2024人教版九年级物理全一册 第二十一章教学设计：第1节 电磁波的海洋

第1节电磁波的海洋（教学设计）

年级九年级学科物理教师

课题第1节电磁波的海洋

了解电磁波的产生和传播，知道电磁波的波长、频率和电磁波

物理观念在真空中的传播速度。初步了解不同频率范围的电磁波及其应用。

能利用电磁波的相关知识解祥生活中的有关现象。

教学科学思维在学习电磁波的过程中，体会类比推理的科学方法。

目标经历电磁波的产生和传播的演示实验过程，培养实验观察与分

科学探究

析解释的能力。

科学态度通过对电磁波的应用及我国在天文观测领域的成就的了解，体会

与责任物理学对人类生活和社会发展的意义。

本节主要包括电磁波是怎样产生的、电磁波是怎样传播的、电磁波大家族三

部分内容。我们生活在电磁波的海洋里，电磁波与口常生活和社会发展密切相关。

通过对电磁波的产生与传播的学习，学生初步认识电磁波及其特征;通过了解电磁

波大家族中不同频率范围的电磁波在生活中的应用，学生认识电磁波的重要作用。

教材

本节教学的重点是了解电磁波的产生与传播、不同频率范围电磁波的应用，

分析

难点是了解电磁波的波长、频率和波速。此前学生已经学习了电磁感应及声波等

知识，具备了一定的知识基础。突破教学难点的关键是将电磁波的波长、频率、

波速与水波进行类比，这样可以使学生更直观地理解电磁波的性质和传播方式，

从而加深对电磁波的认识。

1.知识储备分析：九年级的学生已经具备了一定的物理基础知识和实验探究

能力，对生活中的各种现象有较强的好奇心和求知欲。他们在日常生活中广泛接

触到各种使用电磁波的设备，如手机、电视、收音机等，对电磁波的存在有一定

的感性认识。

2.学习难点分析：学生对于电磁波的产生、传播等本质问题知之甚少。同时，

这个阶段的学生.正处于从形象思维向抽象思维过渡的关键时期，对于电磁波这种

学情分析

看不见、摸不着的物质，理解起来可能会存在较大的困难。此外，波速、波长和

频率的关系等知识点较为抽象，需要学生具备•定的数学基础和逻辑思维能力，

这也给学生的学习带来了一定的挑战。因此，在教学过程中，教师需要结合学生

的实际情况，采用多样化的教学方法，通过直观的实验、生动的多媒体展示以及

与生活实际相结合的方式，引导学生积极参与课堂学习，帮助学生突破学习难点，

提高学生的学习效果。

教学重点了解中磁波的产生与传播、不同频率范闱中磁波的应用。

教学难点了解电磁波的波长、频率和波速。

电池一节、收■&机一台、导线一根、真空罩一个、抽气机、手机两部。

教学

多媒体ppi,包含视频《时断时续的电流能够产生电磁波》、《电磁波在真空中

器材

的传播》等。

教学过程

教师活动学生活动

导入新课

【问题】打开收音机的开关，调至没有电台的位置，将音量开大。取一节

思考问题，激发

旧干电池和一根导线，拿到收音机附近。先将导线的一端与电池的负极相连，

兴趣，进入情

再将导线的另一端与正极摩擦，使它们时断时续地接触，可以听到收音机发出

景。

“咔咔”声。

收音机为什么会发出这种声音呢？

学习新课一、电磁波的产生

1.水波、声波的产生

【提问】尽管你对电磁波这个名词已经卜分熟悉，但是，你知道电磁波是

怎样产生的吗？我们先了解水波、声波的产生。

【播放图片，回忆声波的产生】

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。

【总结】声波与水波都是都是由于物体发生振动产生的。

回忆水波、声

波的产生。

水波声波

2.实验探究：电磁波是怎样产生的

【演示实验】

（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，

观察实验，分

从收音机中能听到一次“喀喀〃声后，之后就没有〃喀喀"的声音了；

析现象，归纳

（3）将导线的一端与电池的其中一极反匆摩擦，使它们时断时续地接触，

结论。

能从收音机中不断听到“喀喀〃声。

【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，听至IJ“喀喀”声，

说明变化的电流产生电磁波。接通后电流稳定不再变化，没有声音，说明稳定

的电流不产生电磁波。

（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，说明变化的电流产生电磁波。

【实验结论】当电路中有迅速变化的电流时，其周围会产生电磁波。

3.电磁波的产生

（I）电磁波：变化的电流在空间会激起（产生）电磁波。

知道电磁波的

