第15章 电磁波及其应用（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

物理九年级下册 •沪科版（五·四学制） 第15章 电磁波及其应用 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 电磁波的发现；用波长、波速、频率等描述电磁波；频率的单位及其换算。 02 科学思维 分析不同频率的波形，并理解其物理意义。 03 科学探究 设计实验：用收音机演示不均匀变化的电流能产生电磁波。 04 科学态度与责任 举例引导学生观察电磁波的应用，培养学习兴趣；小组合作中培养团队协作与交流能力。 课堂引入 电磁波 电磁波的发现 电磁波的产生 各种波的产生 描述电磁波Ⅰ 描述电磁波Ⅱ 描述电磁波Ⅲ 电磁波 的应用 电磁波的“家族”成员 电磁波在传递能量方面的应用 电磁波在传递信息方面的应用 教学重难点 教学难点 教学重点 1.电磁波的发现与产生； 2.描述电磁波； 3.电磁波的应用。 1.波长、频率的应用； 2.电磁波的综合应用。 知识点1 电磁波 电磁波的发现 麦克斯韦预言电磁波的存在：英国物理学家—麦克斯韦经过潜心研究，用巧妙的数学语言总结了前人的发现，建立了完整的电磁理论并预言了电磁波的存在。 赫兹通过实验发现电磁波：德国物理学家赫兹通过实验发现了电磁波，证实了麦克斯韦的预言（图15-1-2 ）。 电磁波的发现 电磁波的产生 如图15-1-3 所示，我们把一节干电池放在收音机旁，然后用导线的一端连接干电池负极，另一端与干电池正极快速摩擦，能听到收音机发出异响，这是因为导线摩擦电池时会产生电磁波，干扰了收音机接收广播电台的信号。 举例：如果把收音机靠近工作中的充电器、无线路由器或微波炉，收音机也会受到干扰而发出异响。这些电器工作时和用导线摩擦电池一样，都是电路中的电流在不断变化。 电磁波的产生 不均匀变化的电流可以产生电磁波。 各种波的产生 如图15-1-4所示，与声波、水波类似，电磁波也是从波源向四周传播。前面提到的充电器、无线路由器和微波炉，以及图15-1-1所示的国家授时中心的天线都是发射电磁波的波源。 各种波的产生 描述电磁波 Ⅰ 用类似“绳波”的波形来描述电磁波。 描述电磁波 波峰：如图15-1-6 所示，绳波”波形的最高点称为波峰。 波长：相邻两个波峰之间的距离称为波长，用 λ 表示。 波长的单位：在国际单位制中，波长的单位是米（m ）。 一个完整波：通常把一个波长范围内的波形称为一个完整波。 描述电磁波 Ⅱ 与“绳波”、声波类似，电磁波也会从波源向外传播。 描述电磁波 波速：波传播的距离与所用时间的比称为波速。用波速来描述电磁波传播的快慢。 电磁波可以在真空中传播。 光也是电磁波。 电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s，这就是光速，常用字母 c 表示。 描述电磁波 Ⅲ 甩动绳子越快，波形就越密，相同时间内向前传播的波的个数就越多。 描述电磁波 频率：我们把一定时间内波向前传播的个数与所用时间的比叫做频率。 图15-1-7所示为不同频率的波形。 电磁波的常用单位有赫兹 （Hz）、千赫（kHz）、兆赫（MHz）、吉赫（GHz ）， 它们之间的换算关系如下：1kHz=103Hz；1MHz=106Hz； 1GHz=109Hz。 不同频率的电磁波在真空中的传播速度相同，频率越高波长越短。 例1 如图所示，将导线一端与电池的一极相连，另一端与电池的另一极时断时续的接触，我们会听到收音机因受到干扰发出“ 咔咔”声，这一现象验证了 的存在，如果把收音机放在真空玻璃罩内，重复上述实验，收音机 （选填“会”或“不会”）受到干扰，我们 （选填“ 能“或“不能”）听到收音机发出的“ 咔咔”声。 电磁波 会 不能 典例分析 【解析】[1]导线与电池时断时续接触时，会产生时断时续的电流。由于变化的电流会产生电磁波。 收音机接收到这些电磁波后，就会发出 “咔咔” 的干扰声。 因此，这一现象验证了电磁波的存在。 [2]电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。 所以，即使把收音机放在真空玻璃罩内，它仍会受到电磁波的干扰。 [3]声音的传播需要介质（如空气），真空不能传声。 虽然收音机内部会因电磁波干扰而产生振动，但声音无法通过真空传到我们耳朵里。 因此，我们不能听到收音机发出的 “咔咔” 声。 典例分析 例2 电磁波在真空中的传播速度为 km/s ，用收音机收听某广播电台节目时，已知这套节目的发射频率为 600 kHz ，则这套节目用来发射信号的电磁波的波长是 m 。 (c = λf ) 3×105 500 典例分析 【解析】[1]电磁波在真空中的传播速度为c=3×108m/s=3×105km/s [2]发射频率为f=600kHz=6×105Hz 由c=λf可得，波长 典例分析 例3 科学家研究发现，用特定波长的红光持续照射人体背部15min ，可明显刺激人体线粒体，降低血糖水平。该红光的波形图如图所示，已知OA = AB = BC = CD = 335nm ，则该红光的波长为 nm ，合 m。 670 6.7×10-7 典例分析 【解析】[1][2]波长指的是振动一个完整周期时，在传播方向上移动的距离。在图像上，波长为OB的长度，即： 典例分析 知识点2 电磁波的应用 电磁波 的 “家族” 成员 如图15-2-2所示，电磁波的“家族”非常庞大，频率范围很广。 电磁波的“家族”成员 举例：医疗检测使用的X射线，各种颜色的可见光以及红外线、 紫外线等不可见光都是电磁波“家族”的成员。 电磁波在传递能量方面的应用 所有的电磁波都可以传递能量。 电磁波在传递能量方面的应用 电磁波具有能量，能量可以随着电磁波向外传递。 利用微波可以加热食物（图 15-2-3 ）。 利用γ射线进行立体定向无创“手术”（图15-2-4 ）。 电磁波在传递信息方面的应用 电磁波在传递信息方面的应用 电磁波也能传递信息。 移动通信：两部手机 A、B要通过包含基站在内的移动通信设备和线路才能进行通信（图 15-2-10 ）。 导航卫星：例如在港口借助北斗卫星对集装箱卡车的定位，实现港口的自动化管理（图15-2-11） 。 中短波可用于无线电广播：你可以在应急救灾包（图 15-2-7）和家用轿车（图 15-2-8） 中发现它。 例1 北斗卫星导航系统向地面传递信息利用的是 ( ) A ．红外线 B ．电磁波 C ．紫外线 D ．超声波 B 典例分析 【解析】北斗卫星导航系统是利用电磁波传递信息，电磁波可以在真空中传播，符合北斗导航的信息传输要求，故选B。 例2 我国“逐日工程” 团队研制的空间太阳能电站有望为多个太空飞行器或地面移动设备同时进行无线供电，这主要是利用了 ( ) A ．微波传递能量 B ．超声波传递能量 C ．微波传播信息 D ．超声波传播信息 A 典例分析 【解析】太空属于真空环境，超声波是机械波，传播需要介质，无法在真空中传递；该技术的作用是为设备无线供电，核心是传递能量而非仅传递信息，微波属于电磁波，可以在真空中高效传递能量，符合空间太阳能电站无线供电的需求。故选A。 典例分析 课堂小结 课堂小结 电磁波及 其应用 不均匀变化的电流可以产生电磁波 各种波的产生 电磁波的产生 用类似“绳波”的波形来描述电磁波 波长及其单位 描述电磁波 波速；光也是电磁波 频率；不同频率的波形 描述电磁波 麦克斯韦预言电磁波的存在 赫兹通过实验发现电磁波 电磁波的发现 传递能量 传递信息 电磁波的应用 电磁波的“家族”频率范围很广 举例 电磁波的“家族”成员 01 02 03 04 05 06 课堂练习 1 ．随着智能家居的普及，越来越多的智能电器可以用手机通过无线网络进行控制。手机将控制信号传递给智能电器是通过 ( ) A ．超声波 B ．次声波 C ．电磁波 D ．红外线 C 课堂练习 2 ．关于电磁波，下列说法正确的是 ( ) A ．电磁波不能在真空中传播 B ．电磁波的在真空中传播速度是3×108m/s C ．电磁波的频率越高，波长越长 D ．超声波属于电磁波 B 课堂练习 A ．导航仪上的移动电话通过电流传递信息 B ．导航卫星发射的电磁波比光的传播速度慢 C ．导航卫星发射的电磁波不能在真空中传播 D ．导航仪与导航卫星通过电磁波传递信息 3 ．汽车上的车载北斗导航仪，是通过导航仪与导航卫星互相传递信息来确定汽车准确位置的，并显示在电子地图上，如图所示。下列说法正确的是 ( ) D 课堂练习 4 ．电磁波在真空中的传播速度为 km/s ，用收音机收听某广播电台节目时，已知这套节目的发射频率为 600kHz ，则这套节目用来发射信号的电磁波的波长是 m。 3×105 500 课堂练习 5 ．CT 根据所采用射线不同可分为 X 射线 CT（X-CT） 以及γ 射线 CT (γ-CT）两种，其应用到的 X 射线或γ射线都是 （选填“超声波”或“ 电磁波”），如图为这两种射线的频率图。若 X射线在真空中传播的速度为cX ， γ 射线在真空中传播的速度为cγ , 则cX cγ （选填“> ”“ < ”或“ = ”）。 电磁波 = 课堂练习 (1)家庭网络中，小红觉得 5GWiFi 比 2.4GWiFi 网速更快，则相关正确的表述是 ；（单选，填字母） A ．5G 比 2.4G 的传播速度更快 B ．5G 比 2.4G 的频率更高 C ．5G 比 2.4G 的波长更长 D ．5G 和 2.4G 分别用电磁波、声波传递信息 (2)微波炉是利用 加热食物的，食物中水分发生了哪种物态变化而变少 ？ 6 ．电磁波家族如图所示： B 电磁波 汽化 课堂练习 谢谢聆听 谢谢聆听 $