資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第十五章 怎樣傳遞信息——通信技術簡介
15.1 電磁波
教學目標：
1.物理觀念：
（1）了解電磁波的產生和傳播；
（2）知道光是電磁波，電磁波在真空中的傳播速度；
（3）知道波長、頻率和波速的關系。
2.科學思維：
通過觀察電磁波頻率表，認識電磁波在不同波段有不同的作用。
3.科學探究：
通過觀察與思考了解電磁波的存在，電磁波在真空中的傳播。
4.科學態度與責任：
體驗電磁波是一種物質，電磁波是真實存在的。
教學重點：電磁波的傳播。
教學難點：電磁波的波長、波速和頻率。
教學課時：1課時
教學用具：多媒體、收音機、干電池、導線、臺燈。
教學互動設計：
1、 創設情景，導入新課
2023年9月21日下午，“天宮課堂”第四課在中國空間站開講，新晉“太空教師”景海鵬、朱楊柱、桂海潮為廣大青少年帶來一場精彩的太空科普課，這是中國航天員首次在夢天實驗艙內進行授課。
在約48分鐘的授課中，神舟十六號航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮生動展示介紹了空間站夢天實驗艙工作生活場景，演示了球形火焰實驗、奇妙“乒乓球”實驗、動量守恒實驗以及又見陀螺實驗，并生動講解了實驗背后的科學原理。
授課期間，航天員通過視頻通話形式與地面課堂師生進行了實時互動交流。
你知道我國空間站與北京航天控制中心靠什么進行通信的嗎？
二、新課講授，師生互動
電磁波(electromagnetic wave) 是我們經常聽到的一個詞語。例如， 廣播電臺和電視臺利用電磁波傳遞聲音和圖像，微波爐靠電磁波加熱食品，“手機”(移動電話)通過電磁波通話等。在生活中，我們能夠看到將石子投入水中在水面激起的水波，能夠聽到琴弦振動在空氣中激起的聲波。而電磁波似乎是一種“無形的波浪”，它是怎樣產生的，又是怎樣傳播的呢
（一）電磁波的產生
觀察與思考
1.如圖所示，取一臺中波收音機，用調諧旋鈕將指針調到沒有電臺的位置，并且將音量開大。用一只老式手電筒靠近收音機，一下一下地按動它的開關。在電路通、斷的瞬間，收音機會隨著發出“咔、咔 ”聲，這是什么原因
2.將這個收音機貼近一個調光臺燈，旋動調光旋鈕使燈光變亮，收音機立刻發出持續的“嘎、嘎 ”聲，這又是什么原因
如果說上述實驗中收音機接收的是電磁波，那就表明在兩種情況下都產生了電磁波。第一種情況是手電筒中的電流時有時無，發生了變化，第二種情況是臺燈中的電流發生了變化。所以，我們可以得到結論：變化的電流能在周圍的空間中產生電磁波。
在電臺中，采用專門的電子器件和電路來產生變化得非?？斓碾娏?，這種電流稱為振蕩電流。將振蕩電流送入電臺的發射天線，就會在天線周圍的空間中激起電磁波，并傳向遠方。
振蕩電流是一種周期性變化的電流，變化的快慢用頻率表示。頻率的國際單位是赫茲(Hz)。物理學的研究表明，只有頻率很高的電流產生的電磁波才能傳到遠方， 因此表示電磁波的頻率要用較大的單位， 如千(kHz) 、兆赫(MHz) 、吉赫(GHz) 。
1kHz=103Hz；
1MHz=106Hz；
1GHz=109Hz。
電磁波是一個大家族。紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等，都是家族中的成員，只是它們各有不同的波長和頻率范圍，如圖所示。
通常用于廣播、電視和移動電話的電磁波叫作無線電波，它包括長波、中波、短波和微波。無線電波的頻率大體在幾百千赫至幾千兆赫這個范圍內(如下表）。例如北京人民廣播電臺新聞臺的頻率為中波(AM) 828kHz和調頻(FM) 100.6MHz。
