21.2 电磁波的海洋（导学案）-九年级物理全一册同步备课系列（人教版）【学生版】

21.2电磁波的海洋（导学案）【学习目标】1.知道电磁波的产生和传播。2.知道波长、频率和波速。3.知道电磁波在真空中的传播速度。4.了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。【学习重点】电磁波的传播。【学习难点】电磁波的波长、波速和频率。【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1.电磁波的产生：当电路中有迅速变化的时，其周围会产生电磁波。2.电磁波的传播（1）声音的传播介质；电磁波的传播介质（选填“需要”或“不需要”），在真空中传播（选填“可以”或“不可以”）。（2）在一列水波的传播中，凸起的最高处，叫做；凹下的最低处，叫做。邻近的两个波峰（或波谷）的距离叫做。（3）波在1秒内传播的个数叫做波的频率。电磁波频率的单位是，还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。（4）用来描述波传播的物理量叫做波速。真空中电磁波传播的速度是m/s，等于光在真空中的传播速度。3.电磁波家族及电磁波的应用（1）电磁波家族包括：一般根据波长来划分，波长从大到小依次是、、可见光、、、γ射线等。（2）无线电波电磁波中用于广播、和的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波。通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括长波、中波、、等。（3）电磁波的应用①无线电波：用于广播、电视和移动电话；②红外线：家电的遥控器；③微波：可用来；④紫外线：；⑤X射线：医学上用来做检查；⑥γ射线：金属探伤；⑦探测宇宙：射电望远镜。【合作探究】探究一、电磁波是怎样产生的1.水波、声波的产生【想一想】尽管你对电磁波这个名词已经十分熟悉，但是，你知道电磁波是怎样产生的吗？为了理解电磁波的产生，我们先回忆水波、声波的产生。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。【结论】声波与水波都是都是由于物体发生产生的。水波声波水波声波2.实验探究：电磁波是怎样产生的【实验】（1）如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量调大，取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近；（2）先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与正极相连，从收音机中能听到一次“喀喀”声后，之后就“喀喀”的声音了（选填“有”或“没有”）；（3）将导线的一端与电池的其中一极反复摩擦，使它们时断时续地接触，从收音机中_______“喀喀”声（选填“不断听到”或“听不到”）。【实验分析】（1）用导线连接电池正、负极。刚接通时电流从无到有，听到“喀喀”声，说明变化的电流电磁波。接通后电流稳定不再变化，没有声音，说明稳定的电流电磁波（均选填“产生”或“不产生”）。（2）导线的一端摩擦电池的一极，导线中电流不断变化，听到连续不断的“喀喀”声，说明变化的电流电磁波（选填“产生”或“不产生”）。【实验结论】当电路中有迅速的电流时，其周围会产生电磁波。3.电磁波的产生（1）电磁波：导线中电流的迅速变化会在空间激起（产生）电磁波。（2）电磁波传递信息：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。虽然电磁波看不见、摸不到，但它确实可以给我们传递各种。【例题1】2022年10月12日，新晋“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，授课过程中“太空教师”与地面师生之间的互动交流主要依靠（）A．空气B．电磁波 C．超声波 D．次声波探究二、电磁波是怎样传播的【想一想】电磁波是怎样传播的？传播的速度有多大？1.波长、频率、波速以水波为例，了解描述波的特征的物理量：波长、频率、波速。当把一个小球仍入水中时，会发现小球上下振动，形成水波，并且向四周传播。（1）波长在一列水波的传播中，凸起的最高处叫做；凹下的最低处叫做。邻近两个波峰（或波谷）之间的距离叫做，用λ表示。单位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。（2）频率波在1秒内传播的个数叫做波的频率。用字母f表示。单位：（Hz），其他单位：千赫（kHz）、兆赫（MHz）。这是某一列波在2秒内传播的波长个数为个，则该波的频率f=。（3）波速水波不停地向远处传播，用来描述波传播的物理量叫做波速。波速=即v=λf；单位：（m/s）如上图所示，如果该波的波长为0.1m，频率f=3Hz，则波速v=λf=m/s2.探究电磁波的传播【想一想】声波的传播需要介质，电磁波的传播是否需要介质呢？【进行实验】如图所示，将一部手机置于一密封玻璃罩内，用另一部手机呼叫它，可以听到玻璃罩内的手机发出的铃声，同时看见手机屏幕闪烁。