【沪粤2024版】九下19.1 电磁波 学案

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【学习目标】
1．科学观念：理解电磁波的产生原因，掌握波长、频率、波速的关系，明确电磁波的传播特点；
2．科学思维：通过实验分析电磁波的产生条件，对比电磁波与声波的差异，建立波的共性与特性认知；
3．科学探究：完成“体验电磁波”“观察收音机表盘”等教材活动，提升实验操作与数据分析能力；
4．科学态度与责任：感受电磁波在通信、科技中的广泛应用，了解中国天眼的科技成就，激发科学探索兴趣。
重点：1.电磁波的产生机制：电流变化时向四周发射电磁波。
2.电磁波的三要素（波长、频率、波速）及其相互关系，尤其是波速在真空中恒为3.0×10 。
难点：掌握频率与波长的反比关系，并能在具体情境中进行换算与应用。
【自主学习】
1．电磁波：当导体中的电流____________时，导体就会向四周发射一种波。物理学中把这种“波”叫做电磁波。
2．电磁波的基本特性包括波速（）、频率（）和波长（），其中波速在真空中与_______相等，大小为_______m/s，在空气中传播速度与之极其接近。
3.波长（λ）：两相邻_______或_______间的距离，用字母 λ表示，在国际单位制中，波长的单位是_______。
4.频率的基本单位是_______，常用单位有千赫（）和兆赫（），换算关系为：1kHz=_______Hz，1MHz=_______Hz。
5．同一介质中，电磁波的波速一定，频率越高，波长越_______；反之则波长越_______，三者的定量关系为____________________________。
6.电磁波谱：把各种电磁波按照_________________，这样的排列称为电磁波谱。
7.从电磁波谱图中可看出按频率由大到小（波长由小到大的)顺序排列：γ射线、________、紫外线、__________、红外线、微波、__________。
【合作探究】
1.多种多样的信息传递方式
烽火告急 信鸽传书 特快专递 手机 电子邮件 天宫课堂
想一想：你还知道哪些传递信息的方式？哪种方式的传递速度最快？
活动1 体验电磁波
（1）实验器材：收音机、干电池1节、导线1根、锉；
（2）实验步骤
①打开收音机，转动调谐旋钮至无电台处，再调节音量旋钮，增大音量。
②取一节干电池和一根导线，先将导线的一端与电池的一极相接，再用导线的另一端与电池的另一极快速断续接触。
③仔细聆听收音机的声音变化，记录实验现象。
让收音机接收电磁波
（3）视频：体验电磁波
（4）实验现象以及原因分析
①现象：我们从收音机里听到了“__________”的声音，这表明收音机接收到了_______。
②原因：这是因为电池与导线时断时续接触，使导线中的电流___________，迅速变化的电流会在空间激起的电磁波被收音机接收后引发响声。
（5）实验结论
2.电磁波
科学家经过研究发现，当导体中的电流____________时，导体就会向四周发射一种_______，物理学中把这种“波”叫做电磁波。
3.电磁波的特征
水波 声波
电磁波与水波、声波相似，电磁波也有波速、波长和频率
（1）电磁波的基本物理量
①波长（λ）：两相邻波峰或___________，用字母 λ表示，在国际单位制中，波长的单位是米（m）。
②频率：单位时间内振动的________，用字母f表示，单位为________，常用单位还有千赫（kHz）、兆赫（MHz），换算关系：1kHz=________Hz，1MHz=________Hz。
③波速：电磁波在真空中的传播速度与光速相等，c=______m/s；在空气中的传播速度与真空中极其接近。
（2）波速、波长与频率的关系c = ________________ c：波速 λ：波长 f：频率
同一介质中，电磁波的波速c是定值，频率f与波长λ成_______：频率越高，波长____；频率越低，波长_____。
想一想：日常生活中还有哪些用电磁波传递信息的事例
活动2：观察收音机的表盘
（1）观察收音机表盘，上面有几排数字，各排数字前有“FM”“MW”“SW”字样，后面还标有“kHz”“MHz”(或“m”)号。你知道这些数字和符号代表什么意思吗
（2）开启收音机，转动调谐旋钮，调到中央人民广播电台或某个地方广播电台的频率，该电台电磁波的波长(或频率)是多少？
1.电磁波谱
