高二物理电磁波及其应用.ppt

高中物理新人教版 选修-系列课件,第四章 电磁波及其应用,4.1电磁波的发现,教学目标,知识与能力： 1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。 了解电磁场在空间传播形成电磁波。 了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。 教学重点： 理解麦克斯韦电磁场理论；电磁场在空间传播形成电磁波 教学难点： 电磁场在空间传播形成电磁波,（1）变化的磁场产生电场,均匀变化的磁场产生稳定的电场,、麦克斯围电磁场理论,（1）变化的磁场产生电场,振荡磁场产生振荡电场,、麦克斯围电磁场理论,t,t,正弦曲线,振荡磁场,振荡电场,E与B 频率相同,、麦克斯围电磁场理论,（2）变化的电场产生磁场,（2）变化的电场产生磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,、麦克斯围电磁场理论,（2）变化的电场产生磁场,振荡电场产生振荡磁场,、麦克斯围电磁场理论,t,t,正弦曲线,振荡电场,振荡磁场,B与E 频率相同,1、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（ ） A、磁场在周围一定产生电场 B、电场在周围一定产生磁场 C、变化的磁场在周围产生电场 D、变化的电场在周围产生磁场,例与练,变化的磁场（电场）产生电场（磁场）,2、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（ ） A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场 B、变化的磁场在周围产生变化的电场 C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场 D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场,例与练,均匀变化的磁场（电场）产生恒定的电场（磁场）,3、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中不正确的是（ ） A、振荡的磁场在周围产生恒定的电场 B、振荡的磁场在周围产生均匀变化的电场 C、振荡的电场在周围产生不同频率的振荡磁场 D、振荡的电场在周围产生同频率的振荡磁场,例与练,振荡磁场（电场）产生同频率的振荡电场（磁场）,（1）麦克斯韦预言电磁波的存在：,2、电磁波,振荡电场和振荡磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波。,（1）麦克斯韦预言电磁波的存在：,2、电磁波,振荡电场和振荡磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波。,（2）赫兹用实验证实电磁波的存在：,2、电磁波,令人振奋的电火花,（3）电磁波可以在真空中传播。,2、电磁波,传播速度为：,（4）电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、 多普勒效应和偏振现象。,c=310 8m/s,（5）电磁波有能量。,4、关于电磁波，下列说法中正确的是 （ ） A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波 B、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波 C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直 D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象,例与练,电磁波是横波,5、比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是（ ） A、电磁波和机械波都可以在真空中传播 B、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式 C、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象 D、电磁波和声波都是纵波,例与练,机械波只能在介质中传播,电磁波是横波，声波是纵波,4.2电磁波谱,教学目标,知识与能力： 1、掌握波长、频率和波速的关系。知道电磁波在真空中的传播速度跟光速相同，即c=3108/。 2、了解电磁波谱是有无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线组成的，能够知道它们各自的特点与主要应用。 3、了解电磁波具有能量。了解太阳辐射大部分能量集中的波长范围。 4、了解寻找地外文明的主要历史和当前的进展，激发学生探索地外未知生命的热情，增加求知欲。 教学重点：波长、频率和波速的关系。各波段的特点与主要应用。 教学重点：各波段的特点与主要应用。,一、波长、频率和波速,1.波长:相邻的两个波峰(或波谷)之间的距离(单位:m) 2.