电磁波家族
【教学目标】
（一）知识与技能
1．从整体上了解电磁波谱的构成；
2．知道各波段的电磁波的主要作用及应用。
（二）过程与方法
通过查阅与电磁波谱中各种频段波的应用相关的资料，培养学生收集信息，加工处理信息的能力。
（三）情感、态度与价值观
体会电磁波的应用对现代社会的影响，明确不同的电磁波具有的不同用途和危害，感悟现代科技的正反两个方面，培养辩证唯物的价值观。
【学情分析】
至此学生已学习了关于电磁波的基本知识，本节知识是已学电磁波知识的扩展，教学要求仍是了解，但所有知识学生初次接触，理解起来有一定的难度，需要老师进行解难形式的进行讲解。
【教学思路】
以学生读书自学为主，老师分步进行解难和小结，指导学生联系实际，了解相关知识和概念，对电磁波家族的成员及其应用作一初步了解。
【教学重点、难点】
1、重点：红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用。
2、难点：理解相关概念：振荡器、调制及调制方式、调谐、检波等。
【教学方法、学习方法】
教师引导，学生阅读讨论
【教学过程及知识要点】
一、电磁波谱
我们已经知道无线电波属于电磁波，但它只是电磁波这个大家族中的一员，这个家族中还有哪些成员呢？引导学生读书P.69，学习还有哪些电磁波，知道电磁波谱的概念。
成员：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线
电磁波谱：把电磁波家族中各成员按照它们的波长（或频率）的大小顺序排列起来，就组成了电磁波谱。
指导学生读图P.70《电磁波谱及各部分电磁波的主要应用》先读其上半部分。
读完上半部分后，引导学生看下半部分所列的各部分电磁波的应用，以引起下文。
二、电磁波家族成员的特性
通常人们按用途将电磁波划分为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线共六个波段。通过前面的学习，我们已经比较熟悉无线电波的特性及其应用了，下面我们学习其它波段的电磁波的特性及其应用。指导学生结合插图阅读P.70~72。
可见光：
红外线：
紫外线：
X射线：
γ射线：
【课堂练习】
1．下列电磁波，按波长由长到短的正确排列是（ ）
A. γ射线、红外线、紫外线、可见光
B. 红外线、可见光、紫外线、γ射线
C. 可见光、红外线、紫外线、γ射线
D. 紫外线、可见光、红外线、γ射线
2．关于红外线的作用与来源，下列说法正确的是（ ）
A. 一切物体都在不停地辐射红外线
B. 红外线具有很强的热作用和荧光作用
C. 红外线的显著作用是化学作用
D. 红外线容易穿透云雾
3．下列能说明电磁波具有能量的依据是（ ）
A. 可见光射入人的眼睛，人能看到物体
B. 放在红外线区域的温度计升温很快
C. 收音机调到某个台时，调谐电路发生电谐振
D. γ射线具有很强的贯穿能力
4．光于电磁波在真空中的传播速度，下列说法正确的是（ ）
A. 频率越高，传播速度越大
B. 波长越长，传播速度越大
C. 电磁波的能量越大，传播的速度越大
D.频率、波长、能量的强弱都不影响电磁波的传播速度
【课堂小结】
电磁波的频率范围和波长范围都十分宽广，从波长很长的无线电波到波长很短的γ射线，我们通常把电磁波分为六个波段：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。它们都是电磁波，由于它们的频率和波长不同，它们各有特性，请同学们记住它们，人们通常会利用它们的主要作用为人类服务，同时也要对有害于人类的电磁波进行防护。
【家庭作业与活动】
阅读P.72 〖信息浏览〗《电磁辐射的危害与防护》
课外练习：P.126 〖家庭作业与活动〗练习：1、2、
复习与巩固：P.127 《第3章 家庭作业与活动》
自我小测
1根据电磁波谱选出下列各种电磁波波长顺序由短到长的是( )
A．微波，红外线，紫外线
B．γ射线，X射线，紫外线
C．红外线，可见光，紫外线
D．紫外线，X射线，γ射线
2下列关于电磁波谱各成员说法正确的是( )
A．最容易发生衍射现象的是无线电波
B．紫外线有明显的热效应
C．X射线穿透能力较强，所以可用来检查工作
D．晴朗的天空看起来是蓝色是光散射的结果
3太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信、威胁卫星，而且会破坏臭氧层。臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中( )
A．波长较短的可见光
B．波长较长的可见光
C．波长较短的紫外线
D．波长较长的红外线
4下列电磁波中，对同一障碍物，哪种射线的衍射现象最明显( )
A．γ射线 B．紫外线
C．X射线 D．无线电波
5在电视发射端，由摄像管摄取景物的像并将景物反射的光信号转换为电信号，这一过程完成了……( )
A．电、光转换
B．光、电转换
C．光、电、光转换
D．电、光、电转换
6电视机换台时，实际上是在改变( )
A．电视台的发射频率
B．电视机的接收频率
C．电视台发射的电磁波的波速
D．电视机接收的电磁波的波速
7过量接收电磁辐射有害人体健康．按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过某一临界值W。若某无线电通讯装置的电磁辐射功率为P，则符合规定的安全区域到该通讯装置的距离至少为 …( )
