，叫作波长。 频率 在某确定位置，1 s内有多少次波峰或波谷通过， 波的频率就是多少。 [过渡] 认识电磁波的传播，需要先掌握描述波的基本物理量。结合图21.1-2辨认波峰、波谷和相邻波峰之间的波长，并理解频率表示1秒内通过的波峰或波谷次数。 要点：①波峰和波谷 ②波长 ③频率 时长：3分钟 21.1 电磁波的海洋 波速：描述波传播的快慢 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 07 / 18 波速（wave velocity） 水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。跟水波类似，电磁波也可用波长、频率和 波速来描述。 进一步思考 声音的传播要靠固体、液体、气体等介质， 电磁波的传播需要介质吗？ [过渡] 波速描述波传播的快慢。电磁波同水波一样，可以用波长、频率和波速描述。接下来比较声音与电磁波的传播条件。 要点：①波速概念 ②三种描述量 ③是否需要介质 时长：2分钟 21.1 电磁波的海洋 演示：真空罩中的手机能接到电话吗？ 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 08 / 18 图21.1-3 真空罩中的手机 实验操作 把一部手机放在真空罩中，抽掉空气后， 给这部手机打电话。 观察与思考 这部手机能接到电话吗？ 实验现象能说明电磁波的传播需要空气吗？ [过渡] 把手机放进真空罩并抽掉空气，再从罩外拨打电话。[互动] 请先预测手机能否收到信号，再观察实验现象，并说明你的判断依据。 要点：①提出预测 ②观察现象 ③以事实说明传播条件 时长：3分钟 21.1 电磁波的海洋 电磁波可以在真空中传播 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 09 / 18 由实验可以看到，放在抽掉空气的真空罩中的手机 可以收到罩外传给它的电磁波。这说明电磁波在真空中 也可以传播。 太空中没有空气，声音无法传播。因为电磁波可以在真空中 传播，所以航天员在太空可以用电磁波来通信。 真空中电磁波的波速约为30万千米每秒 c = 2.997 924 58×10⁸ m/s 电磁波的传播速度是不是看起来很熟悉？你由此产生了什么联想？ [过渡] 手机仍能接到电话，说明电磁波可以在真空中传播。太空中声音无法传播，但航天员能够利用电磁波通信。真空中电磁波的波速约为30万千米每秒。 要点：①真空传播 ②太空通信 ③光速常量 时长：3分钟 21.1 电磁波的海洋 频率单位与“想想做做” 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 10 / 18 电磁波频率的单位也是赫兹。因为通常电磁波的频率都很高，常用单位还有： 1 kHz = 10³ Hz 1 MHz = 10³ kHz 图21.1-4 收音机刻度板 观察收音机的刻度板，上面标有哪些数字和单位？它们都表示什么意思？ 打开收音机，转动调谐旋钮，调到可以收听到广播节目的位置，看看频率是多少。 [过渡] 电磁波频率通常很高，因此常用千赫和兆赫。观察收音机刻度板，读出数字和单位，并转动调谐旋钮观察收听位置的频率。 要点：①kHz和MHz ②单位换算 ③读取刻度板 时长：3分钟 21.1 电磁波的海洋 电磁波大家族 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 11 / 18 电磁波是个大家族。通常用于广播、电视和移动通信的是频率为数百千赫至数百兆赫 的那一部分电磁波，叫作无线电波。日常生活中可以看到各种各样的天线，它们有的是 发射电磁波的，有的是接收电磁波的。 图21.1-5 不同频率范围的电磁波及其应用 可见光、红外线和紫外线也属于电磁波；X射线、γ射线是频率很高的电磁波。 [过渡] 电磁波是一个大家族。沿图21.1-5观察不同频率范围，认识无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线及其应用。 要点：①无线电波 ②电磁波谱 ③不同频段的应用 时长：3分钟 21.1 电磁波的海洋 微波炉：用电磁波加热食品 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 12 / 18 生活中常见的微波炉是用电磁波来加热食品的。微波炉内有很强的电磁波。 这种电磁波的波长在无线电波中较短，叫作微波。 微波作用 食物的分子在微波的 作用下剧烈振动 内能增加 分子运动加剧，使得 内能增加 温度升高 食物的温度随之升高 省时、省电 微波深入食物内部，内 外几乎同时变熟 [过渡] 微波是波长较短的无线电波。食物分子在微波作用下剧烈振动，内能增加、温度升高；微波能深入食物内部，使内外几乎同时变熟。 