频率:在1s内传播完整波长的个数 3.波速:用来描述波传播快慢的物理量 三者关系:波速=波长 频率,二、电磁波谱,1.概念:按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们 排列成谱 频率逐渐增大 不同的电磁波由于具有不同的频率,才具有不同的特性,从左向右频率逐渐增大，波长逐渐减小,、无线电波,范围：波长大于1mm，频率小于3GHz 应用：广播、电视、天体物理研究，微波炉中的微波也是无线电波,4、红外线,范围：波长比无线电波短，比可见光长 特点：红外线具有热效应，任何物体都能辐射红外线，温度越高，红外辐射越强） 应用：红外线遥感遥控红外线加热,5、可见光,波长范围：400nm-700nm 包含七种颜色的色光：红、橙、黄、绿、蓝、聢、紫 作用：引起人眼视觉,6、紫外线,波长范围：5nm-400nm 特征：具有较大的能量 应用：杀菌促进钙的吸收防伪（例：验钞机） 危害 ：过量的紫外线照射会伤害眼睛和皮肤,7、x射线和射线,范围：波长比紫外线更短 x射线应用：检查人体内部器官金属探伤安检） 射线应用：杀死癌细胞金属探伤,三、电磁波的能量,麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，这说明电磁波是一种客观存在的物质 例：我们可以利用微波对食物进行加热，光是一种电磁波，太阳光照射到我们身上，我们感觉到身体热起来，我们的收音机能够受到广播电台的声音，那是因为电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流。这种种现象说明电磁波具有能量,四、太阳辐射,1.太阳辐射中包含无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线 2.能量集中在可见光、红外线、紫外线三个区域 3.波长在黄绿光的辐射能量最强 ,人眼对黄绿光感受最强,1关于电磁场理论，以下说法正确的是：( ) A在电场周围一定会产生磁场 B任何变化的电场周围空间一定会产生变化的磁场 C均匀变化的电场会产生变化的磁场 D周期性变化的电场会产生周期性变化的磁场,D,五、巩固练习,2. 以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的是 ( ) A频率越大，传播的速度越大 B频率不同，传播的速度相同 C频率越大，其波长越大 D频率不同, 传播速度也不同,B,3关于电磁波的下列说法，不正确的是（ ） A.电磁波可以在真空中传播 B. 电磁波不能在空气中传播 C. 麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在 D. 赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在,B,3. 在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线（射线）三个波段的频率大小关系是 ( ) A红外线的频率最大，可见光的频率最 B伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小 C可见光的频率最大，红外线的频率最 D伦琴射线频率最大，可见光的频率最小,B,4. 关于紫外线，下列说法中正确的是 ( ) A一切物体都会发出紫外线 B紫外线可用于无线电通讯 C紫外线有较高的能量，足以破坏细胞中的物质 D在紫外线照射下，所有物质会发出荧光,C,4.3电磁波的 发射和接收,教学目标,知识与能力： 1、了解无线电广播发射和接收技术中，调制、调幅、调频、调谐、解调的含义。 2、了解电视摄像管的基本结构以及电视广播发射和接收过程。 3、了解移动通信就的基本过程。了解基站的作用。 4、了解通信技术的发展对人类文明的促进作用。 教学重点： 有效地辐射电磁波的条件；电磁波发射方式 ；无线电波的接过程 教学难点： 无线电波的接过程,一、无线电波的发射,1、振荡器：能产生频率很高的交变电流的器件。 2、载波：振荡器产生的高频交变电流，是用来携带声音、图象等信息的，叫做载波。,3、调制：把信息加到载波上，使载 波随信号而改变的技术叫调制。 4、调制的两种方式： 调幅和调频。 5、调幅波：高频载波的振幅随信号 而改变叫调幅波。 中波和短波波段的无线电广播，微波段的电视广播的图象信号使用。 演示实验： 用示波器观察调幅波。,一、无线电波的发射,6、调频波：高频载波的振频率随信号而改变叫调频波。,二、无线电波的接收 1、调谐：从众多的电磁波中选出所 要的电台的技术叫做调谐。 2、解调：从接收的载波中将声音、 图象等信息“取”出来叫做解调。,调频波优点： 振幅不变，抗干扰能力强，失真较小。 缺点：接收机结构复杂，服务半径比较小。,三、电视 摄像机、摄像管，扫描， 扫描一帧要0.04s，1s内送25帧图象。 除了图象信号外，还有伴音信号。,四、移动通信 每个移动电话都是一个电磁波发射器，它通过电磁波把你讲话的信息发射到空中，同时它又是一个电磁波接收器，在空中捕获电磁波，使你得到对方讲话的信息。 手持移动电话的体积很小，发射功率不大。