（2）电磁波传递信息和能量：广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电

概念。

子线路来产生迅速变化的电流，发出电磁波。虽然电磁波看不见、摸不到，但

它确实可以传递信息和能量。

【播放视频】——《时断时续的电流能够产生电磁波》

观看视频，进

【例题1】如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量开

一步了解电磁

大，取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线

波的产生。

的另一端与电池的正极快速摩擦，使它们时断时续地接触，会听到收音机中传

出“喀喀”声。关于这个实验，下列说法错误的是（D）

做例题1,知道

电磁波的产

生。

A.这个实验对电池有损害，最好用旧电池来做

B.迅速变化的电流能够产生电磁波

C.收音机可以接收到电磁波信号

D.电磁波只能在空气中传播

【解析】A.用导线将电源正负极相连，会将电池短路，容易损坏电池,

最好用旧电池来做，故A正确，不符合题意；

B.导线和电池时断时续地接触，会产生变化的电流，变化的电流能够激起

电磁波.故R正确.不符合题意：

C.收音机中传出“喀喀”声，说明收音机接收到电磁波信号，C正确，不符

题意；

D.电磁波可在真空中传播，故D错误，符合题意。故选D。

学习新课二、电磁波的传播

【提问】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。以水波为例，

了解描述波的

特征的物理

量：波长、频

（1）波长

率、波速。

在一列水波的传播中，凸起的最高处叫作波峰：网下的最低处叫作波谷。

邻近两个波峰（或波谷）之间的距离叫作波长，用又表示C

单位：米（m）、厘米（cm）、亳米（mm）等。

.■一

知道它们的意

•波谷•「赤一义、单位及其

（2）频率之间的关系。

在某确定位置，Is内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少。用字

母/表示。

单位：赫兹（Hz）。其他单位：千赫（kHz）、兆赫（MHz）o!MHz=103kHz

lkHz=103Hz

WWW

如图所示，这是某一列波在2秒内传播的波长个数为6个，则该波的频率

/=6/2S=3Hz

（3）波速

水波不停地向远处传播，用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。

单位:米/秒（m/s）

波速=波长X频率即v=M

如上图所示，如果该波的波长为0.1m,频率/=3Hz。则波速i，=沪o.lmx3Hz

=0.3m/s

2.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。c是物理学中一

个十分重要的常数，目前公认的数值是。=2.99792458x1（）8m/s=3.0xl08m/s,电知道描述电磁

磁波的传播速度与光在真空中的传播速速相同。波的三个物理

（2）电磁波的频率量。

电磁波频率的单位也是赫兹（Hz）。因为通常电磁波的频率都很高，所以常记住真空中电

用的单位还有千赫（kHz）和兆赭（MHz）o磁波的传播速

3.探究电磁波的传播度。

【提问】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。

设计并进行实

验，知道电磁

波能够在真空

中传播。

【实验结论】电磁波的传播不需要介质，电磁波能够在真空中传播。

在太空中的宇航员可以用无美国“新视野号”探测器

线电波与地面站进行联系。通过真空可以传回照片

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

无线电波与地面站进行联系；美国“新视野号”探测器通过真空可以传回照片，

列举真空可以

【播放视频】一《真空可以传播电磁波》

传播电磁波的

【例题2】下列关于电磁波的说法正确的是（B）

事例。

A.电磁波在空气中的传播速度是340m/s

B.5G网络的电磁波与4G网络的电磁波在空气中的传播速度相同

C.电磁波只能传递声音信号，不能传递图像信号

D.在真空中，电磁波的频率越高，波长越长

【解析】A.电磁波在空气中的传播速度是3xlO8m/s,故A错误；

观看视频，验

B.电磁波的传播速度由介质决定，同一介质中不同频率的电磁波（如5G

证真空可以传

和4G）传播速度相同，故B正确；

播电磁波。

C.电磁波既能传递声音信号，也能传递图像信号，故C错误：

