高二物理电磁波及其应用.ppt

高中物理新人教版 选修-系列课件 第四章 电磁波及其应用 4.1电磁波的发现 教学目标 知识与能力： 1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场 产生电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁 场相互联系形成同一的电磁场。 了解电磁场在空间传播形成电磁波。 了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中 的贡献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。 教学重点： 理解麦克斯韦电磁场理论；电磁场在空间传播形成电磁 波 教学难点： 电磁场在空间传播形成电磁波 （1）变化的磁场产生电场 均匀变化的磁场产生稳定的电场 、麦克斯围电磁场理论 E t O B t O （1）变化的磁场产生电场 振荡磁场产生振荡电场 、麦克斯围电磁场理论 t B O E O t 正弦曲线 振荡磁场 振荡电场 E与B 频率相同 、麦克斯围电磁场理论 （2）变化的电场产生磁场 （2）变化的电场产生磁场 均匀变化的电场产生稳定的磁场 、麦克斯围电磁场理论 B t O E t O （2）变化的电场产生磁场 振荡电场产生振荡磁场 、麦克斯围电磁场理论 t E O B O t 正弦曲线 振荡电场 振荡磁场 B与E 频率相同 1、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正 确的是（ ） A、磁场在周围一定产生电场 B、电场在周围一定产生磁场 C、变化的磁场在周围产生电场 D、变化的电场在周围产生磁场 例与练 变化的磁场（电场） 产生电场（磁场） 2、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正 确的是（ ） A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场 B、变化的磁场在周围产生变化的电场 C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场 D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场 例与练 均匀变化的磁场（电场）产 生恒定的电场（磁场） 3、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中不 正确的是（ ） A、振荡的磁场在周围产生恒定的电场 B、振荡的磁场在周围产生均匀变化的电场 C、振荡的电场在周围产生不同频率的振荡磁场 D、振荡的电场在周围产生同频率的振荡磁场 例与练 振荡磁场（电场）产生同频 率的振荡电场（磁场） （1）麦克斯韦预言电磁波的存在： 2、电磁波 振荡电场和振荡磁场交替产生，由近及 远地传播，形成电磁波。 （1）麦克斯韦预言电磁波的存在： 2、电磁波 振荡电场和振荡磁场交替产生，由近及 远地传播，形成电磁波。 （2）赫兹用实验证实电磁波的存在： 2、电磁波 令人振奋的电火花 （3）电磁波可以在真空中传播。 2、电磁波 传播速度为： （4）电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、 多普勒效应和偏振现象。 c=310 8m/s （5）电磁波有能量。 4、关于电磁波，下列说法中正确的是 （ ） A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发 ，由产生处向远处传播形成电磁波 B、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向 远处传播形成电磁波 C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直 ，且与传播方向互相垂直 D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现 象 例与练 电磁波是横波 5、比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是 （ ） A、电磁波和机械波都可以在真空中传播 B、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式 C、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射 、偏振现象 D、电磁波和声波都是纵波 例与练 机械波只能在介质中传播 电磁波是横波， 声波是纵波 4.2电磁波谱 教学目标 知识与能力： 1、掌握波长、频率和波速的关系。知道电磁波在真空 中的传播速度跟光速相同，即c=3108/。 2、了解电磁波谱是有无线电波、红外线、可见光、紫 外线、x射线、射线组成的，能够知道它们各自的特点 与主要应用。 3、了解电磁波具有能量。了解太阳辐射大部分能量集 中的波长范围。 4、了解寻找地外文明的主要历史和当前的进展，激发 学生探索地外未知生命的热情，增加求知欲。 