21.2電磁波的海洋（導學案）九年級物理全一冊（人教版）2

21.2電磁波的海洋（導學案）【學習目標】1.知道電磁波的產生和傳播。2.知道波長、頻率和波速。3.知道電磁波在真空中的傳播速度。4.了解電磁波的應用及其對人類生活和社會發展的影響。【學習重點】電磁波的傳播。【學習難點】電磁波的波長、波速和頻率。【自主預習】閱讀教材，完成以下問題：1.電磁波的產生：當電路中有迅速變化的電流時，其周圍會產生電磁波。2.電磁波的傳播（1）聲音的傳播需要介質；電磁波的傳播不需要介質（選填“需要”或“不需要”），可以（選填“可以”或“不可以”）在真空中傳播。（2）在一列水波的傳播中，凸起的最高處，叫做波峰；凹下的最低處，叫做波谷。鄰近的兩個波峰（或波谷）的距離叫做波長。（3）波在1秒內傳播波長的個數叫做波的頻率。電磁波頻率的單位是Hz，還有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。（4）用來描述波傳播快慢的物理量叫做波速。真空中電磁波傳播的速度是3×108m/s，等于光在真空中的傳播速度。3.電磁波家族及電磁波的應用（1）電磁波家族包括：一般根據波長來劃分，波長從大到小依次是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等。（2）無線電波電磁波中用于廣播、電視和移動的是頻率為數百千赫至數百兆赫的那一部分，叫做無線電波。通常根據波長或頻率把無線電波分成幾個波段，包括長波、中波、短波、微波等。（3）電磁波的應用①無線電波：用于廣播、電視和移動；②紅外線：家電的遙控器；③微波：可用來加熱食品；④紫外線：滅菌；⑤X射線：醫學上用來做透視檢查；⑥γ射線：金屬探傷；⑦探測宇宙：射電望遠鏡。【合作探究】探究一、電磁波是怎樣產生的1.水波、聲波的產生【想一想】盡管你對電磁波這個名詞已經十分熟悉，但是，你知道電磁波是怎樣產生的嗎？為了理解電磁波的產生，我們先回憶水波、聲波的產生。木棍在水面上振動會產生水波；說話時聲帶的振動在空氣中形成聲波。【結論】聲波與水波都是都是由于物體發生振動產生的。水波水波聲波2.實驗探究：電磁波是怎樣產生的【實驗】（1）如圖所示，打開收音機的開關，旋至沒有電臺的位置，將音量調大，取一節干電池和一根導線，拿到收音機附近；（2）先將導線的一端與電池的負極相連，再將導線的另一端與正極相連，從收音機中能聽到一次“喀喀”聲后，之后就沒有“喀喀”的聲音了（選填“有”或“沒有”）；（3）將導線的一端與電池的其中一極反復摩擦，使它們時斷時續地接觸，能從收音機中不斷聽到“喀喀”聲。【實驗分析】（1）用導線連接電池正、負極。剛接通時電流從無到有，聽到“喀喀”聲，說明變化的電流產生電磁波。接通后電流穩定不再變化，沒有聲音，說明穩定的電流不產生電磁波。（2）導線的一端摩擦電池的一極，導線中電流不斷變化，聽到連續不斷的“喀喀”聲，說明變化的電流產生電磁波。【實驗結論】當電路中有迅速變化的電流時，其周圍會產生電磁波。3.電磁波的產生（1）電磁波：導線中電流的迅速變化會在空間激起（產生）電磁波。（2）電磁波傳遞信息：廣播電臺、電視臺以及移動靠復雜的電子線路來產生迅速變化的電流，發出電磁波。雖然電磁波看不見、摸不到，但它確實可以給我們傳遞各種信息。【例題1】2022年10月12日，新晉“太空教師”陳冬、劉洋、蔡旭哲為廣大青少年帶來了一場精彩的太空科普課，授課過程中“太空教師”與地面師生之間的互動交流主要依靠（B）A．空氣B．電磁波 C．超聲波 D．次聲波【解析】聲音的傳播需要介質，真空不能傳聲；電磁波可以在真空中傳播，且傳播速度最快。太空中是真空，所以太空中進行太空授課，講話聲音是通過電磁波傳達到地面師生，電磁波可以在真空中傳播，所以“太空教師”與地面師生之間的互動交流主要依靠電磁波。所以選B。探究二、電磁波是怎樣傳播的【想一想】電磁波是怎樣傳播的？傳播的速度有多大？1.波長、頻率、波速以水波為例，了解描述波的特征的物理量：波長、頻率、波速。當把一個小球仍入水中時，會發現小球上下振動，形成水波，并且向四周傳播。（1）波長在一列水波的傳播中，凸起的最高處叫做波峰；凹下的最低處叫做波谷。鄰近兩個波峰（或波谷）之間的距離叫做波長，用λ表示。