25春沪科版九年级下册物理教学设计 第十九章 第二节 让信息“飞”起来

第二节让信息“飞”起来

教学目标

知识目标1.知道波长、频率和波速的关系,可以进行简单的计算。2.知道光是电磁波,记住电磁波在真空中的传播速度。3.了解波在信息传播中的作用。能力目标培养学生收集信息、处理信息的能力。素养目标培养学生严谨认真的科学态度和锲而不舍的科学精神,培养他们团结协作、相互学习的良好品质。

教学重难点

教学重点1.知道波长、频率和波速的关系;了解波在信息传播中的作用。2.知道光是电磁波;知道电磁波在真空中的传播速度。教学难点理解并掌握波长、频率和波速的关系。

教学过程

一、新课导入我们每天听收音机或看电视,也没有电线直接通向电台或电视台。可见,这些都不是用电线来传播电信号的,我们称作“无线电通信”。那么,无线电通信是怎样传输信号的呢?信息是怎样“飞”起来的呢?二、教学步骤探究点1电磁波[阅读课本]P181“电磁波”[思考]你知道在我们的生产生活中哪些是电磁波吗?[提示]γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等。[思考]阅读P181“图19-10电磁波谱及电磁波的主要用途”,你知道电磁波有哪些应用吗?[提示]用于通信的无线电波只是电磁波的一种。除此之外,还有γ射线做手术、X射线拍片、紫外线消毒、红外线遥控器等。[归纳提升]我们能收看电视、收听广播以及接收手机信号等,是因为我们生活在电磁波的海洋里,电磁波将我们联结在一起。[习题]下列过程中不能产生电磁波的是 ()A.打开或者关闭电灯时B.电炉子在关闭状态时C.电冰箱的电路接通或断开时D.电饭锅从加热状态自动跳到保温状态时[分析]打开或者关闭电灯时,电冰箱的电路接通或断开时,电饭锅从加热状态自动跳到保温状态时都有变化的电流,都有电磁波的产生;而电炉子在关闭状态时,电路处于断路状态,没有电流的变化,因此没有电磁波的产生。[答案]B[习题]阅读以下材料,回答相关问题。1946年,美国雷声公司的研究员斯潘瑟在一个偶然的机会,发现微波熔化了糖果。1947年,第一台微波炉问世。微波炉的主要部件是磁控管,当磁控管以2450MHz的频率发射出微波时,放在微波炉内食物中的水分子随之发生高频振荡。微波是一种电磁波。微波碰到金属会发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它;微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,但不会消耗能量;而对于含有水分的食物,微波不但不能透过,其能量反而会被吸收,微波能进入食物达5cm深,并使食物中的水分子也随之运动,水分子间相互碰撞、摩擦而生热,因此食物被加热。微波炉正是利用这一原理对食物进行加热的。在利用微波炉给食物加热的过程中,水分子有着不可替代的作用。一般食物是由大分子构成的,微波对大分子运动的影响不明显,而水分子的质量相对较小,且构成比较特殊:两个氢原子处于氧原子的同一侧,使得水分子的电极性在整体上看来具有不对称性。在变化的电磁场中,水分子的电极方向会随着电磁场的变化不断变化,进而引发水分子的运动。不同水分子间的相互碰撞会释放出热量,达到对食物加热的效果。用普通炉灶蒸煮食物时,热量总是从食物外部逐渐进入食物内部。而用微波炉烹饪食物时,热量直接深入食物内部,所以用微波炉烹饪食物的速度比普通炉灶快4至10倍,热效率高达80%以上。目前,其他各种炉灶的热效率无法与它相比。(1)跟可见光相似,微波也是一种。

