教科版九年级物理下册第十章电磁波与信息技术课件.pptx

第十章 物理学与能源技术1.神奇的电磁波美国“勇气号”火星探测器“勇气号”通过什么媒介将图像从遥远的火星传回地球？导入新课 你们知道在这些现象中，人们是通过什么传递信号的吗？为什么可以利用遥控器选择电视节目？又是谁将播音员的话语、动听的音乐送进我们的收音机的？1.了解电磁波的产生；知道电磁波能在真空中传播。2.知道光是一种电磁波；记住电磁波在真空中传播速度。学习目标 以上信息的传递都是通过电磁波进行的。电磁波能传播声音、文字和图像，还能进行各种远距离控制。那么，电磁波是如何产生的呢？讲授新课一、认识电磁波水波的形成：小石子投到平静的水面上，泛起涟漪，形成了水波。声波的形成：轻轻拨动琴弦，琴弦的振动激起了声波。1.1.水波和声波的形成想一想：电磁波看不见（可见光除外）、摸不着，如何感觉它的存在呢？我们可通过实验来间接观察它的存在。声波看不见，摸不到，但声波传到我们的耳朵，会引起鼓膜振动，使我们产生听觉。由此可见：波是自然界普通存在的现象。动手做：探测电磁波（1）实验器材：收音机、导线、电池、锉2.2.电磁波1.打开收音机，转动调谐旋钮，调至没有电台的位置。2.将导线一端接在干电池的负极，另一端时断时续地与电池的正极接触。3.注意倾听收音机里与导线接触或离开正极瞬间同步的嚓嚓声。（2）实验步骤：（3）探测电磁波视频（4）实验结论 当导体中有迅速变化的电流时，会向周围空间发射电磁波。从收音机里你听到与导线接触或离开正极瞬间同步的嚓嚓声，那就是你发射的神秘的电磁波。1.电磁波的波长、频率与水波、声波相似，电磁波也有波长、频率。波长波长波峰波谷波的图像二、描述电磁波（1）波长：振动一次波传播的距离（相邻两个波峰或波谷之间的距离）用字母表示。单位：m。（2）频率：1秒钟波振动的次数叫频率，用字母 f 表示。单位：赫兹（Hz）常用单位：千赫（KHz）、兆赫（MHz）“勇气号”可利用电磁波穿越空无一物的漫漫太空与地面科学家取得联系，说明电磁波传播不需要介质。2.电磁波的传播声音的传播需要固体、液体、气体等介质。（1）电磁波的传播需要介质吗？（2）小实验 实验器材：手机、玻璃罩、抽气机实验步骤：1.如图所示用抽气机抽去玻璃罩中的空气。2.打电话呼叫玻璃罩中的手机。3.观察现象视频：真空玻璃罩中的手机现象：能看到手机提示灯闪烁，听不到钟罩中电铃发出的声音。结论：电磁波能在真空中传播，或者说电磁波传播不需要介质。声音不能在真空中传播。（1）观察：收音机的刻度盘 打开收音机，转动调谐旋钮，调到不同频率的位置，就会收听到不同电台的广播节目。观察收音机的刻度盘，你知道上面数字的含义吗？三、电磁波谱频率范围：调频(FM)56-108兆赫(MHz)中波(MW)525-1600千赫(KHz)短波1-2(SWl-2)6.00-18.00 MHz 电磁波是个大家族，收音机的刻度盘上标示的只是电磁波家族的一小部分。红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等，都是家族中的成员，只是它们各有不同的波长和频率范围。按电磁波频率的大小，我们可以给它们排排“家谱”，看看电磁波家族都有哪些成员。射线 X射射线线 紫紫外外线线红外线毫毫米米波波厘厘米米波波分分米米波波超超短短波波短短波波中中波波长长波波无 线 电 波10-3 10-1 10 103 105 1071020 1018 1016 1014 (nm)波长10910111013频率f(Hz)10121010108106104（2）电磁波谱可见光可见光同样，所有电磁波在真空中都以光速传播。光是一种电磁波，光速即为电磁波传播速度 在电磁波的大家族中，我们最熟悉的成员是可见光了，它在真空中以c=3.0 108 m/s 的速度传播。波速、波长、频率 设电磁波的波长、频率f，那么根据波长和频率的定义，有c：波速，真空或空气中为 3.0108m/sf ：频率，单位：Hzc=f：波长，单位：m例：打开收音机，将调谐旋钮转动到中央人民广播电台第一套节目，已知这套节目的发射频率为640 KHz。