第1节 电磁波的海洋

第2节电磁波的海洋【教学目标】1.了解电磁波的产生和传播.2.知道c是电磁波在真空中的传播速度.3.知道波长、频率和波速之间的关系.4.通过实验知道可以人为获得电磁波，培养学生想象与实践结合的科学的学习态度.5.通过对信息的收集、整理，了解电磁波大家族.6.通过动手实验证明电磁波能在真空中传播.7.通过对电磁波知识的学习，激发学生敢于向困难挑战、热爱科学的情感.【教学重点】电磁波的传播.【教学难点】电磁波的产生.【教具准备】多媒体课件、收音机、手机、真空罩、干电池、导线.【教学课时】1课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】师电话有固定电话，还有手机，手机是通过什么来实现自由通话的？我们收看电视、收听广播时又是如何接收到电视、广播信号的？它们的一个共同特点是没有通信使用的导线，信号都是通过电磁波传播的，今天我们就学习关于电磁波的知识.【进行新课】知识点1电磁波是怎样产生的师我们前面提到过水波、声波，请大家用实验来说明什么是水波、声波.生1：手持木棍，让木棍下端接触水槽水面，水面上有一圈一圈凸凹相间的波纹从木棍接触水面处向外传播，形成水波生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珠被弹起.音叉振动时，在空气中会有疏密相间的声波向外传播.声波看不见，摸不到，但声波能传到我们的耳朵，并引起鼓膜振动，使我们产生听觉.师电磁波看不见、摸不到，那么电磁波是怎样产生的？我们如何研究它呢？下面我们制造一下电磁波，大家感受一下.（教师演示教材P175图21.1-1实验）实验1打开收音机的开关，将调谐旋钮旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一截导线，拿到收音机附近，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极相摩擦，使它们时断时续地接触，从收音机里听到什么？生在收音机里听到"喀喀"的杂音.师这是因为在导线与电池组成的电路中产生了快速变化的电流，变化的电流产生了电磁波，收音机接收了这一电磁波，并把它放大转换成声音，这就是我们听到的“喀喀”声.上面的实验中导线与电池时断时续地接触，产生迅速变化的电流，电能生磁、磁能生电，变化的电流在空间激起（产生）电磁波.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，发出电磁波.电磁波有许多用途，例如可以用电磁波来传递信息.知识点2电磁波是怎样传播的波长、波速和频率之间的关系师大家看屏幕（多媒体播放不同形式的电磁波），观察到什么？生1：看到一圈一圈明暗相间的波纹向外传播.生2：看到一圈一圈凸凹相间的波纹向外传播.教师总结：(1)在一列波的传播中，凸起的最高处，叫作波峰；凹下的最低处，叫作波谷.(2)波长()——邻近的两个波峰（或波谷）的距离叫波长.(3)频率()——在某确定位置，1s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少.(4)波速——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.师波是自然界普遍存在的现象.我们知道声波的传播需要介质，那么电磁波的传播是否也需要介质？师我们想想如何做实验才能知道电磁波的传播是否也需要介质？(启发：回忆声音的传播需要介质的实验）实验2把一手机放在密闭的塑料袋内，再放入水槽中，用另一手机打电话寻呼，看到它能够收到信号.生:这个实验说明，电磁波在液体中能够传播.实验3把手机放在密闭的木制的盒子里，用另一手机打电话寻呼，看到它能够收到信号.生:这个实验说明电磁波在固体中能传播.实验4把手机放在真空罩中，呼叫，手机仍能够收到信号.生:这个实验说明，电磁波在真空中能够传播.师月球上没有空气，声音无法传播.但是电磁波能够在真空中传播，所以宇航员在月球上可以用电磁波来通信.师电磁波的传播速度是不是看起来很熟悉？你由此产生了什么联想？生与光速相同.知识点3电磁波大家族电磁波的频率电磁波频率的单位也是赫兹.