15.1 电磁波
导学目标
1.知道变化的电流才会产生电磁波，借助于电磁波可以传输信号。
2.能记住电磁波在空气中的传播速度,知道电磁波的频率、波长的初步概念，记住波长、波速和频率的关系。
重点：电磁波的产生条件
难点：波长、频率和波速的含义以及三者的关系
自主学习
1. 的电流能在周围的空间中产生电磁波。
2.物理学上把波在 叫做频率 。它的单位名称叫 ，简称 。
3.电磁波的成员有 。
4.电磁波可以在真空中 。波长、频率、波速三者间的关系是
5.电磁波的波速和 相同，为3×108m/s。在空气或真空中，各种频率的电磁波的波速是 的，所以，频率越高的电磁波，它的波长就越 。
合作探究
一、电磁波的产生
听一听1：取一台收音机，调到没有台的地方，把音量开到最大，用手电筒靠近收音机，使开关反复的闭合、断开，听到了什么声音？
想一想:这是什么原因？
听一听2：将这个收音机靠近调光台灯，旋动调光开关，听到了什么声音？
想一想:这是什么原因？
填一填：由实验可以得出结论： 能在周围的空间中产生电磁波。
注意：虽然电磁波看不见、摸不着，但它却是客观存在的，与此类似的有磁场、电流等。
二、 电磁波的波形、波长、波速、频率
仔细观察：
（1）绳子上形成的波。
（2）当改变绳子振动的快慢时，不但波的频率发生改变，而且相邻两个波峰（或波谷）间的距离也不相同。
想一想：跟绳子形成的波类似，电磁波也是以 的形式向外传播的。电磁波也
有 、 、 。
填一填： 1kHz= Hz 1MHz= Hz 1GHz= Hz
波长是指： 。
频率是指： 。
波长、频率、波速的关系是 。
当堂检测
1.下列技术应用中，不是利用电磁波工作的是（ ）
A.利用微波雷达跟踪飞行目标 B.利用声呐系统探测海底深度
C.利用北斗导航系统进行定位和导航 D.利用移动通信屏蔽器屏蔽手机信号
2.在日常生活中，当你打开或者关闭电灯时，你会从旁边工作着的电视机屏幕上看到一条水平亮线或者从旁边的收音机中听到“咔咔”的杂音，出现这一现象的原因是（ ）
A.电路通断时发出的电磁波被收音机、电视机接收到而产生的
B.电路通断时交流电通过家庭电路对收音机或电视机的影响
C.电路通断时开关中金属碰撞声的影响
D.以上原因都不对
3.在真空中传播的电磁波具有相同的（ ）
A.波速 B.波长 C.频率 D.能量
4.导线中电流的____________会在空间激起(产生)电磁波。广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生____________的电流，发出电磁波。
5．电磁波的波速、波长和频率三者之间的关系是________。其中，“λ”表示________，即邻近的两个________或________之间的距离，单位是________；“f”表示________，即在某确定位置，1 s内有多少次________或________通过，波的频率就是多少，单位是________；“C”表示________，即用来描述波__________的物理量，单位是________。真空中电磁波的波速为c，约为_________m/s。
6．当我们打开或关闭电灯时，旁边正在播放节目的收音机中会传出“喀喀”的杂音，说明导体中迅速变化的________能够产生电磁波。电磁波________(选填“能”或“不能”)在真空中传播。
7．“玉兔号”月球车是利用________(选填“电磁波”或“超声波”)向地球发回所获得的信息，月球与地球相距3.84×108 m，“玉兔号”发出的信号需经________s到达地球。
15.1 电磁波
一、知识与技能
1.知道变化的电流才会产生电磁波,借助于电磁波可以传输信号.
2.能记住电磁波在空气中的传播速度,知道电磁波的频率、波长的初步概念,记住波长、波速和频率的关系.
二、过程与方法
通过观察演示的现象,使学生了解电磁波的产生条件.
三、情感态度与价值观
初步认识科学技术对社会发展的作用;深入体会物理学与生活的密切联系.
【重点难点】
重点:电磁波的产生条件.
难点:波长、频率和波速的含义以及三者的关系.
【新课导入】
导入1:问题导入
师:现在的生活已经离不开手机,手机是通过什么实现自由通话的?我们收看电视、收听广播时又是如何接收到电视、广播信号的?
师:手机、电视、收音机的共同特点是没有导线,信号都是通过电磁波传播的,今天我们就来学习这方面的知识.
导入2:情景导入
多媒体播放电影片段:发电报的片段.
师:影片中用电报将情报传递了出去,大家知道电报是通过什么来传递信息的吗?
生:电磁波.
师:对!本节我们就来学习有关电磁波的知识.
导入3:实验导入
把手机放在真空罩中,拨打电话,有什么现象?手机是怎样接收信息的?
师:通过今天的学习就会知道了.
【课堂探究】
一、电磁波的产生
1.产生条件
教师演示实验1:取一台收音机,调到没有台的位置,把音量开到最大,用老式手电筒靠近收音机,使开关反复的闭合、断开,听到了什么声音?这是什么原因?
演示实验2:将这个收音机靠近调光台灯,旋动调光旋钮,听到了什么声音?这是什么原因?
点拨:听到的“咔咔”声是收音机接收到的电磁波.这表明在电流时有时无和电流大小变化时都产生了电磁波.