请根据c=f计算这套节目用来发射信号的电磁波的波长。你计算结果与收音机刻度盘上标出的波长数值一致吗？解：c=3.0108m/s,f=640 kHz=6.4105Hz，由c=f 得=c/f=3.0108m/s/6.4105Hz=468.75m电磁波有极其广泛的应用 射线检测金属中的缺陷X X射线检透视人体内部情况紫外线消毒从红色到紫色的可见光红外热感照相机微波炉微波雷达电视机收音机神奇的电磁波产生：电流的变化会在空间激起电磁波传播不需要介质在真空中电磁波的波速c=3.0108m/s特征波长频率f波速c波长、频率、波速之间的关系：c=f课堂小结1.嫦娥二号卫星的微波探测仪可探测“月壤”发出的频率3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz的微波辐射（1GHz=109Hz），下列说法中不正确的是（）A.微波可传输信息 B.这四种微波在真空中波长一样 C.金属可屏蔽微波 D.这四种微波在真空中传播速度与光速相同 B随堂训练2.关于电磁波，下列说法正确的是（）A.微波、无线电波、红外线都属于电磁波 B.电磁波的传播速度比光速小 C.抽成真空的玻璃罩能屏蔽电磁波 D.根据公式c=f可以推断频率越高的电磁波，波速越大 A3.科学家发现儿童对手机辐射的吸收是成年人的三 倍，建议儿童尽量减少使用手机，手机辐射其实 是（）A.电磁波 B.次声波 C.超声波 D.声波 A4.下列说法错误的是（）A.无线电波的传播也是能量的传递 B.我们生活的空间充满电磁 C.雷达利用电磁波监测空中目标D.雷雨天打雷时，收音机中发出的“咔、咔”声，是 由于雷声的响度太大造成的。D第十章 电磁波与信息技术2.电磁波的应用 电磁波是一个庞大的家族，频率由小到大的电磁波谱是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、射线电磁波具有十分广泛的用途。不过综合其各种应用基本上都集中在两个方面的性质上：（1）利用了电磁波的信息特征。（2）利用了电磁波的能量特性。导入新课1.了解光信号和电信号的转换过程。2.了解电视信号的录制、发射和接收过程。学习目标 在许多情况下，向外辐射电磁波的物质其固有信息会被电磁波带出来。1.第一方面：电磁波携带信息。例如：每种原子都有自己的特征谱线讲授新课一、电磁波在信息方面的应用 具体的元素光谱：红色代表硫元素，蓝色代表氧元素，而绿色代表氢元素,黄色代表钠元素。某种盐燃烧的发出光谱如右图所示，它燃烧时发出波长为589 nm和589.6 nm的黄光，这说明这种盐中有钠元素。色谱仪 色谱仪根据各种电磁波谱线的位置和强度，检测某种物质中含有哪些元素。天体研究中，根据遥远星体发出的射线谱，可以知道该天体的物质组成。总结：通过上面几幅图可见电磁波携带着物质的信息2.第二方面：电磁波可以帮助人们获得信息，充当测量或检测工具。倒车雷达雷达 雷达与“倒车雷达”的原理相似，它利用的是无线电波的反射测量距离。借助雷达，可以发现军事目标。利用电磁波的透射能力，可以检查人体，这是用X射线拍摄到的第一张照片。利用X射线可以进行晶体的微观结构研究。在DNA双螺旋结构的发现中，X射线起到了重要作用。总结：通过上面几幅图可见充当测量或检测工具3.第三方面：电磁波能承载并传播信息充当信息传播的媒介。刘洋 景海鹏 刘旺 你认识神舟九号的宇航员吗？（1）你知道地面控制中心主要通过什么与“神舟”九号载人飞船联系的吗？电磁波“神舟”九号升空（2）为什么通过卫星转播世界各地观众都可以同时收看到奥林匹克运动会的精彩比赛？奥林匹克运动会 这是因为：电磁波可以通过“调制”，把文字、图像、声音等各种信息加入其中，并传到遥远的地方。用户可以通过接收装置接收这些含有信息的电磁波进行“解调”把信息还原，从而能收到优美的音乐和精彩的电视节目。（3）下面我们以收音机为例认真观察下图，请试述无线电广播的发射和接受过程。