21.2 電磁波的海洋（導(dǎo)學(xué)案）-九年級物理全一冊同步備課系列（人教版）【教師版】

21.2電磁波的海洋（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道電磁波的產(chǎn)生和傳播。2.知道波長、頻率和波速。3.知道電磁波在真空中的傳播速度。4.了解電磁波的應(yīng)用及其對人類生活和社會發(fā)展的影響?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】電磁波的傳播?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】電磁波的波長、波速和頻率?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1.電磁波的產(chǎn)生：當(dāng)電路中有迅速變化的電流時，其周圍會產(chǎn)生電磁波。2.電磁波的傳播（1）聲音的傳播需要介質(zhì)；電磁波的傳播不需要介質(zhì)（選填“需要”或“不需要”），可以（選填“可以”或“不可以”）在真空中傳播。（2）在一列水波的傳播中，凸起的最高處，叫做波峰；凹下的最低處，叫做波谷。鄰近的兩個波峰（或波谷）的距離叫做波長。（3）波在1秒內(nèi)傳播波長的個數(shù)叫做波的頻率。電磁波頻率的單位是Hz，還有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。（4）用來描述波傳播快慢的物理量叫做波速。真空中電磁波傳播的速度是3×108m/s，等于光在真空中的傳播速度。3.電磁波家族及電磁波的應(yīng)用（1）電磁波家族包括：一般根據(jù)波長來劃分，波長從大到小依次是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等。（2）無線電波電磁波中用于廣播、電視和移動電話的是頻率為數(shù)百千赫至數(shù)百兆赫的那一部分，叫做無線電波。通常根據(jù)波長或頻率把無線電波分成幾個波段，包括長波、中波、短波、微波等。（3）電磁波的應(yīng)用①無線電波：用于廣播、電視和移動電話；②紅外線：家電的遙控器；③微波：可用來加熱食品；④紫外線：滅菌；⑤X射線：醫(yī)學(xué)上用來做透視檢查；⑥γ射線：金屬探傷；⑦探測宇宙：射電望遠(yuǎn)鏡?！竞献魈骄俊刻骄恳弧㈦姶挪ㄊ窃鯓赢a(chǎn)生的1.水波、聲波的產(chǎn)生【想一想】盡管你對電磁波這個名詞已經(jīng)十分熟悉，但是，你知道電磁波是怎樣產(chǎn)生的嗎？為了理解電磁波的產(chǎn)生，我們先回憶水波、聲波的產(chǎn)生。木棍在水面上振動會產(chǎn)生水波；說話時聲帶的振動在空氣中形成聲波?！窘Y(jié)論】聲波與水波都是都是由于物體發(fā)生振動產(chǎn)生的。水波聲波水波聲波2.實(shí)驗(yàn)探究：電磁波是怎樣產(chǎn)生的【實(shí)驗(yàn)】（1）如圖所示，打開收音機(jī)的開關(guān)，旋至沒有電臺的位置，將音量調(diào)大，取一節(jié)干電池和一根導(dǎo)線，拿到收音機(jī)附近；（2）先將導(dǎo)線的一端與電池的負(fù)極相連，再將導(dǎo)線的另一端與正極相連，從收音機(jī)中能聽到一次“喀喀”聲后，之后就沒有“喀喀”的聲音了（選填“有”或“沒有”）；（3）將導(dǎo)線的一端與電池的其中一極反復(fù)摩擦，使它們時斷時續(xù)地接觸，能從收音機(jī)中不斷聽到“喀喀”聲。【實(shí)驗(yàn)分析】（1）用導(dǎo)線連接電池正、負(fù)極。剛接通時電流從無到有，聽到“喀喀”聲，說明變化的電流產(chǎn)生電磁波。接通后電流穩(wěn)定不再變化，沒有聲音，說明穩(wěn)定的電流不產(chǎn)生電磁波。