資源簡介

(共33張PPT)
19.1 最快的“信使”
第十九章 電磁波與信息時代
引入新課
電報和有線電話都是靠電流來傳遞信息的，必須在信息的收發之間鋪設電線，讓電流流過，可這樣的結果是世界將布滿電線。能讓信息不受任何阻擋地傳遞嗎？飛機上的飛行員與地面指揮員的對話，不用電線；我們每天看電視、玩手機，也沒用電線，可見這些都不是用電線來傳播電信號的，我們稱之為無線電通信，那么無線電通信是怎樣傳輸信號的呢？信息是怎樣飛起來的呢？今天我們就來學習關于電磁波的相關知識。
思想方法
設疑法是一種比較好的學習方法,學習過程從生疑(設疑)、質疑、釋疑到再生疑,善于發掘學習的興趣,從而培養學習的主動性。
知識點
電磁波的產生
知1－講
1
1. 體驗電磁波
設計并進行實驗 實驗現象 實驗現象分析
取一臺中波收音機，用調諧旋鈕將指針調到沒有電臺的位置，并將音量放大，然后將這臺收音機貼近一個調光臺燈，旋動臺燈調光旋鈕，使燈光亮度變化 收音機立即發出持續的“咯、咯”聲 旋轉臺燈的調光旋鈕時，臺燈中的電流大小發生變化，按動手電筒的開關時，手電筒中的電流時有時無，電流大小也發生了變化，收音機發出聲音表明收音機接收到了電磁波，電磁波是由變化的電流產生的
打開收音機開關，用調諧旋鈕將指針調到沒有電臺的位置，并將音量放大，改用一只手電筒，靠近收音機，一下一下地按動手電筒的開關 在一下一下地按動開關的過程中，收音機會發出“咯、咯”聲
知1－講
2. 電磁波的產生
當導體中的電流發生變化時，導體就會向四周發射一種波。在物理學中，把這種“波”叫做電磁波。即變化的電流能在其周圍空間產生電磁波。
注意：導體中有電流不一定產生電磁波，只有當電流大小或方向迅速變化時才會產生電磁波。
導體中的電流恒定時，不會產生電磁波。
知1－講
3. 知識延伸：振蕩電流
電流是大量電荷在電路中定向移動形成的，這說明大量電荷在電池的電壓作用下，是一陣一陣地從電池的一個極運動到另一個極，這跟海浪一陣一陣地從遠處沖向海岸相似。物體振動發出的聲音，是通過波動方式向外傳播的。那么，電荷在電路中一陣一陣地做沖浪(振動)式運動，是否也會以波動方式向外傳播呢？ 1887 年德國物理學家赫茲用實驗的方法，證明了電荷在電路中做高速振蕩式運動時，會向四周發射一種波，并首先將這種波叫做電磁波。大量電荷在電路中做振蕩式運動所形成的電流叫做振蕩電流。
知1－講
收音機接收到電磁波后會發出聲音。通過逆向思維法 ，我們推測：當收音機發出聲音時，說明收音機接收到了電磁波。
類比法也叫比較類推法，是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法。其結論必須由實驗來檢驗，類比對象間共有的屬性越多，則類比結論的可靠性越大。
知1－講
電磁波與水波、聲波類比。
振動源 波的形成
水波 水面的振動 通過水使振動向外傳播，形成水波
聲波 發聲體的振動 通過介質使振動向外傳播，形成聲波
電磁波 導體中快速變化的電流 可以在真空中或介質中通過變化的電場和變化的磁場相互激發，形成電磁波
知1－講
例 1
下列關于電磁波的說法中，正確的是( )
A. 在方向、大小變化很快的電流周圍會產生電磁波
B. 在房間內不開收音機、電視機時，房間內不存在電磁波
C. 聲波和電磁波都能在真空中傳播
D. 電磁波由電臺傳到用戶，變化的電流也由電臺傳到用戶
A
知1－講
思路導引：由電磁波產生的原因可知A 正確；人們生活在電磁波的海洋中，即使房間內不開收音機、電視機，電磁波也存在，B錯誤；聲波和電磁波雖然都是波，但它們的傳播特點卻不相同，聲波的傳播必須有介質，而電磁波可以在真空中傳播，C 錯誤；電磁波傳播的只是變化電流的形式和能量，并不是將電流本身向外輻射，D 錯誤。
知1－講
①運用對比法列表區分電磁波和聲波
電磁波 聲波
產生原因 迅速變化的電流 物體振動
傳播過程 不需要介質 需要介質
空氣中的速度 3×108 m/s 340 m/s
速度大小 v空氣>v水>v 玻璃 v 玻璃>v 水>v 空氣
知1－練
1. 小明在家看電視時發現，只要媽媽在旁邊使用電吹風，電視機屏幕上就會出現很多“雪花”，電吹風一停，“雪花”也隨即消失，這是因為電視機接收到了電吹風產生的( )
A. 超聲波 B . 次聲波 C . 噪聲 D . 電磁波
D
易錯提醒
不是所有電流周圍都產生電磁波，只有變化的電流周圍才產生電磁波。
知2－講
知識點
電磁波的描述
2
波速(c) 頻率(f) 波長(λ)
定義 1 秒內波傳播的距離 單位時間內完成
振動的次數 兩相鄰波峰或波谷間的距離
單位 m/s, 電磁波在真空中傳播的速度等于光速， 即c＝3×108 m/s 赫茲(Hz)， 千赫(kHz)、兆赫(MHz)
1 kHz ＝ 103 Hz
1 MHz ＝ 106 Hz 米(m)
知2－講
波速(c) 頻率(f) 波長(λ)
決定
因素 傳播介質 振源振動快慢 由波的頻率和波的傳播速度決定，即由振源和傳播的介質決定
單位 在同種介質中， 電磁波的波速一定， 與波長和頻率無關； 由c ＝λ f 可知，電磁波的波長與頻率成反比，即頻率越低，波長越長；反之頻率越高，波長越短
知2－講
注意：
(1)電磁波傳播的速度與介質有關，一種確定的電磁波在不同的介質中，波速和波長不同，但它的頻率是不變的。