高频电流调制器和放大器发射过程：话筒把声音信号转换成电信号，然后再用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线发射到空中。发射过程选台和解调 接收过程：收音机的天线接收到各种各样的电磁波。转动收音机调谐器的旋钮，可以从中选出特定的频率的信号。收音机内的电子电路再把频率信号从中取出来，进行放大，送到扬声器里。扬声器把音频电信号转换成声音，我们就听到广播电台的节目了。接收过程（4）利用移动电话发射和接收电磁波，你几乎可以在地球的任何角落和他人进行通话。一切电磁波都具有能量。地球上大气的运动季节变化、昼夜温度起伏及生物圈的循环都源于太阳光这一电磁波提供的能量。太阳是地球上维持各种生命运动最基本的能量来源。二、电磁波能量特性的应用 叶绿素以太阳光为能量把水、二氧化碳和矿物质加工成淀粉、蛋白质和纤维素等。1.太阳光给予地球巨大的能源太阳光为人们提供生活、工作最基本的温度。太阳能及因太阳能而形成的水能、风能是重要的可再生能源。2.电磁波能量的利用 高频淬火用高频电磁波快速加热齿轮齿表，然后快速冷却，使齿表耐磨。医生用射线切割肿瘤，大大提高了手术治疗效果医生利用激光，对眼睛进行精巧的手术，来治疗近视眼伽玛刀 电磁波的应用已成为人类文明的重要标志，我们身处电磁波的海洋里，无论生产还是生活，都离不开它。三、减少电磁污染 空间中越来越多的电磁波不同程度地影响着我们的健康，给我们带来了某些伤害，已成为一种污染。研究表明，高压线，变电站、广播电台、电视发射塔。雷达站、通信基站等设施周边电磁波较为密集电磁波携带的能量也较大，是电磁污染的重灾区。1.电磁污染的重灾区2.生活中的电磁波辐射 生活环境中，计算机、电视机、微波炉等电子设备产生的电磁辐射强度也比较高，我们有必要采取一些防护措施。3.阅读课本28页说一说为减少电磁波侵害所采取的防护措施是什么？（1）为减少电磁波侵害，国家制定了相关法规和标准，限制建筑物的选址，要求住宅、办公楼与高压线，变电站、广播电台、电视发射塔、雷达站、通信基站等这些设施保持一定的距离，以保障居民的健康。（2）家用电器分散摆放，以免使家中某个位置的电磁辐射剂量过大，而使人体处于超量辐射的环境之中。（3）各种家用电器都应尽量避免长时间操作，尽量避免多种电器同时启用。（4）使用电器时，要保持一定的安全距离。离电器越远，受电磁波的侵害越小。电磁波的应用电磁波在信息方面的应用电磁波能量特性的应用减少电磁污染电磁波携带信息测量或检测工具充当信息传播的媒介高频淬火射线激光课堂小结1.我们生活在电磁波的海洋中，下列关于电磁波的说法中正确的是（）A电磁波不能在真空中传播B电磁波不能发生反射C电磁波在空气中传播时，频率越高，波长越小D电磁波只能传递声音信号，不能传递图象信号C随堂训练2.关于电磁波，以下说正确的是（）A.可见光属于电磁波，但可见光在真空中不能传播B.红外线不是电磁波，利用红外线可以进行红外拍照C.紫外线不是电磁波，利用紫外线可以消毒杀菌D.借助人造卫星，可以利用电磁波进行无线导航D3.中央电视台“芜湖月中华情”中秋晚会在芜湖成功举办晚会通过CCTV-1、CCTV-4、CCTV-9三大频道同时并机直播，观众在家中选择不同频道观看电视直播时，实际上是在改变（）A电视台发射的电磁波的波速B电视机接收的电磁波的波速C电视台发射的电磁波的频率D电视机接收的电磁波的频率D4.下列通信过程中，与电磁波的接收和发射无关的是（）A.用移动电话通话B.两位同学均用家庭固定电话相互通话C.用收音机收听歌曲D.用电视机收看电视节目B第十章 电磁波与信息技术3.改变世界的信息技术 现代通信网络已经覆盖了地球的每个角落。导入新课 现代通信网络包括卫星通信、光缆通信、移动通信等。1.常识性了解卫星通信、光缆通信、移动通信。2.了解光缆通信的原理和优点。学习目标（1）卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波进行通信的。地面站通信卫星卫星电话地面站讲授新课1.通信卫星一、卫星通信（2）通信卫星大多相对地球“静止”同步卫星三颗同步卫星可以实现全球通信 卫星通信系统由卫星和地面站两部分组成。