D.电磁波在真空中的波速一定，所以电磁波的波长和频率成反比关系。

做例题2,知道

在真空中，电磁波的频率越高，波长越短，故D错误。

电磁波的传

故选B。

播，知道电磁

波的频率与波

长的关系。

学习新课三、电磁波大家族

在学生回答的基础上归纳。阅读课本第

1.电磁波大家族177页图

电磁波家族：电磁波有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y21.1-5《不同频

射线等。各种光和射线都是波长不同的电磁波。率范围的电磁

波及其应用》,

回答电磁波的

家族有哪些？

2.电磁波的应用

（1）无线电波

①定义：通常用于广播、电视和移动通信的是频率为数百千赫至数百兆赫

的那一部分电磁波，叫作无线电波。

②特点：无线电波的波长从儿亳米到几千米，通常根据波长或频率把无线

阅读课本第

电波分成几个波段，包括长波、中波、短波、微波等。

177页图

③电磁波在通信领域的应用极为广泛。无线电广播、电视信号传输，手机

21.1-5《不同频

通信，以及卫星通信，都依赖于电磁波来实现。

率范围的电磁

（2）X射线、y射线

波及其应用》，

在医疗领域，X射线成像技术被广泛用于骨折诊断和肿瘤检测，它利用X

结合生活中的

射线的穿透性来拍摄人体内部结构的影像。

事例，回答电

核磁共振成像（MRI）则利用电磁波中的射频波与强磁场相互作用，产生

磁波的应用哪

高分辨率的身体内部图像，主要用于软组织成像。

曲？

（3）电磁波在工业与科研领域的一些应用

用雷达技术利用无线电波和微波探测目标物体的位置、速度和形状，广泛

应用于气象预报、航空航海、交通管理和军事领域。

电磁波还用于工业产品的非破坏性检测，能够检测出产品内部的缺陷和质

量问题。

（4）微波炉

①微波：波长在无线电波中较短的电磁波，叫作微波。

②微波炉原理：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。由于电磁波可以深入食物内部，所以用微波炉烧饭时食物的内部和外

部几乎同时变熟，省时、省电。

（5）电磁波观测天体：宇宙中存在的电磁波覆盖了整个电磁波段。我们可

以在无线电波段观测天体。在“天眼之父〃南仁东的带领下，我国建成了世界上

最大的500m口径球面射电望远镜。

电磁波在日常生活中的一些其他重要应用。例如，遥控器利用红外线控制

电视、空调等家电设备；太阳能电池则利用可见光和紫外线将光能转化为电能,

提供清洁能源。

【例题3】】各色光在真空中的波长如图所示，植物中叶绿素a会吸收波长

在430nm~662nm之间的光一直空中，波长650nm的光（C）

波长/nm760630600570500450430400

红橙黄绿青蓝紫

A,是紫光B.不是电磁波

C.波长比蓝光的长D.比波长500nm的光传播速度大

【详解】A.由图可知波长650nm的光是红光，故A不符合题意；

做例题3,知道

B.红光也属于电磁波，故B不符合题意；

电磁波的应

C.该光的波长是650nm,蓝光的波长是430-450nm,故该光的波长比蓝光

用，知道电磁

的波长长，故C符合题意；

波的频率与波

D.该光和波长为500nm的光都是电磁波，在真空中的传播速度一样，故

长的关系。

D不符合题意。故选C。

1.2024年4月23曰，神舟十七号、神舟十八号航天员乘组在中国空间站举行了交接

A.电磁波B.光导纤维C.超声波D.次声波

课【答案】A

堂【详解】电磁波可以在真空中传播，所以画面从空间站传回地球，利用的是电磁波。

练故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。

习2.我国于2018年和2024年先后发射了鹊桥号和鹊桥二号中继星,架起了地球与月

球背面通信的“天桥”。相比于鹊桥号，鹊桥二号距月球更近（如图）,采用了反射率更

高的镀金钳丝天线。下列说法不正确的是（）

鹊桥号

地球月球

鹊桥二号

A.鹊桥号利用声波进行信号传输

B.鹊桥二号利用电磁波进行信号传输

C.镀金铜丝天线反射的信号传播速度为3xl08m/s

D.信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短

【答案】A

【详解】AB.降落在月球背面的嫦娥六号要时刻与地球保持通信,需要鹊桥二号中

继卫星进行信号转发。该通信利用电磁波传递信息，超声波和次声波不能在真空中传播,

故A错误，符合题意：B正确，不符合题意。

C.电磁波在真空中传播的速度3xl（）8m/s,故C正确，不符合题意;