要点：①微波 ②内能增加 ③省时省电 时长：2分钟 21.1 电磁波的海洋 中国天眼：用无线电波观测宇宙 宇宙中存在的电磁波覆盖了整个电磁波段。我们除了可以在可见光波段用光学望远镜 观测天体，还可以在无线电波段观测天体。在“天眼之父”南仁东的带领下，我国建成了 世界上最大的500 m口径球面射电望远镜（FAST）。仰望星空，我们正在探索着宇宙的奥秘。 图21.1-6 南仁东（1945—2017）与中国天眼 13 / 18 [过渡] 人类不仅在可见光波段观测宇宙，还能在无线电波段观测天体。在南仁东带领下，我国建成世界上最大的500米口径球面射电望远镜FAST。[停顿] 要点：①多波段观测 ②南仁东 ③中国天眼与科学精神 时长：2分钟 21.1 电磁波的海洋 练习与应用 1 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 14 / 18 题目 家中使用的电器很多都会用到电磁波，如微波炉、电视机等。你还知道哪些用电器 也会用到电磁波？有什么事实支持你的看法？ 解题指导 从“无线通信、遥控、加热”等用途入手， 列举用电器，并说明能观察到的事实。 参考答案（示例） 手机、无线电收音机、遥控器、无线路由器等。 手机能无线通话和上网；遥控器不需要导线就能 控制电视机；无线路由器能让设备无线联网。 [过渡] 先独立列举使用电磁波的用电器，并说明支持判断的事实。答案具有开放性，只要用电器与事实能够相互支持即可。 要点：①联系生活 ②事实支持 ③开放表达 时长：2分钟 21.1 电磁波的海洋 练习与应用 2 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 15 / 18 题目 观察图21.1-4所示的收音机刻度板。当广播电台发射图中最高频率的电磁波时， 线路中的电流方向每秒变化多少次？ 解题指导 从刻度板读出最高频率为108 MHz。一个周期内电流方向改变两次。 108 MHz = 1.08×10⁸ Hz，因此电流方向每秒改变2×1.08×10⁸次，即2.16×10⁸次。 [过渡] 先从刻度板读出最高频率，再把MHz换算成Hz。根据频率的物理意义，说明线路中电流变化的快慢。 要点：①读数108 MHz ②一个周期内方向改变两次 ③结果2.16×10⁸次 时长：2分钟 21.1 电磁波的海洋 练习与应用 3 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 16 / 18 题目 我国祝融号火星车安全到达火星表面并进行了巡视探测（图21.1-7）。 祝融号通过什么传递火星的相关信息？如果祝融号发出信号时，信号恰好能 直接发送到地球，且火星到地球的距离是3.2亿千米，那么信号由火星传到 地球大概需要多长时间？ 图21.1-7 解题指导 祝融号通过电磁波传递火星的相关信息。 t = s/v = 3.2×10⁸ km /（3×10⁵ km/s）≈ 1.07×10³ s，约18 min。 [过渡] 祝融号利用电磁波传递信息。计算传播时间时，使用时间等于路程除以速度，并注意火星到地球的距离和速度都使用千米作单位。 要点：①电磁波传信 ②t=s/v ③约18分钟 时长：3分钟 21.1 电磁波的海洋 练习与应用 4 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 17 / 18 题目 用红外线测距仪对准某一目标，发出一束红外线。这束红外线经目标反射后回到 仪器时又被探测到。仪器测得红外线往返的时间为2.8×10⁻⁴ ms，这时目标与 仪器之间的距离是多少？电磁波速度取3×10⁵ km/s。 解题指导 测得的时间是红外线往返的时间，因此单程距离应除以2。 2.8×10⁻⁴ ms = 2.8×10⁻⁷ s。 s = vt/2 =（3×10⁵ km/s×2.8×10⁻⁷ s）/2 = 4.2×10⁻² km = 42 m。 [过渡] 红外线测距仪测得的是往返时间，目标距离只能取红外线总路程的一半。先把毫秒换算成秒，再代入速度公式。 要点：①往返时间 ②单位换算 ③结果42米 时长：3分钟 21.1 电磁波的海洋 练习与应用 5 人教版九年级物理 · 第二十一章 电磁波及其应用 18 / 18 题目 电磁波有广泛的应用，如用于医疗诊断的X射线、烘烤食物的红外线、消毒的 紫外线，以及收音机接收的短波和舞台效果中的红光、蓝光等。电磁波的频率 越高波长越短，请你按照波长由长到短的顺序，对以上电磁波进行排序。 短波 红外线 红光 蓝光 紫外线 X射线 解题指导 频率越高，波长越短。波长由长到短：短波＞红外线＞红光＞蓝光＞紫外线＞X射线。 [过渡] 电磁波的频率越高，波长越短。依据图21.1-5中各波段的位置，从低频到高频排列，就得到波长由长到短的顺序。 要点：①频率与波长关系 ②识别波段 ③完成排序 时长：2分钟 $