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).这些单位间的换算关系是1MHz=103kHz1kHz=103Hz教师引导学生阅读教材P177想想议议.教师演示实验，请学生上台进行演示.教师作简单介绍即可.2.电磁波的应用电磁波是个大家族.通常用于广播、电视和移动电话的频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分电磁波，叫无线电波.日常生活中可以看到各种各样的天线，它们有的是发射电磁波的，有的是接收电磁波的.我们学过的可见光、红外线和紫外线也属于电磁波.X射线、γ射线是频率很高的电磁波.不同频率范围的电磁波在我们的生活中发挥着重要作用（图21.1-5）.微波炉生活中常见的微波炉是用电磁波来加热食品的.微波炉内有很强的电磁波.这种电磁波的波长在无线电波中较短，叫作微波.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.由于微波可以深人食物内部，所以用微波炉做饭时食物的内部和外部几乎同时变熟，省时、省电.教师引导学生思考以下问题：(1)微波炉的原理是什么？(2)微波炉适宜于加热什么食物？(3)微波对人体有害，使用微波炉时，应怎样作好防护？学生阅读，思考，讨论，回答.教师用多媒体展示中国天眼的相关资料，学生了解即可.【教师结束语】这节课我们学习了电磁波的产生、传播和它的一些基本常识.了解到电磁波是由变化的电流所引起的，它以波的形式向外传播，其中的波长、频率和波速存在着一个定量关系式:，频率越大，电磁波的波长越短;频率越小，电磁波的波长越长，但其传播速度是不变的.电磁波还有其他的应用，如微波炉、雷达等.课后作业完成本课时的习题.这节课比较抽象，因为电磁波看不见、摸不着，所以如何把电磁波讲直观了，是这节课的关键.1.通过水波讲电磁波，采用视频或让学生回忆水中波纹产生的原因及过程可以使学生感知水波的形成，再利用类比推导出电磁波的形成，这样学生接受起来比较自然.2.把电磁波的传播与生活经验相结合.一方面我多做了一些可以证明电磁波能在固体、液体中传播的实验，另一方面我还通过举些生活中的实例来说明电磁波的传播，后者的方法更让人们信服.3.在对微波炉、雷达知识的自学时，积极发动学生，让家中有微波炉的同学介绍其使用方法及使用的便捷程度，起到了较好的互动效果，其实学生自身的不同生活经验本身也是一种很好的教学资源.知能演练提升能力提升1.下列关于电磁波的说法正确的是()A.电磁波在空气中的传播速度是340m/sB.电磁波只能传播声音信号,不能传递图像信号C.电磁波不能在真空中传播D.北斗卫星既能发射电磁波也能接收电磁波2.如图所示的用电器中,利用电磁波工作的是()3.电磁波的频率与波长的大致分布如图所示,下列说法正确的是()A.紫外线属于可见光B.红外线的波长比可见光的短C.X射线的频率比无线电波的低D.可见光与γ射线在真空中的传播速度相等4.将一根导线的一端与电池的负极相连,另一端与电池的正极时断时续地接触,旁边的收音机就会发出“喀啦喀啦”的声音,这是因为收音机收到了电池与导线产生的()A.超声波 B.次声波 C.电磁波 D.光波5.甲、乙两列电磁波在真空中传播,它们的频率f甲>f乙,则它们的波长相比较()A.λ甲>λ乙 B.λ甲<λ乙C.λ甲=λ乙 D.无法确定6.关于电磁波的有关性质,下列说法不正确的是()A.“海市蜃楼”和“彩虹”这两种自然现象,形成的原理是完全一样的B.牛顿用玻璃三棱镜使白色的太阳光发生色散,从而证明了白光是由七种不同颜色的光组成的C.在电磁波谱中,从γ射线→X射线→红外线频率逐渐增大D.如果电视机遥控器发出的红外线的波长为900nm,那么,它的频率为13×10157.某手机网络频率范围是1920~1935MHz,下列说法正确的是()A.1920MHz的电磁波的波长比1935MHz的短B.1920MHz的电磁波不能在没有空气的月球上传播C.1920MHz的电磁波在真空中传播的速度比1935MHz的慢D.1920MHz和1935MHz的电磁波在真空中传播的速度相同8.雷达是现代战争中重要的军事设备。若雷达向飞机发射的微波从发出到接收返回信号所用时间为52μs(1μs=10-6s),微波在空气中的传播速度是,则此时飞机与雷达的距离为m。