然后，用抽气机逐渐向外抽气会发现铃声越来越小，但玻璃罩内的手机屏幕仍然闪烁，同时呼叫它的手机也仍然是连通状态。【实验结论】电磁波的传播不需要，电磁波能够在中传播。大量事实可以证明真空可以传播电磁波。例如，在太空中的宇航员可以用与地面站进行联系；美国“新视野号”探测器通过可以传回照片。3.描述电磁波的物理量跟水波类似，电磁波也有自己的波速、频率和波长。（1）电磁波的波速真空中电磁波的波速为c，其数值大约为30万千米每秒。目前公认的数值是c=2.99792458×108m/s=m/s，电磁波的传播速度与在真空中的传播速速相同。（2）电磁波的频率电磁波频率的单位也是（Hz）。因为通常电磁波的频率都很高，所以常用的单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。4.电磁波家族及电磁波的应用（1）电磁波家族电磁波有无线电波、、可见光、、、γ射线等。各种光和射线都是波长不同的。（2）无线电波①定义：电磁波中用于广播、和的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。②特点：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，包括长波、中波、、等。（3）电磁波的应用①无线电波：用于、和移动电话；②红外线：家电使用的；③微波：可用来；④紫外线：；⑤X射线：医学上用来做检查；⑥γ射线：金属探伤；⑦探测宇宙：射电望远镜。5.微波炉（1）微波炉的原理电磁波除了用于通信外，还有很多别的应用。比如，我们生活中常常见到的微波炉，就是用来加热食品的。微波炉内有很强的电磁波，它的波长很，所以叫做微波。食物的分子在微波的作用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高。（2）使用微波炉的注意事项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炉中温度上升更快。微波炉中使用金属容器（选填“能”或“不能”），因为会损坏微波炉。微波同其他频率的电磁波一样，过量的照射对人体（选填“有害”或“有益”）。微波炉的外壳是金属壳，炉门的玻璃上有金属屏蔽网，可以减少电磁波的泄漏，使炉外的电磁波不超过允许值。【看一看】请你看一看家里微波炉的说明书，向同学介绍它的容积、耗电量大小等数据。它的加热温度和加热时间是由人工控制的还是程序控制的?【例题2】天问一号于2021年5月在火星着地，火星车次表层探测雷达使用电磁波可以探测火星土壤的地下分层和厚度。包含两个通道，低频通道（15×106Hz~95×106Hz）可以穿透10-100米的深度；高频通道（0.45×109Hz~2.15×109Hz）可以穿透3-10米的深度，图是电磁波家族，下列选项正确的是（）A．低频通道的电磁波在真空中传播速度是340m/sB．低频通道的电磁波波长比高频通道电磁波波长长C．低频通道的电磁波在真空中的波速比高频通道电磁波慢D．高频通道电磁波是x射线【精讲点拨】1.电磁波的产生（1）对于电磁波的产生可采用类比法进行理解。手持木棍，让木棍下端接触水面振动，会发现水面上有一圈一圈凹凸相间的水波从木棍接触水面处向外传播。（2）两个音叉并排放置，并离得很近，敲击其中一个音叉，和另一个音叉接触的小球被弹起。音叉振动时，在空气中会有疏密相间的声波向外传播，形成声波。（3）当电路中有迅速变化的电流时，其周围会产生电磁波，并向周围传播。2．电磁波的传播电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，其数值是c=3.0×108m/s。3.电磁波的分类按照频率从低到高分为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。【归纳整理】第2节电磁波的海洋【课堂练习】1．如图所示，将导线一端与电池负极连接，用另一端与电池正极快速断续接触，可以听到收音机发出“咯、咯”声，表明收音机接收到了（）A．热量 B．声波 C．光能 D．电磁波2．下列家用电器中应用电磁波工作的是（）A．微波炉 B．电熨斗 C．空调 D．洗衣机3．如图所示，是一台收音机的屏板，当指针（图中黑块）向右调时，所接收到的电磁波的波长及波速将会（）A．波长变大及波速变小 B．波长变大及波速不变C．波长变小及波速变大 D．波长变小及波速不变 4．中国自主建设的射电望远镜FAST自建成以后，在测量星际磁场、快速射电暴、脉冲星搜索等方面取得了丰硕的成果。它接收的信号是来自太空的（）A．电磁波 B．超声波 C．次声波 D．红外线5．如图是电磁波及其应用事例，下列说法正确的是（）A．电视机遥控器用γ射线遥控B．体检胸透用的X射线频率比无线电波低C．验钞机用的紫外线波长比红外线短D．可见光比无线电波在真空中的传播速度快6.电磁波在真空中的传播速度为_______。如图所示是部分电磁波谱，在如图的五种电磁波中，频率最高的电磁波是______。7.电磁波家族如图所示：（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