我國無線電波頻段的分配
你知道嗎
電磁波的發現
電磁波的發現歸功于德國物理學家赫茲和英國物理學家麥克斯韋。1864年，麥克斯韋預言了電磁波的存在。20年后，赫茲通過實驗驗證了麥克斯韋的預言。從此，一項劃時代的新技術——無線電技術誕生了。不久，各國的學者紛紛開始研究如何利用電磁波作為無線傳輸信息的工具。1894年，電磁波進入了通信領域，開創了通信的新時代——無線通信。
赫茲雖然只活了短短37年，卻做出了兩大貢獻：一是在實驗上證實了麥克斯韋預言的電磁波；二是發現了光電效應。
（二）電磁波的傳播
聲波的傳播需要介質(例如空氣)，電磁波的傳播也需要介質嗎 無須親自做實驗，只要想一想，太空中的航天員和火星探測器都能夠依靠電磁波和地球上的指揮控制中心進行聯絡，就能知道電磁波可以在真空中傳播。
物理學的研究表明：電磁波在真空中傳播的速度，約為3×108m/s。在空氣中傳播的速度與在真空中非常接近。
除了頻率、波速(波的傳播速度)以外，描述波的物理量還有波長。如圖所示顯示了某個水面波峰波的縱截面，相鄰兩個波峰(或波谷)間的距離叫作波長。
科學窗
波長、頻率與波速的關系
波速與波的頻率、波長的關系是
波速=波長×頻率
用 表示電磁波的頻率，λ表示電磁波的波長，c表示電磁波速，則有 =λ 。
在波速一定的條件下，頻率越高，則波長越短。用圖所示的水面波實驗可以觀察這個規律。在一個較大的平盤中或者在較大的水池中，用細桿頭部連續點擊水面中央，間隔的時間要均勻，但是一次較慢，另一次較快，即兩次點擊的頻率不同，你就會看到兩次形成的水波的波長不同。
三、總結反思，超越自我
1. 變化的電流能在周圍空間中產生電磁波。
電磁波既可以在介質中傳播，也可以在真空中傳播。
2.電磁波家族中，所有電磁波的傳播速度都一樣，即c＝3×108 m/s。
雷達發射和接收電磁波。隱形飛機降低反射面和吸收電磁波。
廣播、電視和移動電話是無線電磁波。電磁波過量照射對人體有害。
四、板書設計，整合提升
1. 變化的電流能在周圍空間中產生電磁波。
電磁波既可以在介質中傳播，也可以在真空中傳播。
2.電磁波家族中，所有電磁波的傳播速度都一樣，即c＝3×108 m/s。
雷達發射和接收電磁波。隱形飛機降低反射面和吸收電磁波。
廣播、電視和移動電話是無線電磁波。電磁波過量照射對人體有害。
五、大海揚帆，嘗試遠航
1. 下列用電設備不是利用電磁波的是（ ）
A. 收音機
B. 電視機
C. 無線手機
D. 有線電話
2．下列用電器和通信設備，不是利用電磁波工作的是( )
A.電冰箱
B.移動電話
C.微波爐
D.電視劇
3. 2023年10月31日，神州十六號飛船從中國空間站安全返回地面，宇航員與北京航天指揮中心的通信主要依靠( )
A.電磁波
B.聲波
C.超聲波
D.次聲波
4．電磁波不需要介質也能向外傳遞能量，形成電磁輻射。電磁輻射對人體健康影響已引起人們的廣泛關注。以下活動幾乎不會對人產生電磁輻射的是( )
A.使用手電筒
B.玩電腦游戲
C.接聽手機
D.緊靠工作著的微波爐
5．下列說法不正確的是( )
A. 雷達是利用電磁波的反射來偵測目標的專用設備
B. 雷達同時具有發射和接受電磁波的功能
C. 隱形飛機所謂的“隱形”，是變得無影無蹤
D. 雷達可以測定目標的方位和距離
參考答案1.D；2.A；3.A；4.A；5.C。
六、作業：P174.T1
課外作業P175.T2、T3、T4。
P175閱讀材料 微波爐
教學反思：
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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