结论:变化的电流能在周围的空间中产生电磁波.无线电通信正是利用电磁波来传输信号的.
讨论:用电磁波工作的电器有哪些?
2.电磁波的频率
我们再观察一下绳上形成的波.
教师演示:用手捏住竖直下垂绳子的上端,沿水平向左右先后做快慢不同的振动.可以看到,当振动较快时,从绳子上端每秒钟出现的波峰(或波谷)数较多;当振动较慢时,从绳子上端每秒钟出现的波峰(或波谷)数较少.
跟绳子形成的波类似,电磁波也有自己的频率,电磁波的频率由电路中每秒电流变化的次数(或说每秒钟电流振荡的次数)决定.
物理学上把波在1秒内出现的波峰(或波谷)数,叫做频率.它的单位名称叫赫兹(Hz),简称赫.
研究表明,只有频率很高的电流产生的电磁波才能传到远方.因此,常用频率单位还有千赫(kHz)、兆赫(MHz)和吉赫(GHz).
1 kHz=103 Hz,1 MHz=106 Hz,1 GHz=109 Hz.
3.电磁波家族
指导学生阅读教材上的最后一段,观察图152电磁波的波谱、表151,认识电磁波有哪些成员,了解无线电波的频率范围以及作用.
4.电磁波的发现
自学教材“电磁波的发现”,了解赫兹的贡献.
二、电磁波的传播
阅读教材相关内容,回答下列问题:
1.电磁波可以在真空中传播吗?什么事实可以证明?
2.电磁波在真空中的波速多大?
3.什么是波长?
4.波速、波长、频率之间有什么关系?
重点讲解:
(1)波长
像前面那样,再做一次用绳子形成波的演示,让学生仔细观察:当改变振动的快慢时,不但波的频率发生改变,而且相邻两个波峰(或波谷)间的距离也不相同.相邻两个波峰(或波谷)的距离,叫做波长.由上面的演示还可看出,手捏住绳第一次振动出现一个波峰,第二次振动又出现一个波峰,而此时第一个波峰已向下传播了一段距离,这个距离恰好是一个波长.因此,也可以说波长等于每振动一次波峰沿波的传播方向传播的距离.波长的单位是米.电磁波也有自己的波长,电磁波的波长表示电磁波每振动(或说振荡)一次传播的距离.
(2)波长、频率、波速三者间的关系
波速=波长×频率
电磁波的波速和光速相同,在空气或真空中每秒传播的距离约30万千米,记为3×108米/秒.在空气或真空中,各种频率的电磁波的波速是相同的,所以,频率越高的电磁波,它的波长就越短.
1.某手机网络频率范围是1 920 MHz~1 935 MHz,下列说法中正确的是( D )
A.1 920 MHz的电磁波波长比1 935 MHz的短
B.1 920 MHz的电磁波不能在没有空气的月球上传播
C.1 920 MHz的电磁波在真空中传播的速度比1 935 MHz的小
D.1 920 MHz和1 935 MHz的电磁波在真空中传播的速度相同
2.对电磁波的认识,下列说法中错误的是( C )
A.可见光也是一种电磁波
B.红外线比紫外线的频率低
C.真空中不同电磁波的传播速度不同
D.电磁波的频率越高,波长越短
3.如图所示是电磁波及其应用实例,下列说法正确的是( D )
A.紫外线是紫色的
B.电视机遥控器用γ射线遥控
C.体检时胸透用的电磁波频率比无线电波低
D.可见光与无线电波在真空中的传播速度相同
4.电磁波家庭成员很多,有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等,电磁波与人们的生活密不可分,已渗透到我们生活的各个方面.关于电磁波的应用,下列说法中正确的是( B )
A.验钞机利用红外线来辨别钞票真伪
B.微波炉利用电磁波来加热食品
C.遥控器利用紫外线实现对电视机的遥控
D.手机利用紫外线传递信号
5.远在千里之外的泸州听众能收听到中央广播电台的音乐节目,广播信号是通过 电磁波 (选填“声波”或“电磁波”)传送的,其信号的传播速度 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)光速.?
6.电磁波在真空中的传播速度大约是 3×105 km/s,在电磁继电器和微波炉中,利用电磁波工作的是 微波炉 .选择不同频道观看电视节目时,实际上是在改变电视机接收电磁波的 频率 .?
红外一体化摄像机
红外一体化摄像机的使用率越来越高,不仅在银行、金库、博物馆、档案馆、图书文献库、监狱等重要部门应用,而且也在居民小区等一般电视监控工程中得到使用.
目前隐蔽、科学的夜视监控采用的是红外摄像技术.红外摄像技术分为被动式和主动式.被动红外摄像技术利用的原理是任何物质在绝对零度(-273 ℃)以上都有红外线辐射,物体的温度越高,辐射出的红外线越多.利用此原理制成的摄像机最典型的就是红外热像仪,但是,这种特殊的红外摄像机造价昂贵,因此仅限于军事或特殊场合使用.而主动红外摄像技术,是采用红外灯辐射“照明”(主要是红外线),应用普通低照度黑白摄像机、彩色转黑白摄像机或红外低照度彩色摄像机,感受周围景物和环境反射回来的红外线实现夜视监控.主动红外摄像技术成熟、稳定,成为夜视监控的主流.