教学重点：波长、频率和波速的关系。各波段的特点与 主要应用。 教学重点：各波段的特点与主要应用。 一、波长、频率和波速 1.波长:相邻的两个波峰(或波谷)之间的距离( 单位:m) 2.频率:在1s内传播完整波长的个数 3.波速:用来描述波传播快慢的物理量 三者关系:波速=波长 频率 即:或 二、电磁波谱 1.概念:按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们 排列 成谱 频率逐渐增大 不同的电磁波由于具有不同的频率,才具有不同的特性 从左向右频率逐渐增大，波长逐渐减小 、无线电波 范围：波长大于1mm，频率小于3GHz 应用：广播、电视、天体物理研究，微波炉 中的微波也是无线电波 4、红外线 范围：波长比无线电波短，比可见光长 特点：红外线具有热效应，任何物体都能 辐射红外线，温度越高，红外辐射越强 ） 应用：红外线遥感遥控红外线加热 5、可见光 波长范围：400nm-700nm 包含七种颜色的色光：红、橙、黄、绿、蓝 、聢、紫 作用：引起人眼视觉 6、紫外线 波长范围：5nm-400nm 特征：具有较大的能量 应用：杀菌促进钙的吸收防伪（例：验 钞机） 危害 ：过量的紫外线照射会伤害眼睛和皮肤 7、x射线和射线 范围：波长比紫外线更短 x射线应用：检查人体内部器官金属探 伤安检） 射线应用：杀死癌细胞金属探伤 三、电磁波的能量 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通 过实验证实了电磁波的存在，这说明电磁 波是一种客观存在的物质 例：我们可以利用微波对食物进行加热， 光是一种电磁波，太阳光照射到我们身上 ，我们感觉到身体热起来，我们的收音机 能够受到广播电台的声音，那是因为电台 发射的电磁波在收音机的天线里感应出了 电流。这种种现象说明电磁波具有能量 四、太阳辐射 1.太阳辐射中包含无线电波、红外线、可见 光、紫外线、x射线、射线 2.能量集中在可见光、红外线、紫外线三个 区域 3.波长在黄绿光的辐射能量最强 ,人眼对黄 绿光感受最强 1关于电磁场理论，以下说法正确的是：( ) A在电场周围一定会产生磁场 B任何变化的电场周围空间一定会产生变化 的磁场 C均匀变化的电场会产生变化的磁场 D周期性变化的电场会产生周期性变化的磁 场 D 五、巩固练习 2. 以下有关在真空中传播的电磁波的说法正 确的是 ( ) A频率越大，传播的速度越大 B 频率不同，传播的速度相同 C频率越大，其波长越大 D 频率不同, 传播速度也不同 B 3关于电磁波的下列说法，不正确的是（ ） A.电磁波可以在真空中传播 B. 电磁波不能在空气中传播 C. 麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的 存在 D. 赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在 B 3. 在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射 线（射线）三个波段的频率大小关系是 ( ) A红外线的频率最大，可见光的频率最 B伦琴射线的频率最大，红外线的频率最 小 C可见光的频率最大，红外线的频率最 D伦琴射线频率最大，可见光的频率最小 B 4. 关于紫外线，下列说法中正确的是 ( ) A一切物体都会发出紫外线 B紫外线可用于无线电通讯 C紫外线有较高的能量，足以破坏细胞中 的物质 D在紫外线照射下，所有物质会发出荧光 C 4.3电磁波的 发射和接收 教学目标 知识与能力： 1、了解无线电广播发射和接收技术中，调制、调幅、 调频、调谐、解调的含义。 2、了解电视摄像管的基本结构以及电视广播发射和接 收过程。 3、了解移动通信就的基本过程。了解基站的作用。 4、了解通信技术的发展对人类文明的促进作用。 教学重点： 有效地辐射电磁波的条件；电磁波发射方式 ；无线电 波的接过程 教学难点： 无线电波的接过程 一、无线电波的发射 1、振荡器：能产生频率很高的交变电流的器件。 2、载波：振荡器产生的高频交变电流，是用来携带声 音、图象等信息的，叫做载波。 3、调制：把信息加到载波上，使载 波随信号而改变的技术叫调制。 4、调制的两种方式： 调幅和调频 。 5、调幅波：高频载波的振幅随信号 而改变叫调幅波。 中波和短波波段的无线电广播， 微波段的电视广播的图象信号使用。 演示实验： 用示波器观察调幅波。 一、无线电波的发射 6、调频波：高频载波的振频率随信号而改变叫调频波。 二、无线电波的接收 1、调谐：从众多的电磁波中选出所 要的电台的技术叫做调谐。 2、解调：从接收的载波中将声音、 图象等信息“取”出来叫做解调 。 调频波优点： 振幅不变，抗干扰能力强，失真较小 。 缺点：接收机结构复杂，服务半径比较小。 三、电视 摄像机、摄像管，扫描， 扫描一帧要0.04s，1s内送25帧 图象。 除了图象信号外，还有伴音信号 。 四、移动通信 每个移动电话都是一个电磁波发射器，它通过电 磁波把你讲话的信息发射到空中，同时它又是一个电 磁波接收器，在空中捕获电磁波，使你得到对方讲话 的信息。 手持移动电话的体积很小，发射功率不大。它的 天线也很简单，灵敏度不高。