第二十一章 电磁波及其应用 — 初中物理九年级全一册 同步教学课件+同步练习（人教版2024）

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人教版 九年级全一册第二十一章电磁波及其应用学习目标教学重点教学重点1.理解电磁波由变化的电流产生这一核心原理。明白电流的变化如何引发周围空间电磁场的变化，从而形成电磁波。2.掌握电磁波能在真空中传播且传播速度等于光速这一关键特性。1.理解电与磁相互转化与电磁波产生之间的联系。掌握电磁波大家族。2.知道广播、电视和移动通信中信号的发射与接收。3.知道卫星通讯和光纤通讯。悄悄告诉你：两个宇航员在月球上不能直接听到对方说话，因为没有空气作为介质传播声音，你有办法解决他们之间的沟通交流障碍吗？课堂导入第1节：电磁波的海洋一、电磁波的产生新知探究第1节：电磁波的海洋电磁波能够传递信息广播电台、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。新知探究第1节：电磁波的海洋新知探究第1节：电磁波的海洋二、电磁波是怎样传播的①波长：在一列水的传播中，凸起的最高处叫做波峰。凹下的最低处叫做波谷。临近的两个波峰(或波谷)的距离叫做波长，用字母λ表示，单位：米（m）。1.电磁波的电磁波的几个要素新知探究第1节：电磁波的海洋②频率：1s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少，用字母 f 表示。单位：赫兹(Hz)　　千赫(kHz)　　兆赫(MHz)②波速：用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。新知探究水波不停地向远处传播：波速=波长×频率（v=λf），单位：米/秒（m/s）如图所示，如果该波的波长为0.1m，频率f=100Hz则波速v=λf = 0.1m×100Hz =10m/s跟水波类似，电磁波也有自己的频率、波长和波速。③.波速：用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。第1节：电磁波的海洋新知探究2.实验：真空罩中的手机能接到电话吗？　　把一部手机放在真空罩中，抽掉空气后，给这部手机打电话。这部手机能接到电话吗？实验器材手机在真空中，仍然可以接收到罩外传给它的电磁波。实验结论电磁波可以在真空中传播。电磁波的传播不需要介质。第1节：电磁波的海洋新知探究真空中电磁波的波速为c，大约为30万千米每秒。c是物理学中一个十分重要的常量，目前公认c=2.997 924 58×108m/s第1节：电磁波的海洋新知探究在太空中的宇航员可以用电磁波与地面进行联系中国天问1号火星探测器传回高清照片第1节：电磁波的海洋新知探究三、电磁波大家族无线电波：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。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。第1节：电磁波的海洋新知探究第2节 广播、电视和移动通信一、无线电广播信号的发射和接收1. 无线电广播信号的发射——广播电台话 筒——把声音信号转换成电信号调制器——把音频电信号加载到高频 电流上天 线——产生电磁波并发射到空中， 由收音机接收新知探究第2节 广播、电视和移动通信一、无线电广播信号的发射和接收天　线——接收各种各样的电磁波调谐器——选出特定频率的信号解　调——将信号含有的高频电流成分滤 去，将音频电信号留下扬声器——把音频电信号转换成声音2. 信号的接收与还原——收音机新知探究第2节 广播、电视和移动通信一、无线电广播信号的发射和接收新知探究第2节 广播、电视和移动通信二、电视信号的发射和接收电视直播北京冬奥会1. 电视信号的发射摄像机——把图像变成电信号发射机——把电信号加载到频率很高的电流上发射天线——将高频信号发射到空中新知探究第2节 广播、电视和移动通信二、电视信号的发射和接收2. 电视信号的接收电 视 机——把图像信号取出并放大显 示 器——还原成图像接收天线——接收包含声、像信息的高频信号音频放大——将微弱音频信号放大并输出新知探究第2节 广播、电视和移动通信三、移动通信信号的发射和接收手机既是无线电发射台又是无线电接收台：它用电磁波把讲话的信息发射到空中，同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息.新知探究第2节 广播、电视和移动通信三、移动通信信号的发射和接收（1）工作原理：移动电话相当于是无线电台 ， 它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中，同时它又捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信息。（2）设立基地台的原因：手持移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高。因此，它跟其他用户的通话要靠较大的固定基地台转接。这种固定的电台叫作基站.新知探究第2节 广播、电视和移动通信三、移动通信信号的发射和接收如图为全球海拔最高的5G(第五代移动通信技术)基站，实现了珠穆朗玛峰峰顶5G网络覆盖.现在智能手机的功能非常丰富，可以用来视频通话、浏览网页、举办网络会议，等等.珠峰大本营的5G基站新知探究第2节 广播、电视和移动通信三、移动通信信号的发射和接收 手机的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高。因此，它跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接。这种固定的电台叫作基站。 手机既是无线电发射台又是无线电接收台。它用电磁波把讲话的信息发射到空中，同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。新知探究第3节 卫星通信和光纤通信一、卫星通信由于微波大致沿直线传播，所以要想让它沿地球表面传播就要设中继站.通常每隔50 km左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去.要想使信号传递的距离越远那么需要的中继站就越多.微波中继通信示意图接收发射新知探究第3节 卫星通信和光纤通信一、卫星通信微波通信的优缺点优点：微波通信的频率高，传播信息容量大，且中继站用计算机监督控制.出现故障时能自动倒换，自动报警，节约了人力资源.