單位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。（2）頻率波在1秒內傳播波長的個數叫做波的頻率。用字母f表示。單位：赫茲（Hz），其他單位：千赫（kHz）、兆赫（MHz）。這是某一列波在2秒內傳播的波長個數為6個，則該波的頻率f=6/2S=3Hz（3）波速水波不停地向遠處傳播，用來描述波傳播快慢的物理量叫做波速。波速=波長×頻率即v=λf單位：米/秒（m/s）如上圖所示，如果該波的波長為，頻率f=3Hz，則波速v=λf=m/s2.探究電磁波的傳播【想一想】聲波的傳播需要介質，電磁波的傳播是否需要介質呢？【進行實驗】如圖所示，將一部置于一密封玻璃罩內，用另一部呼叫它，可以聽到玻璃罩內的發出的鈴聲，同時看見屏幕閃爍。然后，用抽氣機逐漸向外抽氣會發現鈴聲越來越小，但玻璃罩內的屏幕仍然閃爍，同時呼叫它的也仍然是連通狀態。【實驗結論】電磁波的傳播不需要介質，電磁波能夠在真空中傳播。大量事實可以證明真空可以傳播電磁波。例如，在太空中的宇航員可以用無線電波與地面站進行聯系；美國“新視野號”探測器通過真空可以傳回照片。3.描述電磁波的物理量跟水波類似，電磁波也有自己的波速、頻率和波長。（1）電磁波的波速真空中電磁波的波速為c，其數值大約為30萬千米每秒。目前公認的數值是c=2.99792458×108m/s=3.0×108m/s，電磁波的傳播速度與光在真空中的傳播速速相同。（2）電磁波的頻率電磁波頻率的單位也是赫茲（Hz）。因為通常電磁波的頻率都很高，所以常用的單位還有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。4.電磁波家族及電磁波的應用（1）電磁波家族電磁波有無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等。各種光和射線都是波長不同的電磁波。（2）無線電波①定義：電磁波中用于廣播、電視和移動的是頻率為數百千赫至數百兆赫的那一部分，叫做無線電波（無線電技術中使用的電磁波）。②特點：無線電波的波長從幾毫米到幾千米，通常根據波長或頻率把無線電波分成幾個波段，包括長波、中波、短波、微波等。（3）電磁波的應用①無線電波：用于廣播、電視和移動；②紅外線：家電的遙控器；③微波：可用來加熱食品；④紫外線：滅菌；⑤X射線：醫學上用來做透視檢查；⑥γ射線：金屬探傷；⑦探測宇宙：射電望遠鏡。5.微波爐（1）微波爐的原理電磁波除了用于通信外，還有很多別的應用。比如，我們生活中常常見到的微波爐，就是用電磁波來加熱食品的。微波爐內有很強的電磁波，它的波長很短，所以叫做微波。食物的分子在微波的作用下劇烈振動，使得內能增加，溫度升高。（2）使用微波爐的注意事項食物中的水分子比其他分子更容易吸收微波的能量，所以含水量高的食物在微波爐中溫度上升更快。微波爐中不能使用金屬容器（選填“能”或“不能”），因為會損壞微波爐。微波同其他頻率的電磁波一樣，過量的照射對人體有害（選填“有害”或“有益”）。微波爐的外殼是金屬殼，爐門的玻璃上有金屬屏蔽網，可以減少電磁波的泄漏，使爐外的電磁波不超過允許值。【看一看】請你看一看家里微波爐的說明書，向同學介紹它的容積、耗電量大小等數據。它的加熱溫度和加熱時間是由人工控制的還是程序控制的?【例題2】天問一號于2021年5月在火星著地，火星車次表層探測雷達使用電磁波可以探測火星土壤的地下分層和厚度。包含兩個通道，低頻通道（15×106Hz~95×106Hz）可以穿透10100米的深度；高頻通道（0.45×109Hz~2.15×109Hz）可以穿透310米的深度，圖是電磁波家族，下列選項正確的是（B）A．低頻通道的電磁波在真空中傳播速度是340m/sB．低頻通道的電磁波波長比高頻通道電磁波波長長C．低頻通道的電磁波在真空中的波速比高頻通道電磁波慢D．高頻通道電磁波是x射線【解析】AC．電磁波的傳播速度與頻率無關，它在真空中的傳播速度為3×108m/s，故AC錯誤；B．電磁波的頻率越低，則波長越長，故低頻通道的電磁波波長比高頻通道電磁波波長長，故B正確；D．高頻通道電磁波的頻率明顯高于x射線，高頻通道電磁波不是x射線，故D錯誤。故選B。【精講點撥】1.