第十七章 二 、电磁波及其传播（教学课件）-2025-2026学年九年级物理下册（苏科版2024）

苏科版 九年级下册第十六章 电和磁 二 、电磁波及其传播0102030405CONTENTS 波的基本特征了解电磁波 电磁波的应用1. 学习机械波的概念；2. 了解用振幅、周期、频率、波长、波速等物理量来描述波的基本特征；3. 知道波长、波速、频率之间的关系；4. 明确麦克斯韦、赫兹在电磁波中的贡献；5. 体验电磁波的存在；探究电磁波的传播；6. 学习电磁波谱；7. 了解电磁波的应用；知道电磁污染。教学重点： 1.振幅、周期、频率、波长、波速； 2.体验电磁波的存在；探究电磁波的传播；； 3.电磁波谱；电磁波的应用。1.波的基本特征；2.电磁波谱的综合应用。教学难点： 无人机在生活中已得到较为广泛的利用，它是通过电磁波来操控的； 红外线也是电磁波的一种，用它可以进行红外成像； 移动通信的迅速发展，也离不开电磁波的应用。PART ONE 波的基本特征怎样才能让信息传播的更远呢？可以用电磁波来传播信息。 往复抖动绳的一端(称为波源),绳就会 传播凹凸相间的运动形态(图17-10),就像第一章学习的水波、弹簧中的疏密波和声波一样，它们都是振动形态在介质中的传播，属于机械波。我们可以用下面的物理量来描述波的基本特征(图17-11)。振幅：振动的幅度，如图17-11(b) 所示，用字母A表示，单位是米 (m) 。 它反映了振动的强弱。周期：振动一次所需要的时间，用字母T表示，单位是秒(s)。频率：其数值等于每秒内振动的次数，用字母f 表示，单位是赫兹(Hz)。频率与周期反映了振动的快慢，它们的关系是 波长：波在一个周期内传播的距离，如图17-11(b) 所示，用字母λ表示， 单位是米(m)。波速：波传播的速度，简称波速，用字母v表示，单位是米/秒(m/s)。 波不仅传播运动形式，而且还传播能量和信息。 波长λ、波速v、频率f之间的关系为v=λf。因此，在相同介质中（即波速相同时），频率越高波长越短”。PART TWO了解电磁波 从地球表面到遥远的太空，到处都充满了电磁波。电磁波现已成为人类生产、生活中不可缺少的伙伴。 麦克斯韦(图17-12)在深入研究电磁现 象的基础上，于1864年建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在。我们能看见电磁波吗？如果看不见的话，我们怎么知道它的存在呢？做一做打开收音机的开关，将调谐旋钮调到没有电台的位置并将音量调大。如图17-13所示，取一节旧干电池和一根导线，靠近收音机，将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触(注意不能长时间接触)说一说你从收音机里听到了什么?这是为什么?议一议日常生活中还有哪些现象能说明电磁波存在?实验中能听到收音机发出异响；这是因为导线摩擦电池时会产生电磁波，干扰了收音机接收广播电台的信号。手机通过信号实现通话、上网；微波炉利用微波加热食物等。不均匀变化的电流可以产生电磁波。拓展结论 1888年，德国青年物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在，图17- 14所示是他所使用 的实验装置。给感应圈通电，发射器的两个小铜球之间产生电火花，与之对应，接收器的小铜球之间也会产生电火花，这就表明接收器接收到了电磁波。做一做1.如图17-15所示，将手机开机后放在玻璃罩中，用抽气机抽去罩中的空气。打电话呼叫玻璃罩中的手机，手机能否收到呼叫信号?2.将手机分别放在密闭的不锈钢饭盒、塑料饭盒和纸质饭盒中，打电话呼叫该手机，手机能否收到呼叫信号?能。不能；能；能。想一想图17-15的实验说明了什么?还有哪些事实可以支持你的结论?在有些建筑物或电梯中，手机收不到信号或信号较弱的原因可能是什么?实验说明了：①电磁波的传播不需要介质（即它能在真空中传播）；②封闭的金属容器对电磁波有一定的屏蔽作用。建筑物中内含铁、铝、铜等金属，电梯一般是金属所制，它们都会形成一定的封闭效果，尤其是电梯，所以它们都对电磁波有一定的屏蔽作用。研究表明：电磁波与声波不同，它能在真空中传播。用铝、铁、铜等金属制成的密闭容器对电磁波有一定的屏蔽作用。电磁波在真空中传播的速度为3×10⁸m/s, 与光速相同。1．电视画面播放航天员出仓活动，电视画面是通过 传回地面的，其传播 （选填“需要”“不需要”）介质，在真空中的传播速度约为 m/s。