在卫星通信中，地面站向人造地球卫星发射电磁波；卫星作为中继站，将接收到电磁波进行处理，并发送给另一个或几个地面站，或转发给另一颗卫星；接收方地面站接到卫星发来的电磁波就获得了发送方地面站传来的信息，实现了信息传递。2.卫星通信过程今日的地球已经被一张电磁波的大网严严实实地罩了起来 通过这个通信网络，地球上任何一个地方都可以将信息即时发往世界各地，在一瞬间传遍全球。中国是继苏、美、法、日之后，世界上第五个用自制火箭发射国产卫星的国家。东方红一号卫星华人民共和国19701970年4 4月2424日在酒泉卫星发射中心发射升空的第一颗人造卫星。中国试验通信卫星 1984年 4月8日中国发射第一颗试验通信卫星1.光纤与光缆 光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。三、光缆通信 光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。光缆通信：光缆（光纤）通信是光信息从光纤的一端入射后。在光纤的内壁上反复反射，直至从另一端出射。内芯外套2.光缆通信1.数字蜂窝系统移动台基站移动交换中心 当前最为普遍的手机通讯系统主要由移动台、基站和移动交换中心组成，它们形成了一个数字蜂窝系统。四、移动通信移动交换中心基站数字蜂窝系统移动台基站基站基站基站基站基站（1）移动台：就是手机或车载电话它既能发射无线电波，也能接收无线电波。（2）基站基站：就是基地台它是一种固定的无线电台地台，它可以将收到的手机信号传递到移动通讯网也可以将信号从移动通讯网传递到手机。设立基地台的原因 移动电话的体积很小，信号的发射和接收能力都非常有限，因此，它跟其他用户的通话靠这种较大的固定无线电台基地台转接。（3）移动交换中心(MSC)它是整个移动通信网络的核心，所有移动台发来的信息都要经由它分拣、处理、传递。物质、能量与信息，是人类社会生存和发展不可缺少的三大支柱。在人类文明的发展历程中，信息的生成和传播一直备受关注。提问：在我国古代信息传递的方式有哪些呢？阅读课文回答。四、信息革命与人类文明1.我国古代信息传递的方式烽火台;八百里快马;信鸽。2.近代信息传递方式1835年，美国画家莫尔斯经过苦心研究发明了第一台实用的有线电报机，使摒弃古老信息传递方式。1862年，伟大的物理学家麦克斯韦通过理论预言了电磁波的存在，德国物理学家赫兹用实验证实了麦克斯韦的预言，之后无线电报，电话、无线电广播，电视，雷达等纷至沓来。麦克斯韦和赫兹邮票现代信息传递方式互联网 庞大、快捷的计算机网络，使世界各地的人可以实现即时可视通话，人类像生活在同一个“地球村”中。今天，我们用电缆中的电流，空中的无线电波和光缆中的光波传递着信息，使天涯近若咫尺，使须臾便可知晓天下，使万卷收纳掌中，还会有怎样的奇迹值得期待？不知道，因为信息技术革命仍在继续。然而毋庸置疑，信息技术是瑰丽的现代人类文明的支柱之一。改变世界的信息技术卫星通信光缆通信移动通信信息革命与人类文明课堂小结1移动电话机的说法正确的是（）A.移动电话机只是无线电发射台 B.移动电话机只是一个无线电接收台 C.移动电话机既能发射信号，又能接收无线电信号 D.两个移动电话机之间可以直接通话，不需要通过基地台 C随堂训练2.我市目前已全面开通了4G手机通信业务使用4G手机不仅可以通话，还可以随时通过无线网络上网，且上网速度非常快，下列说法正确的是（）A.电磁波在空气中的传播速度是340m/s B.电磁波不能发生反射 C.电磁波在空气中传播时频率越高，波长越长 D.手机无线上网是利用电磁波传输数字信号 D3.随着智能手机的普及，人们的聊天方式也不断推陈出新，微信就是时下流行的一款手机语音聊天软件，语音信息进行传播是利用手机发射（）A.电磁波 B.激光 C.红外线 D.紫外 A4目前卫星通信是利用与地球同步运行的卫星，作为微波通信的中继站（信号的中转），实现全球的通信，也就是让卫星收发的电磁波覆盖整个地球，则至少需要的卫星数量是（）A2颗 B3颗 C4颗 D5颗 B