第1节 电磁波的海洋-人教版九年级物理导学案

第1节电磁波的海洋（导学案）

【学习目标】

1.了解电磁波的产生和传播，知道电磁波的波长、频率和巨磁波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释生活中的有关现象。

2.在学习电磁波的过程中，体会类比推理的科学方法。

3.经历电磁波的产生和传播的演示实验过程，培养实验观察与分析解释的能力。

4,通过对电磁波的应用及我国在天文观测领域的成就的r解，体会物理学对人类生活和社会发展的意

义。

【学习重点】了解电磁波的产生与传播、不同频率范围电磁波的应用。

【学习难点】了解电磁波的波长、频率和波速。

【自主预习】阅读教材，完成以下问题：

I.电磁波的产生：当电路中有迅速变化的电逸时，其周围会产生电磁波。

2.电磁波的传播

（1）声音的传播需要介质:电磁波的传播丕正要介质（选苴“需要”或“不需要”）,可以（选埴

“可以”或“不可以”）在真空中传播。

（2）在一列水波的传播中，凸起的最高处，叫作波峰;凹下的最低处，叫作波谷。邻近的两个波峰

（或波谷）的距离叫作波长。

（3）波在1秒内传播遗氐的个数叫作波的频率。电磁波频率的单位是也，还有千赫（kHz）和兆赫

（MHz）。

（4）用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。真空中电磁波传播的速度是3X10'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无线电波、红外线、可见光、紫

外线、X射线、Y射线等。

（2）无线电波

电磁波中用于广播、电视和移动电话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、值波、微波等。

（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：家电遥控器；③微波：可用来加热食品;④紫

外线：灭菌；⑤X射线：医学上用来做透视检查:⑥y射线：金属探伤；⑦探测宇宙：射电望近镜。

【课堂探究】

探究一、电磁波的产生

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？我们先了

解水波、声波的产生。

【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。

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，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；

（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，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，听到“喀喀”声，说明变化的电流产生电

磁波。接通后电流稳定不变化，没有声音，说明稳定的电流不产生电磁波。（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

（1）电磁波：变化的电流在空间会激起（产生）电磁波。

（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。

【例题1】如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干旦池和一根导

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）

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BE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。

探究二、电磁波的传播

【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，凸起的最高处叫作波峰;凹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2表示。

单位：米（m）、厘米（cm）、亳米（mm）等。

（2）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。用字母/表示。

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

(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=；/

如卜图所示,如果该波的波长为film.频率/=3H7c则波速v=g0.1mx3H7

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c=2.99792458x1()"m/s=3.()x1()'m/s,电磁波的传播速度与光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赫兹(Hz)o囚为通常电磁波的频率都很高，所以常用的单位还有千薪

(kHz)和兆赫(MHz)o

3.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介质(选填“需要”或“不需要”)，电磁波能在真空中传播。

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。

【例题2】下列关于电磁波的说法正确的是(B)

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3X108m/s,故A错误；

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和4G）传播速度相同，故

BE确；

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。在真空中，电磁波的频率越

高，波长越短，故D错误。

故选Bo

探究三、电磁波大家族

阅读课本第177页图21.1-5《不同频率范围的电磁波及其应用》，回答电磁波的家族有哪些？结合生

活中的事例.【可答电磁波的应用哪叱？

1.电磁波大家族

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、Y射线等。各种光和射线都是

波长不同的电磁波。

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：无线电波的波长从几亳米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括长

波、史遗、短遗、微波等。

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，手机通信，以及卫星通信，都依

赖于电磁波来实现。

（2）X射线、y射线

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射线的穿透性来拍摄人体内

部结构的影像c

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，产生高分辨率的身体内部图像,

主要用于软组织成像。

（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500mLi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。真空中，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.由图川知波长650nm的光是红光，故A不符合题意；

B.红光也属于电磁波，故B不符合题意；

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的波长长，故C符合题

意；

D.该光和波长为50（）nm的光都是电磁波，在真空中的传播速度一样，故D不符合题意。故选C。

【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：让木棍卜.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。=3.0'1（）8向5。

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、丫射线。

【归纳整理】

第1节电磁波的海洋

电磁波[①产生：变化的电流在空间激起（产生）电磁波.

的产生t②电磁波可以用来传递信息和能量.

电L①电磁波的波长：邻近的两个波峰（或波谷）的距离.

磁②电磁波的频率：是电磁波在1s内振动的次数。

波电磁波

的单位：赫兹（Hz）o常用单位还有kHz、MHz.

海的传播

洋③传播速度：电磁波在真空中可以传播。速度为

Lc=3X108m/s,与光在真空中的传播速度相同.

「①电磁波家族：无线电波、红外线、可见光、

紫外线、射线、丫射线等。

电磁波X

大家族②电磁波应用：无线电波通信：X射线、y射线应用在医疗

一领域；微波；红外线、紫外线的应用；观测天体等.

【课堂练习】

1.2024年4月28日，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仪式。如图所示

画面从空间站传回地球，利用的是（）

A.电磁波B.光导纤维C.超声波D.次声波

【答案】A

【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。故A符合题意，

BCD不符合题意。故选A。

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"。相比丁鹊桥号，鹊桥二号距月球更近（如图），采用了反射率更高的镀金铝丝天线。下列说法

不正确的是（）

A.鹊桥号利用声波进行信号传输

B.鹄桥二号利用电磁波进行信号传输

C.镀金铝丝天线反射的信号传播速度为3xlO8m/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()Xm/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()

i皮Knm

A.不是电磁波B.波长大于紫光

C.波长可能为1lOnmD.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1lOnm,紫光的波长在400~430nm,

所以EUV波长小F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()

FM889499105108MHZ

AM530610750100013001600KHZ

A.频率变大B.波速变大C.波长变长D.波长不变

【答案】Ao

【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。由公式呻”.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A。

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(THZ~95X1()6HZ)可以穿透1O”00米的深度：高频通道

(0.45X109HZ~2.15X109HZ)可以穿透3」。米的深度，图是电磁波家族，下列选项正确的是()

IO610*IO10IO12IO14IO'610,#频率/Hz

*TI：外线一方紫外线x射线y射线

------无线电波一~，不

A.低频通道的电磁波在真空