D.根据题意知道，相比于鹊桥号，鹊桥二号距月球更近，所以，信息从月球背面传

到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短，故D正确，不符合题意。故选A。

3.紫外线按波长大小可分为多个子波段如图，其中EVU段可用于制造芯片，则

()

紫外线

F光卜

UVA.fVBUVC

波K'nrn

4304003152MO

A.不是电磁波B.波长大于紫光

C.波长可能为llOnmD.传播速度比无线电波大

【答案】C

【详解】AD.紫外线和无线电波都是电磁波，EUV段属于紫外线，所以EUV是电磁

波，传播速度与无线电波相同，故AD不符合题意；

BC.由图可知,EUV的波长在10~124nm,则EUV波长可能为UOnm,紫光的波长

在400〜430nm,所以EUV波长小于紫光，故B不符合题意，C符合题意。故选C。

4.如图是一台收音机的屏板，当向右调指针（图中黑块）时，所接收的电磁波（）

课FM889499105108MHZ

AM530610750100013001600KHZ

堂

A.频率变大B.波速变大C.波长变长D.波长不变

练

【答案】Ao

习

【详解】收音机屏板上的MHz和kHz,是频率的单位，所以向右调指针时所接收的

电磁波的频率变大。由公式片〃'知道，电磁波的波速一定，电磁波的波长和频率互成反

比例关系。所以，频率变大，波长变小，故A符合题意，BCD不符合题意。

故选Ao

5.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（15X1（）6HZ~95X1（）6HZ）可以穿透

IO700米的深度;高频通道（0.45X109HZ-2.15X109HZ）可以穿透310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34（hVs

B.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

【答案】Bo

【解析】AC.电磁波的传播速度与频率无关，它在真空中的传播速度为3xl08m/s,

故AC错误；

B.电磁波的频率越低，则波长越长，故低频通道的电磁波波长比高频通道电磁波波

长长，故B正确；

D.高频通道电磁波的频率高于X射线，高频通道电磁波不是X射线，故D倍误。

故选Bo

6.如图所示，探究电磁波的产生和传播特性。

（1）如图甲，在验证电磁波的存在的实验中，实验成功的关键是要用导线（直

接/时断时续）接触电池两端，才能听到收音机发出的“咔咔”声：

（2）如图乙将手机放在真空罩中，用抽气机抽去罩中的空气，打电话呼叫罩内的手

机，发现手机能收到呼叫信号，说明;

（3）如图丙，将手机放到金属盆中，扣上金属网罩，打电话呼叫盆中的手机，不能

收到呼叫信号；再籽手机放在纸盒中，打电话呼叫，手机能收到呼叫信号，说明

【答案】时断时续；电磁波能在真空中能传播；金属容器能屏蔽电磁波。

【详解】（I）实验中，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

接触，使它们时断时续地接触，电路中有时断时续的电流出现，迅速变化的电流产生了电

磁波，产生的电磁波被收音机接收到，听到“咔咔”的声音，说明电磁波的存在。

（2）用抽气机抽去年中的空气，打电话呼叫罩内的手机，手机也能收到呼叫信号，

因为电磁波能在真空中能传播。

（3）囚为电磁波遇到金属会被反射。将手机放在金属容器中，打电话呼叫容器中的

手机，这时手机不能收到呼叫信号；而在纸盒内的手机能收到呼叫信号，说明金属容器能

屏蔽电磁波。

第1节电磁波的海洋

一、电磁波的产生

（1）电磁波的产生：变化的电流在空间激起（产生）电磁波.

板（2）电磁波能传递信息和能量。

书二、电磁波的传播

设（1）电磁波的波长：邻近的两个波峰（或波谷）的