（2）導(dǎo)線的一端摩擦電池的一極，導(dǎo)線中電流不斷變化，聽到連續(xù)不斷的“喀喀”聲，說明變化的電流產(chǎn)生電磁波。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】當(dāng)電路中有迅速變化的電流時，其周圍會產(chǎn)生電磁波。3.電磁波的產(chǎn)生（1）電磁波：導(dǎo)線中電流的迅速變化會在空間激起（產(chǎn)生）電磁波。（2）電磁波傳遞信息：廣播電臺、電視臺以及移動電話靠復(fù)雜的電子線路來產(chǎn)生迅速變化的電流，發(fā)出電磁波。雖然電磁波看不見、摸不到，但它確實(shí)可以給我們傳遞各種信息?！纠}1】2022年10月12日，新晉“太空教師”陳冬、劉洋、蔡旭哲為廣大青少年帶來了一場精彩的太空科普課，授課過程中“太空教師”與地面師生之間的互動交流主要依靠（B）A．空氣B．電磁波 C．超聲波 D．次聲波【解析】聲音的傳播需要介質(zhì)，真空不能傳聲；電磁波可以在真空中傳播，且傳播速度最快。太空中是真空，所以太空中進(jìn)行太空授課，講話聲音是通過電磁波傳達(dá)到地面師生，電磁波可以在真空中傳播，所以“太空教師”與地面師生之間的互動交流主要依靠電磁波。所以選B。探究二、電磁波是怎樣傳播的【想一想】電磁波是怎樣傳播的？傳播的速度有多大？1.波長、頻率、波速以水波為例，了解描述波的特征的物理量：波長、頻率、波速。當(dāng)把一個小球仍入水中時，會發(fā)現(xiàn)小球上下振動，形成水波，并且向四周傳播。（1）波長在一列水波的傳播中，凸起的最高處叫做波峰；凹下的最低處叫做波谷。鄰近兩個波峰（或波谷）之間的距離叫做波長，用λ表示。單位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。（2）頻率波在1秒內(nèi)傳播波長的個數(shù)叫做波的頻率。用字母f表示。單位：赫茲（Hz），其他單位：千赫（kHz）、兆赫（MHz）。這是某一列波在2秒內(nèi)傳播的波長個數(shù)為6個，則該波的頻率f=6/2S=3Hz（3）波速水波不停地向遠(yuǎn)處傳播，用來描述波傳播快慢的物理量叫做波速。波速=波長×頻率即v=λf單位：米/秒（m/s）如上圖所示，如果該波的波長為0.1m，頻率f=3Hz，則波速v=λf=0.1m×3Hz=0.3m/s2.探究電磁波的傳播【想一想】聲波的傳播需要介質(zhì)，電磁波的傳播是否需要介質(zhì)呢？【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】如圖所示，將一部手機(jī)置于一密封玻璃罩內(nèi)，用另一部手機(jī)呼叫它，可以聽到玻璃罩內(nèi)的手機(jī)發(fā)出的鈴聲，同時看見手機(jī)屏幕閃爍。然后，用抽氣機(jī)逐漸向外抽氣會發(fā)現(xiàn)鈴聲越來越小，但玻璃罩內(nèi)的手機(jī)屏幕仍然閃爍，同時呼叫它的手機(jī)也仍然是連通狀態(tài)?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】電磁波的傳播不需要介質(zhì)，電磁波能夠在真空中傳播。大量事實(shí)可以證明真空可以傳播電磁波。例如，在太空中的宇航員可以用無線電波與地面站進(jìn)行聯(lián)系；美國“新視野號”探測器通過真空可以傳回照片。3.描述電磁波的物理量跟水波類似，電磁波也有自己的波速、頻率和波長。（1）電磁波的波速真空中電磁波的波速為c，其數(shù)值大約為30萬千米每秒。目前公認(rèn)的數(shù)值是c=2.99792458×108m/s=3.0×108m/s，電磁波的傳播速度與光在真空中的傳播速速相同。（2）電磁波的頻率電磁波頻率的單位也是赫茲（Hz）。因?yàn)橥ǔｋ姶挪ǖ念l率都很高，所以常用的單位還有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。