因此，手机通话时要靠 强大的固定无线电台转接。这种固定的无线电台叫做 基站。城市高大建筑物上、农村有的山头上，常常可 以看到移动通信基站的天线。 小结 一、无线电波的发射 1载波：携带声音、图象等信息的高频交变 电流， 叫做载波。 2调制：把信息加到载波上，使载波随信号 而改变的技术叫调制。 3调幅波：高频载波的振幅 随信号而改变叫调幅波。 4、调频波：高频载波的振频 率随信号而改变叫调频波 小结 二、无线电波的接收： 1、调谐：从电磁波中选出所要的信号的技术叫做调谐 2、解调：从载波中将声音、图象等信息“取”出叫解 调。 三、电视 扫描一帧要0.04s，1s内送25帧图象 四、移动通信 手机同时是电磁波发射器和接收器。要靠强大的固 定无线电台（基站）转接。 无线电技术中使用的电磁波叫无线电波，无线电波的波长 从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个 波段，如下表所示： 波段波长频率传播方式主要用途 长波 30000m 3000m 10kHz100kHz地波 超远程无线电 通信和导航 中波3000m200m100kHz1500kHz 地波和天 波 调幅（AM）无 线电广播、电 报、通信 中短波200m50m1500kHz6000kHz 短波50m10m6MHz30MHz天波 微 波 米波 （VHF ） 10m1m30MHz300MHz 近似直线 传播 调频（FM）无 线电广播、电 视、导航 分米波 （UHF ） 1m0.1m300MHz3000MHz 直线传播电视、雷达、 导航 厘米波10cm1cm 3000MHz 30000MHz 毫米波10mm1mm 30000MHz 300000MHz 课堂练习和课外作业 课堂练习： P89 问题与练习 1-4 课外作业： 作业本P47 1-5 选修1-1 第四章 电磁波及其应用 问题与练习三 电磁波的发射和接收 1答： 调制：把信息加在载波上，就是使载波随信号改变，这 种技术叫调制。 调幅：使高频载波的振幅随信号改变，这种调制叫调幅。 调频：使高频载波的频率随信号改变，这种调制叫调频。 调谐：转动收音机旋纽选择电台，实际上是在选择电波进行 调谐。 解调：要得到所需要的信息，必须从高频信号电流中把“信号” 取出来，这就是进行解调。 2答：调幅波是在载波波形的基础上迭加了低频信号，调幅波 的形状是上下对称的，以低频信号作为包络，载波的高频信号 被包含在低频信号的包络中。 3答： 甚高频（VHF）频率30MHz300MHz，波长1m10m 。 超高频（UHF）频率300MHz3GHz，波长0.1m1m。 4.4信息化社会 教学目标 知识与能力： 了解常见传感器及其应用，体会传感器的应用 给人们带来的方便。 了解信息的拾取、信息的传递、信息的处理、 信息的记录的基础知识。 了解信息时代给人们的生活和工作方式带来哪 些变革。 教学重点：传感器及其应用；信息的拾取、信 息的传递、信息的处理、信息的记录的基础知 识。 教学难点：传感器及其应用 一、信息的拾取和传感器 1、人的五种感觉：视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉 。 2、传感器：将其他各种信号转变为电信号的仪器 3、传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官 4、人的感觉器官和 对应的传感器图 5、使用广泛： 许多地方需要传感 器。 传感器的使用，使 我们的生活更加方 便、安全和舒适。 一、信息的拾取和传感器 6、介绍几种传感器： （1）双金属温度传感器 ： 两种不同热膨胀系数的金 属片贴合在一起，温度变 化时，两种金属片伸长不 一样而发生弯曲。例日光 灯启动器。 例：电容式压 力传感器 、 电容式话筒 （2）光敏电阻传 感器 （3）压力传感器 二、信息的传递 1、利用纸和印刷术传递 ： 2、利用电来传递 ： （1）电磁波：无线传输 （2）电缆、光缆：有线传输或无线传输。 3、信息的传递的途径：P91图4.4-7.见下页 三、信息的处理和数字通信 1、模拟信号：对着话筒讲话，话筒输出音频信号， 音频信号电流（或电压）是随着声振动而变化的， 电信号在“模拟”着声信号，叫做模拟信号。 三、信息的处理和数字通信 2、数字信号：电报的工作方式不同，它只有点“” 与画“”，不同点与画的组合，代表不同的意 思。电报的信号弹是一种数字信号 3、数字信号的优点：（1）抗干扰能力强、容易加密 ，（2）便于用计算机处理。（3）此外，不仅声音 ，图象和各种其他数据都可以变成数字信号。因此 同一条通信线路可以综合传输声音、图象和各种数 据。 四、信息的记录 存储容量声迅速增加，存储和读取的速度大提 高，可靠性也不断增强。 信息加密、防病毒接受挑战。 小结 一、信息的拾取和传感器 1人的五种感觉：视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉 。 2、传感器：将其他各种信号转变为电信号的仪器 3、传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官 4几种传感器：双金属温度传感器 ，光敏电阻传 感器，压力传感器（电容式压力传感器 、电容式 话筒）等