电磁波是一个庞大的“家族”，无线电波、红外线、___________、_________、X射线、γ射线等都是电磁波家族中的成员，人们根据波长或频率给这个“家族”编制了一个“家谱”-------电磁波谱
（1）电磁波谱
把各种电磁波按照___________或___________排列，这样的排列称为电磁波谱。
(2）从电磁波谱图中可看出按频率由大到小（波长由小到大的)顺序排列：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、____________。
2.电磁波的应用
电磁波类型 核心应用
γ射线 检测金属中的________
X射线 __________人体内部情况
紫外线 消毒（如紫外线消毒床）
可见光 日常照明、视觉感知
红外线 红外热感________、遥控
微波 微波炉_______、微波雷达、手机通信
无线电波 ___________、电视机广播
（1）γ射线
γ射线是放射性物质发出的电磁波.具有极强的_________，医学上用γ射线做脑手术。
（2）X射线
伦琴射线具有_________的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，在医学上用X光片判断是否骨折、做胸透、CT、磁共振，工业上金属探伤。
地分辨出留在纸上的指纹。
磁共振
（3）紫外线
医院里病房和手术室的_________，治疗皮肤病，硬骨病。照明和诱杀害虫的日光灯，黑光灯。
紫外照相，可辨别出很细微差别，如可以清晰地分辨出留在纸上的指纹。
黑光灯
（4）红外线
①红外线加热，这种加热方式优点是能使物体__________,加热率高。
②红外摄影___________白天黑夜的限制。另外还有红外线成像、红外遥感等。
③生活中的电视机、空调遥控器发射的都是__________；用于非接触式测量体温的体温计，也是基于红外线实现体温检测的。
3.电磁波与声波的对比
对比维度 电磁波 声波
产生原因 导体中电流________ 物体_______产生
传播条件 ______无需介质，可在真空中传播 必须依赖介质（固体、液体、气体），_____不能在真空中传播
传播速度 真空中_________m/s，空气中接近真空中速度 空气中（1标准大气压15℃）约________m/s，远小于电磁波速度
应用场景 通信、雷达、医疗成像、加热等 超声检测、声呐定位、B超诊断、等日常交流等
观察思考：由图1和图2，你能说出应用于现代通信的电磁波频率的大致范围吗
中国天眼（FAST）
“中国天眼”的主要发起者和奠基人南仁东，被授予了“人民科学家”的国家荣誉称号。
中国天眼“之父”：南怀仁
视频：中国天眼
【归纳整理】
1.电磁波：当导体中的电流发生变化时，导体就会向四周发射一种波，物理学中把这种“波”叫做电磁波。
2.电磁波的传播不需要介质，在真空中的传播速度c=3.0×10 m/s
3.波速、波长与频率的关系：c = λf
4.电磁波谱
把各种电磁波按照波长或频率排列，这样的排列称为电磁波谱。
5.电磁波的应用
【课堂练习】
1.2021年3月20日，许多人第一次听到了来自火星的声音，这段声音由美国国家航空航天局的“毅力”号火星车在火星上捕获，并传回地球。“来自火星的声音”是物体______产生的，通过______（选填“超声波”“次声波”或“电磁波”）传回地球。
2.关于电磁波与声波，下列说法正确的是（ ）
A．两者都能在真空中传播
B．电磁波波速大于声波
C．两者产生原因相同
D．电磁波频率与波长成正比
3.下列哪种情况能产生电磁波（ ）
A．导体中通过恒定电流
B．导体中电流迅速变化
C．静止的带电体
D．绝缘体中通过电流
【课后巩固】
1、(课文61页第1题）你收听过所在地市的“交通广播电台”吗 你知道它的发射频率和波长吗
2.(课文61页第2题）将电磁波和声波的产生原因和传播条件填入表19-1-1中，并比较它们的不同之处。
表19-1-1波的特性
波 产生原因 传播条件
声波
电磁波
结合上表内容，说明从月球到地面通信采用电磁波的原因。
3.(课文61页第3题）你在使用手机通话时，是否想过手机辐射对大脑有没有影响 请从互联网或图书馆中查阅有关资料，了解我国的手机辐射标准，以及手机辐射对人体的影响。
4.(课文61页第4题）雷达将电磁波向探测目标发射出去，再利用天线接收反射波，根据反射波的方向和延迟时间判断目标的方位和距离。雷达站向某卫星发射电磁波，经过0.14 s接收到了反射波。请估算该卫星距地面多远。