它的天线也很简单，灵敏度不高。因此，手机通话时要靠强大的固定无线电台转接。这种固定的无线电台叫做基站。城市高大建筑物上、农村有的山头上，常常可以看到移动通信基站的天线。,小结,一、无线电波的发射 1载波：携带声音、图象等信息的高频交变电流， 叫做载波。 2调制：把信息加到载波上，使载波随信号而改变的技术叫调制。,3调幅波：高频载波的振幅 随信号而改变叫调幅波。 4、调频波：高频载波的振频 率随信号而改变叫调频波,小结,二、无线电波的接收： 1、调谐：从电磁波中选出所要的信号的技术叫做调谐 2、解调：从载波中将声音、图象等信息“取”出叫解调。 三、电视 扫描一帧要0.04s，1s内送25帧图象 四、移动通信 手机同时是电磁波发射器和接收器。要靠强大的固定无线电台（基站）转接。,无线电技术中使用的电磁波叫无线电波，无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，如下表所示：,课堂练习和课外作业,课堂练习： P89 问题与练习 1-4 课外作业： 作业本P47 1-5,选修1-1 第四章 电磁波及其应用 问题与练习三 电磁波的发射和接收 1答： 调制：把信息加在载波上，就是使载波随信号改变，这 种技术叫调制。 调幅：使高频载波的振幅随信号改变，这种调制叫调幅。 调频：使高频载波的频率随信号改变，这种调制叫调频。 调谐：转动收音机旋纽选择电台，实际上是在选择电波进行 调谐。 解调：要得到所需要的信息，必须从高频信号电流中把“信号” 取出来，这就是进行解调。 2答：调幅波是在载波波形的基础上迭加了低频信号，调幅波 的形状是上下对称的，以低频信号作为包络，载波的高频信号 被包含在低频信号的包络中。 3答： 甚高频（VHF）频率30MHz300MHz，波长1m10m。 超高频（UHF）频率300MHz3GHz，波长0.1m1m。,4.4信息化社会,教学目标,知识与能力： 了解常见传感器及其应用，体会传感器的应用给人们带来的方便。 了解信息的拾取、信息的传递、信息的处理、信息的记录的基础知识。 了解信息时代给人们的生活和工作方式带来哪些变革。 教学重点：传感器及其应用；信息的拾取、信息的传递、信息的处理、信息的记录的基础知识。 教学难点：传感器及其应用,一、信息的拾取和传感器,1、人的五种感觉：视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉。 2、传感器：将其他各种信号转变为电信号的仪器 3、传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官,4、人的感觉器官和 对应的传感器图 5、使用广泛： 许多地方需要传感器。 传感器的使用，使我们的生活更加方便、安全和舒适。,一、信息的拾取和传感器,6、介绍几种传感器： （1）双金属温度传感器 ：两种不同热膨胀系数的金属片贴合在一起，温度变化时，两种金属片伸长不一样而发生弯曲。例日光灯启动器。,例：电容式压力传感器 、电容式话筒,（2）光敏电阻传 感器 （3）压力传感器,二、信息的传递,1、利用纸和印刷术传递 ： 2、利用电来传递 ： （1）电磁波：无线传输 （2）电缆、光缆：有线传输或无线传输。 3、信息的传递的途径：P91图4.4-7.见下页 三、信息的处理和数字通信 1、模拟信号：对着话筒讲话，话筒输出音频信号，音频信号电流（或电压）是随着声振动而变化的，电信号在“模拟”着声信号，叫做模拟信号。,三、信息的处理和数字通信 2、数字信号：电报的工作方式不同，它只有点“”与画“”，不同点与画的组合，代表不同的意思。电报的信号弹是一种数字信号 3、数字信号的优点：（1）抗干扰能力强、容易加密，（2）便于用计算机处理。（3）此外，不仅声音，图象和各种其他数据都可以变成数字信号。因此同一条通信线路可以综合传输声音、图象和各种数据。 四、信息的记录 存储容量声迅速增加，存储和读取的速度大提高，可靠性也不断增强。 信息加密、防病毒接受挑战。,小结,一、信息的拾取和传感器 1人的五种感觉：视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉。 2、传感器：将其他各种信号转变为电信号的仪器 3、传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官 4几种传感器：双金属温度传感器 ，光敏电阻传感器，压力传感器（电容式压力传感器 、电容式话筒）等 二、信息的传递：多媒体传输。电磁波传输，电缆、光缆：有线传输或无线传输。 三、信息的处理和数字通信 1、模拟信号、数字信号： 2、数字信号的优点：抗干扰能力强、容易加密，便于用计算机处理。同一条通信线路可综合传输声音、图象和各种数据。,五、数字电视,不过无法全部实现数字电视的高清晰度、高音质以及其他多项功能,六、信息时代,大家谈,大家谈,大家谈,课堂练习和课外作业,课堂练习： P94 问题与练习 1-3 课外作业： P94 问题与练习 1,选修1-1 第四章 电磁波及其应用 问题与练习四 信息化社会 1答： （1）电子秤秤量物体重量所用的传感器是压力传感器。 （2）恒温孵化器要保持禽蛋的温度在一定范围内，所 用的传感器是双金