4.電磁波家族及電磁波的應(yīng)用（1）電磁波家族電磁波有無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等。各種光和射線都是波長不同的電磁波。（2）無線電波①定義：電磁波中用于廣播、電視和移動電話的是頻率為數(shù)百千赫至數(shù)百兆赫的那一部分，叫做無線電波（無線電技術(shù)中使用的電磁波）。②特點(diǎn)：無線電波的波長從幾毫米到幾千米，通常根據(jù)波長或頻率把無線電波分成幾個波段，包括長波、中波、短波、微波等。（3）電磁波的應(yīng)用①無線電波：用于廣播、電視和移動電話；②紅外線：家電的遙控器；③微波：可用來加熱食品；④紫外線：滅菌；⑤X射線：醫(yī)學(xué)上用來做透視檢查；⑥γ射線：金屬探傷；⑦探測宇宙：射電望遠(yuǎn)鏡。5.微波爐（1）微波爐的原理電磁波除了用于通信外，還有很多別的應(yīng)用。比如，我們生活中常常見到的微波爐，就是用電磁波來加熱食品的。微波爐內(nèi)有很強(qiáng)的電磁波，它的波長很短，所以叫做微波。食物的分子在微波的作用下劇烈振動，使得內(nèi)能增加，溫度升高。（2）使用微波爐的注意事項(xiàng)食物中的水分子比其他分子更容易吸收微波的能量，所以含水量高的食物在微波爐中溫度上升更快。微波爐中不能使用金屬容器（選填“能”或“不能”），因?yàn)闀p壞微波爐。微波同其他頻率的電磁波一樣，過量的照射對人體有害（選填“有害”或“有益”）。微波爐的外殼是金屬殼，爐門的玻璃上有金屬屏蔽網(wǎng)，可以減少電磁波的泄漏，使?fàn)t外的電磁波不超過允許值。【看一看】請你看一看家里微波爐的說明書，向同學(xué)介紹它的容積、耗電量大小等數(shù)據(jù)。它的加熱溫度和加熱時間是由人工控制的還是程序控制的?【例題2】天問一號于2021年5月在火星著地，火星車次表層探測雷達(dá)使用電磁波可以探測火星土壤的地下分層和厚度。包含兩個通道，低頻通道（15×106Hz~95×106Hz）可以穿透10-100米的深度；高頻通道（0.45×109Hz~2.15×109Hz）可以穿透3-10米的深度，圖是電磁波家族，下列選項(xiàng)正確的是（B）A．低頻通道的電磁波在真空中傳播速度是340m/sB．低頻通道的電磁波波長比高頻通道電磁波波長長C．低頻通道的電磁波在真空中的波速比高頻通道電磁波慢D．高頻通道電磁波是x射線【解析】AC．電磁波的傳播速度與頻率無關(guān)，它在真空中的傳播速度為3×108m/s，故AC錯誤；B．電磁波的頻率越低，則波長越長，故低頻通道的電磁波波長比高頻通道電磁波波長長，故B正確；D．高頻通道電磁波的頻率明顯高于x射線，高頻通道電磁波不是x射線，故D錯誤。故選B?！揪v點(diǎn)撥】1.電磁波的產(chǎn)生（1）對于電磁波的產(chǎn)生可采用類比法進(jìn)行理解。手持木棍，讓木棍下端接觸水面振動，會發(fā)現(xiàn)水面上有一圈一圈凹凸相間的水波從木棍接觸水面處向外傳播。（2）兩個音叉并排放置，并離得很近，敲擊其中一個音叉，和另一個音叉接觸的小球被彈起。音叉振動時，在空氣中會有疏密相間的聲波向外傳播，形成聲波。（3）當(dāng)電路中有迅速變化的電流時，其周圍會產(chǎn)生電磁波，并向周圍傳播。2．電磁波的傳播電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播，其數(shù)值是c=3.0×108m/s。3.電磁波的分類按照頻率從低到高分為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。【歸納整理】第2節(jié)電磁波的海洋【課堂練習(xí)】1．如圖所示，將導(dǎo)線一端與電池負(fù)極連接，用另一端與電池正極快速斷續(xù)接觸，可以聽到收音機(jī)發(fā)出“咯、咯”聲，表明收音機(jī)接收到了（）A．