1．如图是一台收音机的屏板，将指针（图中白色块）向右调节后，下列说法正确的是（ ）
A．所接收的电磁波频率变小 B．所接收的电磁波波长变短
C．所接收的电磁波波速变大 D．收音机发出声音的频率变大
2.紫外线按波长大小可分为多个子波段如图，其中段可用于制造芯片，则（ ）
A．不是电磁波 B．波长大于紫光
C．波长可能为 D．传播速度比无线电波大
3.如图所示，我国自主研制的首艘货运飞船天舟一号，由长征七号运载火箭发射升空。天舟一号在随火箭加速上升过程中，动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），重力势能 ，机械能 。飞船天舟一号由我国的北斗系统通过电磁波来进行控制，该波与光在真空中的传播速度一致，这个速度为 m/s。
4．如图所示，探究电磁波的产生和传播特性。
(1)用导线断续接触电池两端，听到收音机发出的“咔咔”声，说明 的存在。
(2)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 （选填“能”或“不能”）收到呼叫信号，说明 。
(3)将手机放到金属容器中，打电话呼叫容器中的手机，手机 （选填“能”或“不能”）收到呼叫信号；再将手机放在纸盒中，打电话呼叫，手机能收到呼叫信号。这说明 。
5.电磁波在空气中传播的速度为3105km/s=3108m/s，电磁波的波速c、波长λ与频率f之间的关系是c=λf。请解答下列问题：
(1)电磁波的传播是不是跟声波一样需要介质？
(2)某调频立体声广播的频率是100MHz，它的波长是多少？
(3)地球的半径约是6.4106m，若电磁波绕地球赤道表面传播，在1s的时间内可绕行多少圈？（π取3.14）
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【课前预习】
答案：1.发生变化 2.光速 3.0×108 3.波峰 波谷 米（m）4.赫兹（符号）103 106 5.短 长 （或波长=波速/频率）6.波长或频率排列 7.X射线 可见光 无线电波
【合作探究】
探究点一：
答案：想一想参考答案：光纤传递光信号、固定电话线传输语音信号， 广播与电视信号， 航海、军事中用旗帜摆动的特定姿势，或红绿灯、航标灯的灯光变化传递指令，哨声、号角、汽笛（如体育比赛裁判哨、轮船汽笛警示）， 微信、QQ等软件的文字、语音、视频消息传输，卫星通信等。
传递速度最快的方式：真空中的电磁波（如卫星通信、手机信号）和光纤中的光信号传递速度最快，二者速度均接近光速。
活动1 (4)①咯、咯 电磁波 ②迅速变化 (5)迅速变化的电流产生电磁波。2.发生变化 波 3.(1)①波谷间的距离 ②次数 赫兹（Hz） 10 10 ③3.0×10 （2）λf 反比 越短 越长
想一想参考答案：手机通信、无线网络（Wi-Fi）、广播电视、卫星导航（GPS/北斗）、蓝牙设备。
活动2（1）参考答案：
①符号含义：“FM”“MW”“SW”分别代表不同波段的无线电波；
FM：调频广播，适合收听本地电台，传播距离短；
MW：即中波广播，靠地波和天波传播，覆盖范围比 FM 广；
SW：即短波广播，能实现跨国、跨洲的远距离广播；
“kHz”“MHz”是频率单位，部分标注“m”是波长单位；
②数字意思：对应电磁波的频率或波长
如“90MHz”表示该电台发射电磁波的频率为90兆赫。
（2）参考答案：
中央人民广播电台中国之声（FM）：多数城市接收频率为 106.1 MHz，波长约 2.83 米。
邯郸交通广播 FM：106.8MHz，波长约为2.81米；AM：1008KHz，波长约为297.6米
探究点二：
答案:1.可见光 紫外线 （1）波长 频率（2）无线电波 2.裂纹 透视 照相机 加热 收音机 （1）穿透本领 （2）很高 （3）消毒 （4）①内部发热 ②不受 ③红外线
3.发生变化 振动 3.0×10 340
观察思考参考答案：现代通信的电磁波主要是无线电波和微波，它们的频率范围是1~1011HZ
【课堂练习】
1.【答案】振动 电磁波
【解析】[1][2]“来自火星的声音”是物体动产生的，通过电磁传向地球，超声波和次声波的传都需要介质，不能在真空中传播。
2.【答案】B
【解析】声波不能在真空中传播，A错误；电磁波在空气中波速约3.0×108m/s，远大于声波的340m/s，B正确；声波由物体振动产生，电磁波由电流变化产生，C错误；电磁波频率与波长成反比，D错误。