电磁波不需要3×108PART THREE 电磁波的应用电磁波是一个大家族：无线电波、红外线 、可见光 、 紫外线 、X射线 、γ射线等都是不同波长的电磁波。 电磁波谱是按波长(或频率)连续排列的电磁波序列，如图17-16所示。电磁波在现代生活中有着广泛的应用 ， 不同波长的电磁波具有不同的功能， 如图17-17所示 。 电视和广播不仅可以让人们了解国内外新闻，还能丰富大家的文化娱 乐生活。 我们能用电视机收看节目、收音机收听节目，就是因为它们能接收到电视台和广播电台发射的电磁波。不同的电视台、广播电台发射电磁波的频率(波长)不同。中央人民广播电台有多个发射频率。其中，中波639kHz 、短波9800 kHz 和调频106.1 MHz 三个发射频率对应的电磁波波长分别约为469.48m 、30.61m 和2.83m。 电视广播是怎样传递信息的呢?如图17-18所示（见下页），人们利用摄像机和话筒分别将图像和声音转变成电信号，但这种电信号频率很低，很难发射出去，因此必须把低频的电信号加载到发射机产生的高频电磁波上，再通过天线发射出去。发射出去的电磁波在空中传播。电视机是电磁波接收机，接收到空中传播的高频电磁波后，从中分离出图像信号和声音信号，图像信号通过显示器还原成图像，声音信号经音频放大器放大后再通过扬声器还原成声音。 宇宙中充满了电磁波，人们可以通过接收到的电磁波来了解宇宙的信 息。例如，宇宙中有一种被称为脉冲星的星体，它持续向外发射电磁波束， 同时很快地自转。脉冲星每自转一周，电磁波束就扫过地球一次，人们在 地球上就收到了有规律的脉冲式电磁波。天文学家用射电望远镜搜索脉冲 星发出的电磁波进行科学研究，这有助于揭示宇宙诞生和演化的奥秘。 我国自主设计建造的500m 口径球面射电望远镜(图17-19), 被誉为“中国天眼”。作为目前世界上最大单口径、最灵敏的射电 望远镜，它能接收到100多亿光年以外的电磁波信号。当来自宇宙的电磁波入射到射电望远镜的球面天线上时，会被反射并会聚到馈源舱，计算机进行处理后可显示出宇宙深处的信息。 中国科学院国家天文台研究员南仁东(图17-20)是“中国天眼”工程首席科学家兼总工程师，他率先提出“天眼”工程的构想，并带领团队在我国西南部的大山里长途跋涉，先后对比了1000多个洼地，才最终选定贵州省平塘县的喀斯特洼地作为望远镜台址。 该项目从提出构想到落成启用历时20多年，项目组攻克一系列技术难题。特别是有两项技术独辟蹊径，为射电天文学的研究开辟新天地。一是主动反射面技术，“中国天眼”的反射面由4450个反射单元构成，反射面可以根据需要顺势变形，就像灵活转动的人眼，能够接收来自不同方向的电磁波。二是馈源舱的定位技术， 如果把“天眼”看作眼睛，那么馈源舱就相当于眼睛的瞳孔，它可以配合反射面的变形而移动，并准确到达指定位置。 “中国天眼”具有我国自主知识产权，对探索宇宙起源和演化、搜索脉冲星、搜寻地球以外的生命、探测暗物质与暗能量、寻找地外文明和第一代天体等具有重大价值。 科学研究发现，电磁波在得到广泛应用的同时，也会造成电磁污染。 例如，频率在0.1 MHz以上的电磁波，在强度足够大时会扰乱人体的自然生理节律，使人出现头痛、失眠、健忘等症状。为减小电磁污染的危害， 科技专家发明了各种预防电磁污染的设备，并提出了预防措施，人们也要增强防护意识，采取健康的生活方式。1 ．建立电磁场理论，并预言电磁波存在的物理学家是 ( )A ．麦克斯韦 B ．牛顿 C ．赫兹 D ．伽利略A2 ．2025 年 1 月 21 日，神舟十九号乘组航天员在地面科研人员的配合支持下，完成了空间站空间碎片防护装置安装、舱外设备设施巡检等任务。此时神舟十九号和地面之间是利用电磁波来______________ 的（选填“传递能量”或“传递信息”）。传递信息3 ．下列有关声和电磁波的说法正确的是 ( )A ．北斗卫星导航系统传递信息是利用电磁波B ．微波炉内利用的是红外线，不是电磁波C ．声和电磁波传播都需要介质D ．电磁波的传播速度比超声波的速度慢A4．科学家研究发现，用特定波长的红光持续照射人体背部15min ，可明显刺激人体线粒体，降低血糖水平。该红光的波形图如图所示，已知OA = AB = BC = CD = 335nm ，则该红光的波长为 nm ，合 m。6706.7×10-7A ．红外线的波长比紫外线的短 B ．紫外线的频率比无线电波的高C ．无线电波在真空中传播速度比 X 射线快 D ．电磁波不能在真空中传播5 ．如图所示， 电磁波是个大家族，下列说法正确的是 ( )B①X 射线在真空中传播的速度为 cx ，γ射线在真空中传播的速度为 cγ , 则 cx cγ （选填“>”“＜”“=”“