熱量 B．聲波 C．光能 D．電磁波【答案】D?！驹斀狻繉?dǎo)線的一端與電池負(fù)極相連，再用導(dǎo)線的另一端與電池的正極快速斷續(xù)接觸，這時導(dǎo)線中就會有變化的電流，故周圍就會產(chǎn)生電磁波，產(chǎn)生的電磁波被收音機(jī)接收，故能聽到收音機(jī)發(fā)出“咯、咯”聲，即ABC不符合題意，D符合題意。所以選D.2．下列家用電器中應(yīng)用電磁波工作的是（）A．微波爐 B．電熨斗 C．空調(diào) D．洗衣機(jī)【答案】A。

【詳解】A．微波爐是利用電流的磁效應(yīng)，通過電磁波高頻率的振動，使物體分子相互摩擦，內(nèi)能增大，溫度升高，從而加熱物體，故A符合題意；B．電熨斗是利用電流的熱效應(yīng)工作的，故B不符合題意；C．空調(diào)是利用了物態(tài)變化的吸放熱過程，故C不符合題意；D．洗衣機(jī)利用電流的磁效應(yīng)，它的主要部件是電動機(jī)，電動機(jī)是利用了通電線圈在磁場中運(yùn)動的原理，故D不符合題意。所以選A。3．如圖所示，是一臺收音機(jī)的屏板，當(dāng)指針（圖中黑塊）向右調(diào)時，所接收到的電磁波的波長及波速將會（）A．波長變大及波速變小 B．波長變大及波速不變C．波長變小及波速變大 D．波長變小及波速不變 【答案】D【詳解】電磁波的速度與介質(zhì)有關(guān)，電磁波在空氣中的傳播速度不變。從圖中可以看出指針向右調(diào)，收音機(jī)接收到的電磁波頻率變大，由v=λf得，當(dāng)波速不變，頻率變大，故波長變小。故D符合題意，ABC不符合題意。所以選D。4．中國自主建設(shè)的射電望遠(yuǎn)鏡FAST自建成以后，在測量星際磁場、快速射電暴、脈沖星搜索等方面取得了豐碩的成果。它接收的信號是來自太空的（）A．電磁波 B．超聲波 C．次聲波 D．紅外線【答案】A?！驹斀狻刻帐钦婵?，靠電磁波中的無線電波傳遞信息，聲波不能在太空中傳播，故A符合題意，BCD不符合題意。所以選A。5．如圖是電磁波及其應(yīng)用事例，下列說法正確的是（）A．電視機(jī)遙控器用γ射線遙控B．體檢胸透用的X射線頻率比無線電波低C．驗(yàn)鈔機(jī)用的紫外線波長比紅外線短D．可見光比無線電波在真空中的傳播速度快【答案】C?！驹斀狻緼．電視機(jī)的遙控器利用了紅外線遙控，故A錯誤；B．體檢胸透用的電磁波頻率比無線電波高，故B錯誤；C．驗(yàn)鈔機(jī)用的紫外線頻率比紅外線高，它們在真空中傳播速度相同，由c=λf可知，紫外線波長比紅外線短，故C正確；D．可見光和無線電波在真空中的傳播速度相同，故D錯誤。故選C。6.電磁波在真空中的傳播速度為_______。如圖所示是部分電磁波譜，在如圖的五種電磁波中，頻率最高的電磁波是______?！敬鸢浮?×108，γ射線?！驹斀狻侩姶挪ㄔ谡婵罩械膫鞑ニ俣群凸馑傧嗤?，都為3×108m/s。根據(jù)公式c=λf，電磁波的傳播速度不變，波長越短，傳播頻率越高，由圖可知，γ射線波長最短，故其頻率最高。7.電磁波家族如圖所示：（1）家庭網(wǎng)絡(luò)中，小紅覺得5GWiFi比2.4GWiFi網(wǎng)速更快，則相關(guān)正確的表述是_______；（單選，填字母）A．5G比2.4G的傳播速度更快B．5G比2.4G的頻率更高C．5G比2.4G的波長更長D．5G和2.4G分別用電磁波、聲波傳遞信息（2）微波爐是利用_______加熱食物的，食物中水分發(fā)生了哪種物態(tài)變化而變少_____？【答案】（1）B；（2）電磁波，汽化?！驹斀狻浚?）5G網(wǎng)絡(luò)比4G網(wǎng)絡(luò)的頻率更高，波長更短，但在空氣中的傳播速度是相同的，故B正確，ACD錯誤，故選B。（2）微波爐是利用電磁波加熱食物的，通過熱傳遞的方式使加熱后的食物內(nèi)能增加，食物中水因發(fā)生汽