9.右图是一列电磁波的波形,A、B间的距离为750m,则这列波的波长为m,频率为Hz(电磁波的传播速度等于光速)。

10.下图是收音机的调台面板,“FM”和“AM”为两个波段,波段的波长较长;图中“750”字样代表接收电磁波的波长为m。

FM889499105108MHzAM530610750100013001600kHz探究创新★11.我们生活在电磁波的海洋中,当需要防止电磁波干扰时,通常用金属壳将电磁波与需加以屏蔽的区域隔开,避免电磁波进入,这种做法就是电磁屏蔽。中国科技馆有一个金属小屋,侧面的大窗上镶嵌着一块电磁屏蔽玻璃,如图所示。请你自选器材设计一个实验,检验这块电磁屏蔽玻璃是否能够屏蔽电磁波。写出实验步骤和判断方法。★12.阅读下列短文,并解决问题。任何物体都会向外辐射红外线,并且物体的温度不同,向外辐射的红外线的强度不同。红外线实际上也是一种波,正常人辐射的红外线波长大约为10μm,合m,频率为Hz。

(1)为什么检测人体辐射的红外线就能确定人的体温呢?(2)请你针对上述情景提出一个合理的猜想:_______________________________。知能演练·提升1.D电磁波在空气中的传播速度约为3×108m/s,故A错误;电磁波作为载波使用时,既可以传递声音信号,也可以传递图像信号,故B错误;电磁波可以在真空中传播,故C错误;卫星接收和发送信号要靠电磁波传递,我国的北斗卫星是利用电磁波来传递信号的,故D正确。2.D电风扇工作时电能主要转化为机械能,不是利用电磁波来工作的,A错误;节能灯工作时,消耗电能转化为光能,不是利用电磁波来工作的,B错误;洗衣机工作时,电能转化为机械能,不是利用电磁波来工作的,C错误;微波炉利用微波使食物中的水分子振荡从而加热食物,利用了电磁波,D正确。3.D人看不见红外线和紫外线,红外线和紫外线都属于不可见光,故A错误。根据电磁波谱的波长顺序可知,红外线的波长比可见光的波长长,故B错误。由题图可知,X射线的频率比无线电波的频率高,故C错误。可见光与γ射线都是电磁波,电磁波在真空中的传播速度相同,故D正确。4.C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摩擦,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“喀啦喀啦”的声音。5.B各种电磁波在真空中传播的速度是相同的,据c=λf,若f甲>f乙,则λ甲<λ乙,即不同频率的电磁波频率越高,波长越短,所以B正确。6.C“海市蜃楼”和“彩虹”都是由光的折射形成的,形成的原理是完全一样的,A说法正确,不符合题意;牛顿最早用玻璃三棱镜使白色的太阳光发生色散,证明了白光是由七种不同颜色的光组成的,B说法正确,不符合题意;在电磁波谱中,从γ射线→X射线→红外线频率逐渐减小,不是逐渐增大,C说法错误,符合题意;红外线的波长为900nm,它的频率f=cλ=3×108m/s7.D由电磁波公式c=λf可知,电磁波在真空中传播的速度相同,频率越高,波长越短。因此答案为D。8.解析微波属于电磁波,电磁波在空气中的传播速度约为3×108m/s。雷达是利用了回声定位系统,单程所用时间是t=26×10-6s,飞机与雷达的距离是s=vt=3×108m/s×26×10-6s=7.8×103m。答案3×108m/s7.8×1039.解析波长是指相邻两个波峰或波谷之间的距离,频率是指1s内波传播的波长数,而波速是指在1s内波传播的距离,用公式表示为c=λf,根据此公式可计算频率。答案2501.2×10610.解析从题图中可以看出,FM的单位为“MHz”,即兆赫,1MHz=106Hz,而AM的单位为“kHz”,即千赫,1kHz=103Hz,根据公式c=λf可知,AM波段的波长较长。当f=750kHz时,对应的波长λ=cf=3.0答案AM40011.答案实验器材:两部手机。实验方法:把一部正常的手机放在电磁屏蔽玻璃箱内,用另一部手机拨打这部手