(2)電磁波同聲波不同，電磁波在傳播過程中可以不需要介質，各種電磁波在真空中的傳播速度是一定的，均為3×108 m/s。
由關系式c=λf可知，電磁波的波長與頻率成反比。
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知識拓展
收音機的表盤上有幾排數字，各排數字前有FM、MW、SW等字樣，后面還標有kHz、MHz(或m)等符號，你知道這些數字和符號代表什么意思嗎？
答：FM表示接收到調頻的無線電廣播；MW表示接收到中波的無線電廣播;SW表示接收到短波的無線電廣播；數字及后面的kHz、MHz( 或m)，表示電磁波的頻率及單位( 或波長及單位)。
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深度理解
●電磁波在空氣中的傳播速度近似認為與在真空中傳播速度相同。
●不能認為電磁波的波速與波長和頻率有關，即不能認為波速與波長成正比，與頻率成正比。
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例2
現代社會，手機已成為人們普遍使用的通信工具，它是利用________ (填“電磁波”或“聲波”)來傳遞信息的。電磁波在真空中的傳播速度(c)為 ________m/s。某手機發射的信號頻率(f)是1.5×109 Hz，那么信號的波長(λ)為 ______m。
電磁波
3×108
0.2
知2－講
思路導引：手機是靠發射和接收電磁波來傳遞信息的；電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度，即3×108 m/s；手機信號的頻率f=1.5×109 Hz，手機信號是電磁波，電磁波的傳播速度c=3×108 m/s，手機信號的波長λ = = 0.2m。
知2－講
②結合公式c=λf，根據數學的運算法則求電磁波的c、λ、f
對于公式c=λf，只要知道波長(或頻率)，就可以求另一個未知量。因為電磁波的波速是確定的。若題目問題是求電磁波傳播的速度，則可以由記憶檢驗計算結果是否正確。
知3－講
知識點
電磁波的應用
3
1. 電磁波譜：按照波長或頻率的順序把電磁波排列起來，就是電磁波譜。如果把每個波段按頻率由低至高依次排列，它們是無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X 射線及γ 射線。人眼可看到的電磁波的波長在400 nm 至700 nm 之間，稱為可見光。
光波實際也是一種電磁波。
知3－講
知3－講
2. 電磁波的應用
電磁波種類 應用
無線電波 收音機、電視機
微波 微波爐、微波雷達
紅外線 電視機、空調等設備的紅外線遙控器；紅外線還可以用于取暖器、紅外夜視儀、紅外熱感照相機等
可見光 從紅色到紫色的可見光
紫外線 用紫外線燈消毒殺菌，用紫外線還可以驗鈔
X射線 X 射線透視人體內部情況
γ射線 γ 射線檢測金屬中的裂紋；醫生用γ 射線做腦部手術
知3－講
知3－講
知識拓展
電磁污染：
(1) 危害：電磁污染是繼大氣污染、水質污染、噪聲污染之后的第四大公害。電磁污染指的是自然的和人為的各種電磁波干擾和有害的電磁輻射。電磁波能傳遞信息，但當電磁輻射達到一定強度時，會導致控制系統和信息傳輸系統失控，還會引起人體許多不適，如頭痛、失眠、記憶力衰退等。
知3－講
(2) 預防：預防電磁污染應注意如下三個方面：a.選擇適當位置，盡可能遠離人造電磁輻射源，如不要便靠近電視發射裝置、高頻電纜等。b.安裝屏蔽設備。c.要正確使用帶有電磁輻射的生活器具，不要意拆開，以免電磁波大量泄漏。
知3－講
易錯提醒
●無線電波是電磁波中的一種，通常會錯誤地認為電磁波指的是無線電波。
●可見光也是電磁波家族中的一員，不能錯誤地認為光和電磁波是兩種不同的物質。
知3－講
電磁波家族成員很多，有無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X 射線、γ 射線等(如圖)。電磁波與人們的生活密不可分，已滲透到我們生活的各個方面。下列說法正確的是( )
例 3
知3－講
A. 手機利用γ 射線傳遞信號
B. 微波爐利用電磁波來加熱食品
C. 驗鈔機利用紅外線來辨別鈔票真偽
D. 遙控器利用紫外線實現對電視機遙控
【答案】B
知3－講
思路導引：手機是利用微波來傳遞信號的，故A 錯誤；微波爐是用微波來加熱食品的，微波屬于電磁波，故B 正確；紫外線能使熒光物質發光，所以驗鈔機是利用紫外線來辨別鈔票真偽的，故C 錯誤；電視機的遙控器是利用紅外線來工作的，故D 錯誤。
知3－講
③根據“電磁波特性與頻率的關系”記憶各種電磁波的應用
(1)高頻率電磁波的應用
(2)低頻率電磁波的應用
最快的“信使”
電磁波
產生
分類
應用
傳播
最快的“信使”
1. 電磁波與光波：光波其實也是電磁波。
2. 電磁波與聲波：
(1)聲波的傳播需要介質，電磁波的傳播不需要介質。
(2)空氣中聲音的速度約為340 m/s，電磁波的速度約
為3×108 m/s。

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