3.【答案】B
【解析】恒定电流不会产生电磁波，A错误；导体中电流迅速变化是产生电磁波的核心条件，B正确；静止带电体不产生电流，无法产生电磁波，C错误；绝缘体不易导电，难以形成电流，D错误。
【课后巩固】
基础练习
1.答案：邯郸交通广播电台FM（调频）： 发射频率是106.8MHz 由c=λf 得λ=≈2.81米。
邯郸交通广播电台AM（中波）：发射频率是1008kHz由c=λf 得λ=≈297.6米。
2.答案：
波 产生原因 传播条件
声波 导体中电流发生变化 无需介质，可在真空中传播
电磁波 物体振动产生 必须依赖介质（固体、液体、气体），不能在真空中传播
从月球到地面通讯采用电磁波，核心原因是电磁波可以在真空中传播，无需介质，能穿越地月之间的真空地带传递信号；而声波等机械波必须依赖介质，无法在真空环境中传播。
另外，电磁波传播速度极快等于光速，能在短时间内完成地月间的信号传输，满足通讯的时效
3.答案：（1）为了保障公众健康，我国对手机辐射有严格的强制性标准。
核心指标：SAR值
衡量手机辐射对人体影响的指标叫做SAR（Specific Absorption Rate），即“比吸收率”。它表示单位质量的人体组织吸收的电磁辐射能量，单位是瓦/千克（W/kg） 。
我国的标准：根据我国原信息产业部发布的标准（YD/T 1644.1），手机辐射的SAR限值为 2.0 W/kg。
（2）对大脑最直接的影响就是热效应：手机辐射的主要生物效应是产生热量。长时间打电话，你可能会感到耳朵发热、脸部发烫。这主要是因为电磁波能量被人体组织吸收后转化为了热能 。虽然这种热量通常不会造成严重烫伤，但长期局部升温可能对敏感组织（如眼球、大脑皮层）产生一定负担。
神经系统影响：一些研究指出，由于青少年的颅骨更薄、免疫系统更脆弱，大脑吸收的辐射可能比成人高出50%，因此更容易受影响 。长期暴露可能引起：头部不适： 头痛、头晕、睡眠质量下降、多梦等 。
认知功能： 部分人可能会出现记忆力减退、注意力不集中或反应迟钝的情况 。
4.答案：卫星距地面约2.1×104km
解析：卫星距地面的距离为：t=
S=vt=3×108×0.07=2.1×107m
能力提升
1.【答案】B
【详解】收音机屏板上的单位是 MHz，是频率的单位。当指针向右调节时，所接收的电磁波频率变大。根据公式，电磁波速一定，频率与波长成反比例关系。所以频率变大时，波长会变小。电磁波在空气中的传播速度约等于在真空中的传播速度，是定值，不会因指针调节而改变。而收音机发出声音的频率取决于所接收的电磁波信号以及收音机内部的电路等设置，仅指针向右调节，不能确定收音机发出声音的频率会变大。故B正确，ACD错误。
故选B。
2.【答案】C
【详解】AD．紫外线和无线电波都是电磁波，段属于紫外线，所以是电磁波，传播速度与无线电波相同，故AD不符合题意；
BC．由图可知，的波长在，则波长可能为，紫光的波长在，所以波长小于紫光，故B不符合题意，C符合题意。
故选C。
3.【答案】 变大 变大 变大 3×108
【详解】[1][2][3]天舟一号在随火箭加速上升过程中，天舟一号的质量不变，速度增大，则动能变大；同时高度增加，则重力势能变大；由于机械能等于动能与势能之和，所以天舟一号的机械能变大。
[4]由于光在真空中的传播速度为3×108m/s，电磁波与光在真空中的传播速度一致，所以这种波在真空中传播速度为3×108m/s。
4.【答案】(1)电磁波 (2) 能 电磁波能在真空中传播(3) 不能 金属容器能屏蔽电磁波
【详解】（1）实验中，用导线断续接触电池两端，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）[1][2]用抽气机抽去罩中的空气，罩内是真空，打电话呼叫罩内的手机，手机也能收到呼叫信号，这说明电磁波能在真空中传播。
（3）[1][2]因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。而将手机放在纸盒内能收到呼叫信号，说明金属容器能屏蔽电磁波。
5.【答案】(1)见解析(2)3m(3)7.5圈
【详解】（1）声音的传播需要介质，电磁波的传播与声波不一样，不需要介质。
（2）由c=λf得，调频广播的波长
（3）电磁波在1s内传播的路程
地球周长
在1s的时间内可绕行地球的圈数圈
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