A. B. C. D.
8.1991年的海湾战争中，充分表明了物理学的重要意义。“爱国者”导弹成功地拦截了“飞毛腿”导弹的过程，是利用了两颗装有红外望远镜的预警卫星。这两颗卫星每隔几秒钟向伊拉克全国扫描一次，当飞毛腿导弹发射时，红外望远镜和红外传感器立刻测到导弹尾部辐射出来的强大信号，卫星马上把信息经过地面控制站传到美国作战部，通讯距离(往返)达16万千米，通讯所用时间为__________ s。“飞毛腿”导弹飞行时间为7分钟，而卫星把信息经过地面控制站传到美国作战部，发出指令到“爱国者”雷达系统需要5分钟，“爱国者”导弹从发射到击中“飞毛腿”导弹的过程必须在2分钟内完成。“爱国者”的雷达有效距离为150 km，雷达发出电磁波到接收到电磁波最长时间为__________s。从发现到击中目标有1分钟就够了。从以上可看出，可以轻松进行拦截，这与通讯时间极短有很大关系。
9目前电能都是通过电网采用有线方式传输的，人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池。现在，一科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现。
(1)实现无线传输能量，涉及能量的__________、传播和接收。
(2)科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波__________。
A．在传输中很多能量被吸收
B．在传输中易受山脉阻隔
C．向各个方向传输能量
D．传输能量易造成电磁污染
(3)如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测量P和R的部分数据如下表：
R(m)
1
2
4
5
x
10
$来&源：ziyuanku.comP(W)
1 600
400
100
y
25
16
①上表中的x＝__________，y＝__________。
②根据表中的数据可归纳出P和R之间的关系式为__________。
(4)为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如图所示。实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%。
①若用该装置给充电功率为10 W的电池充电，则损失的功率为__________ W。
②若把甲线接入电压为220 V的电源，测得该线圈中的电流为0.195 A。这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为__________ W。
(5)由于在传输过程中能量利用率过低，无线传播电能还处于实验阶段。为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需解决一系列问题，请提出至少两个问题。
(4)①18.6 ②15
(5)仪器体积过大、对人体有伤害、传输距离太短等。
10波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时。
(1)哪种波长的无线电波在收音机激起的感应电流最强？
(2)如果想接收到波长为290 m的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些，还是旋出一些？
10解析：(1)根据公式f＝得f1＝＝ Hz≈1 034 kHz，f2＝＝ Hz≈756 kHz，f3＝＝ Hz≈530 kHz。
所以波长为397 m的无线电波在收音机中激起的感应电流最强。
(2)要接收波长为290 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率。因此，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些。
答案：(1)波长为397 m的无线电波 (2)旋出一些
答案
1解析：由电磁波波长由长到短的顺序依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，可见B项正确。
答案：B
2解析：波长越长越易衍射，故A正确；有明显热效应的是红外线，故B错误；X射线因其穿透能力常用于人体拍片和检查金属零件缺陷，故C正确；天空的蓝色是由于波长较短的光易被散射，故D正确。
答案：ACD
3解析：臭氧能吸收的是太阳辐射中的紫外线。
答案：C
4解析：对同一障碍物，波长越长，衍射现象越明显，因为无线电波波长最长，所以无线电波衍射现象最明显。
答案：D
5解析：摄像管的摄像过程把光信号转换成电信号，即把一幅图像按照各个部分的明暗情况，逐点地变为强弱不同的信号电流，然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去，B正确。
答案：B
6解析：电视台的发射频率、电磁波的波速等都是电视机所无法改变的，所能改变的只有自身的接收频率。不同的电台会有不同的使用频率，要使自己的电视机与电台的频率一致才能收到电视信号。
答案：B
7解析：以辐射装置为球心的球面为波面向外辐射，设距离为d的地方符合题意，则＝W，所以d＝。
答案：D
8解析：因为电磁波传播的速度v＝3×108 m/s，故通讯所用的时间t1＝＝ s≈0.53 s，雷达从发出电磁波到接收到电磁波最长时间为t2＝ s＝10－3 s。
答案：0.53 10－3
9解析：(1)像电磁波一样，无线传输能量也需要发射、传播和接收的过程。
(2)电磁波可以向各个方向传播，而电能的输送需要定向传播。
(3)由表中的前三组数据和最后一组数据可以看出PR2＝1 600。将R＝5代入上式得P＝64，所以y＝64；将P＝25代入，得R＝8，所以x＝8。
(4)①由题意知，输电效率为η＝35%，则
P总＝＝28.6 W，
所以损失的功率为P损＝P总－P＝28.6 W－10 W＝18.6 W。
②甲线圈输入功率为P总＝UI＝220×0.195 W＝42.9 W，
所以，乙线圈得到的功率，即灯泡的功率为P＝P总η＝42.9×35% W＝15 W。
(5)因为在无线传输过程中，电磁波向各个方向传播是均等的，无法有效地控制方向性，为了更多地接收到电磁波，就需要接收仪器和发射点之间有较短的距离及接收器，需有很大的体积。同时，向空间辐射较多的电磁波，对人体有害。
答案：(1)发射 (2)C
(3)①8 64 ②PR2＝1 600