缺点：微波传送距离越远，需要建立的中继站就越多， 势必会带来一定的麻烦.而且在遇到雪山、大洋，根本无法建立中继站.新知探究第3节 卫星通信和光纤通信一、卫星通信在地球的周围均匀地配置3颗地球静止卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信.新知探究第3节 卫星通信和光纤通信一、卫星通信卫星通信的优点：远距离传递信息；通信容量大；干扰小、质量好、功效高.中国北斗卫星导航系统新知探究第3节 卫星通信和光纤通信二、光纤通信在塑料瓶的一侧开个小孔，塑料瓶内盛水，让激光从另一侧水平射向小孔.当水从小孔流出时，你会看到光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑.新知探究第3节 卫星通信和光纤通信二、光纤通信光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射后从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方.光导纤维是很细很细的玻璃丝，通常将数条光纤并成一束再敷上保护层，制成光缆，用来传递电视、电话等多种信息.由于光的频率很高，所以光在一定时间内可以传输大量信息.新知探究第3节 卫星通信和光纤通信二、光纤通信光纤通信的优点：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；(3)频率稳定，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好.新知探究第3节 卫星通信和光纤通信二、光纤通信我国光纤通信的发展十分迅速，光缆可以通达几乎所有地区，而且还与其他国家合作修建了跨越太平洋的海底光缆.随着互联网的进一步发展，移动通信网络的建设，物联网等新应用的不断涌现，光纤通信将迎来更广阔的发展空间.新知探究第3节 卫星通信和光纤通信三、激光的应用激光束的方向性特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度.激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距. 激光还有一个特点是亮度高，也就是说它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，就可以使物体的被照部分迅速上升到极高的温度并熔化.此外，利用几十阿秒(10-18 s)的激光脉冲可以“捕捉”原子内电子的运动，使人类对微观世界的观察接近极致.新知探究1．下列关于能源、信息、宇宙和粒子的说法正确的是（　　）A．风能、水能都属于可再生能源B．石油、太阳能都属于清洁能源C．手机、声呐都利用电磁波传递信息D．银河系、太阳、地球、中子、分子是按照尺度由大到小的顺序排列的【答案】A课堂练习2．如图所示，不同频率范围的无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等都属于　 　（选填“超声波”或“电磁波”），在我们的生活中发挥着重要作用。【答案】电磁波【详解】 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等都属于 电磁波。课堂练习3．某学校考场配备了能接收国家授时中心授时信息的电波钟，下列说法正确的是A．钟表通过接收电磁波实现精准校时，若将电波钟放在真空容器中则无法正常校时B．钟表面板发生了镜面反射，这样便于教室里各个位置的同学能看清表面的数字C．钟表采用了静音设计，降低了噪声响度，避免干扰同学们答题D．钟表指针旋转时机械能转化为电能，与发电机的工作原理相同【答案】C课堂练习4． 科创小组制作遥控“泵喷式”船模，当船向后喷水时，船获得向前的推力，表明物体间力的作用是　 　的。遥控发射器利用　 　波控制船。【答案】相互；电磁【详解】 （1）当船向后喷水时，水受到船向后的作用力，同时水会给船一个向前的反作用力，这体现了力的作用是相互的。（2）遥控发射器通过天线将电磁波发射出去，船模上的接收机接收到电磁波信号后，将其转换为相应的控制信号，从而实现对船模的控制。课堂练习5．2023年5月30日，神舟十五号与神舟十六号航天员乘组顾利会师太空。一声“老师好！”激起了无数中国学子的航天梦，这一声音是由航天员的声带　 　产生的；电视机前收看节目的观众听到的声音则是通过　 　传回地球的。【答案】振动；电磁波【详解】说话的声音是由声带振动产生的；电视机前收看节目的观众听到的声音则是通过电磁波传回地球的。课堂练习6．2025年5月14日，我国太空计算星座021任务12颗卫星成功发射，开启了全球“太空计算时代”的新篇章。卫星均搭载星间通信系统，它们之间是利用　     　传递信息的。在太空运行时，卫星　     　(选填“具有”或“不具有”)惯性。【答案】电磁波；具有【详解】卫星之间是通过电磁波传递信息的，卫星具有质量，所以具有惯性。课堂练习7．（2025·广西） 2025年4月25日，神舟二十号和神舟十九号航天员在中国空间站胜利会师，激动人心的画面通过　 　波传递全世界。该波　 　（选填“能”或“不能”）在空气中传播。【答案】电磁；能【详解】远距离无线通信通过电磁波为介质进行传播，可以在空气中传播。课堂练习电磁波及其应用电磁波的海洋电磁波的产生迅速变化的电流传递各种信息电磁波的传播速度C=3×108m/s频率单位：Hz电磁波大家族广播、电视和移动通信卫星通信和光纤通信移动电话：既是无线电发射台又是接收台.无线电广播电视移动通信发射：话筒→调制器→发射天线.接收：接收天线→选台和解调→扬声器.图像发射：摄像机→发射机→发射天线.图像接收：接收天线→接收机→显示器.①激光：频率单一、方向高度集中.②是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式.①利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式 叫卫星通信。三颗同步卫星几乎可实现全球通信.②组成：同步通信卫星、地面站和传输系统.卫星通信光纤通信课堂小结1.基础性作业： 完成每节的课后作业，掌握电磁波及其应用。2.拓展性作业： 收集资料，了解电磁波在医疗、军事、工业等领域的其他应用实例，选择其中一个领域，撰写一篇 500 字左右的科普短文，介绍电磁波在该领域的应用原理、优势以及可能存在的问题。课后作业谢谢观看成功的花，人们只惊慕她现时的明艳！然而当初它的芽儿，浸透了奋斗的泪泉，洒遍了牺牲的血雨。