電磁波的產生（1）對于電磁波的產生可采用類比法進行理解。手持木棍，讓木棍下端接觸水面振動，會發現水面上有一圈一圈凹凸相間的水波從木棍接觸水面處向外傳播。（2）兩個音叉并排放置，并離得很近，敲擊其中一個音叉，和另一個音叉接觸的小球被彈起。音叉振動時，在空氣中會有疏密相間的聲波向外傳播，形成聲波。（3）當電路中有迅速變化的電流時，其周圍會產生電磁波，并向周圍傳播。2．電磁波的傳播電磁波的傳播不需要介質，可以在真空中傳播，其數值是c=3.0×108m/s。3.電磁波的分類按照頻率從低到高分為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。【歸納整理】第2節電磁波的海洋【課堂練習】1．如圖所示，將導線一端與電池負極連接，用另一端與電池正極快速斷續接觸，可以聽到收音機發出“咯、咯”聲，表明收音機接收到了（）A．熱量 B．聲波 C．光能 D．電磁波【答案】D。【詳解】將導線的一端與電池負極相連，再用導線的另一端與電池的正極快速斷續接觸，這時導線中就會有變化的電流，故周圍就會產生電磁波，產生的電磁波被收音機接收，故能聽到收音機發出“咯、咯”聲，即ABC不符合題意，D符合題意。所以選D.2．下列家用電器中應用電磁波工作的是（）A．微波爐 B．電熨斗 C．空調 D．洗衣機【答案】A。

【詳解】A．微波爐是利用電流的磁效應，通過電磁波高頻率的振動，使物體分子相互摩擦，內能增大，溫度升高，從而加熱物體，故A符合題意；B．電熨斗是利用電流的熱效應工作的，故B不符合題意；C．空調是利用了物態變化的吸放熱過程，故C不符合題意；D．洗衣機利用電流的磁效應，它的主要部件是電動機，電動機是利用了通電線圈在磁場中運動的原理，故D不符合題意。所以選A。3．如圖所示，是一臺收音機的屏板，當指針（圖中黑塊）向右調時，所接收到的電磁波的波長及波速將會（）A．波長變大及波速變小 B．波長變大及波速不變C．波長變小及波速變大 D．波長變小及波速不變 【答案】D【詳解】電磁波的速度與介質有關，電磁波在空氣中的傳播速度不變。從圖中可以看出指針向右調，收音機接收到的電磁波頻率變大，由v=λf得，當波速不變，頻率變大，故波長變小。故D符合題意，ABC不符合題意。所以選D。4．中國自主建設的射電望遠鏡FAST自建成以后，在測量星際磁場、快速射電暴、脈沖星搜索等方面取得了豐碩的成果。它接收的信號是來自太空的（）A．電磁波 B．超聲波 C．次聲波 D．紅外線【答案】A。【詳解】太空是真空，靠電磁波中的無線電波傳遞信息，聲波不能在太空中傳播，故A符合題意，BCD不符合題意。所以選A。5．如圖是電磁波及其應用事例，下列說法正確的是（）A．電視機遙控器用γ射線遙控B．體檢胸透用的X射線頻率比無線電波低C．驗鈔機用的紫外線波長比紅外線短D．可見光比無線電波在真空中的傳播速度快【答案】C。【詳解】A．電視機的遙控器利用了紅外線遙控，故A錯誤；B．體檢胸透用的電磁波頻率比無線電波高，故B錯誤；C．驗鈔機用的紫外線頻率比紅外線高，它們在真空中傳播速度相同，由c=λf可知，紫外線波長比紅外線短，故C正確；D．可見光和無線電波在真空中的傳播速度相同，故D錯誤。故選C。6.電磁波在真空中的傳播速度為_______。如圖所示是部分電磁波譜，在如圖的五種電磁波中，頻率最高的電磁波是______。【答案】3×108，γ射線。【詳解】電磁波在真空中的傳播速度和光速相同，都為3×108m/s。根據公式c=λf，電磁波的傳播速度不變，波長越短，傳播頻率越高，由圖可知，γ射線波長最短，故其頻率最高。7.電磁波家族如圖所示：（1）家庭網絡中，小紅覺得5GWiFi比網速更快，則相關正確的表述是_______；（單選，填字母）A．5G比的傳播速度更快B．5G比的頻率更高C．5G比的波長更長D．5G和分別用電磁波、聲波傳遞信息（2）微波爐是利用_______加熱食物的，食物中水分發生了哪種物態變化而變少_____？【答案】（1）B；（2）電磁波，汽化。【詳解】（1）5G網絡比4G網絡的頻率更高，波長更短，但在空氣中的傳播速度是相同的，故B正確，ACD錯誤，故選B。（2）微波爐是利用電磁波加熱食物的，通過熱傳遞的方式使加熱后的食物內能增加，食物中水因發生汽化變成