(2)微波炉的金属外壳(选填“能”或“不能”)防止炉腔内的微波外泄。

(3)使水分子剧烈振动的能量来自微波,使食物升温的能量来自。

(4)用微波炉烹饪食物速度快、效率高的原因是。

[分析](1)微波炉使用的微波是一种电磁波。(2)微波炉的金属外壳对电磁波有屏蔽作用,能有效地防止电磁波泄漏影响人的身体健康。(3)使水分子剧烈振动的能量来自微波,使食物升温的能量来自水分子。(4)用微波炉烹饪食物速度快、效率高的原因是热量直接深入食物内部。[答案](1)电磁波(2)能(3)水分子(4)热量直接深入食物内部探究点2波的特征[阅读课本]P182“波的特征”[思考]物理学中,常用哪几个物理量来描述波的特征?[提示]所有的波都具有波速、波长和频率,电磁波也一样。[思考]波速是描述波的什么特征呢?[提示]波速是用来表示波的传播快慢的物理量,不同的波一般有着不同的波速。电磁波在真空中的传播速度是c=3×108m/s。[思考]电磁波的波速总是3×108m/s吗?[提示]在同种介质中,电磁波的波速是一定的,不同介质中传播速度会改变。电磁波在空气中的传播速度接近在真空中的传播速度,即3×108m/s。[思考]什么是波峰和波谷,与波长有什么联系?[提示]波峰是指波在一个波长的范围内波幅的最大值,与之相对的最小值则被称为波谷。如图所示,突起的最高点就是波峰,陷下的最低点就是波谷。相邻两个波峰或波谷间的距离叫做波长,单位:m。[思考]不同的波每秒向外传播的波长数一般不同,物理学中用什么物理量来描述这一特征的呢?[提示]波的变化有周期性,物理学中用频率描述波的这一特征。[归纳提升]频率为波周期性变化的次数与时间之比。单位:Hz、kHz、MHz。换算关系:1kHz=103Hz,1MHz=103kHz=106Hz[思考]波速、波长与频率三者间有联系吗?[提示]波速相当于人行走的速度,波长相当于人一步的距离,频率相当于人每秒钟迈出多少步。[小结论]用c表示波速,用λ表示波长,用ν表示频率,则三者间的关系式为:c=λν[归纳提升]在真空中电磁波的波速一定,所以电磁波的频率与波长成反比关系。波长越长,频率越低;反之,波长越短,频率越高。[思考]电磁波对人体有没有危害呢?[提示]电磁波会导致继大气污染、水质污染和噪声污染之后的第四大污染——电磁污染。[习题]电磁波是一个大家族,如图是它们的家族谱。对电磁波的认识,下列说法正确的是 ()A.红外线比蓝光波长长B.在真空中,γ射线传播速度最快C.验钞机利用红外线来工作D.无线电波与X射线的传播一定需要介质[分析]由题图可知,红外线的频率低于蓝光的频率,根据c=λν可知,在速度相同的情况下,频率越小,波长越长,则红外线的波长大于蓝光的波长;真空中各种电磁波的传播速度相同;验钞机利用了紫外线来工作;无线电波与X射线都属于电磁波,传播不需要介质。[答案]A[习题]某手机网络频率范围是1920~1935MHz,下列说法正确的是 ()A.1920MHz的电磁波波长比1935MHz的短B.1920MHz的电磁波不能在没有空气的月球上传播C.1920MHz的电磁波在真空中传播的速度比1935MHz的慢D.1920MHz和1935MHz的电磁波在真空中传播的速度相同[分析]电磁波频率越高,波长越短,频率越低,波长越长,1920MHz的电磁波波长比1935MHz的长;1920MHz的电磁波能在没有空气的月球上传播;1920MHz的电磁波在真空中传播的速度与1935MHz的传播速度相同。[答案]D[习题]研究表明,当空气中颗粒的直径越接近可见光的波长(波在一个周期内传播的距离叫做波长),颗粒对光的“消光”能力就越强。空气中PM2.5颗粒是灰霾天能见度降低的主要原因。若可见光的频率约为7.5×1014Hz,则可以推算出PM2.5中对能见度造成较大影响的颗粒直径与下列哪一个值最接近 ()A.2.5μm B.4μm C.0.4μm D.6μm[分析]由c=λν可得,空气中PM2.5颗粒的直径d=λ=cν=3×108m/s7.[答案]C[习题]我们常听说某电视台利用某频道进行广播,这里所说的频道是什么意思呢?原来不同的电视台使用不同的射频范围进行广播,以免互相干扰;这一个个不同的射率范围就叫做频道。下表是我国电视频道的划分情况:我国电视频道的划分频道号12…6…68射率范围/MHz48.5~56.556.5~64.5…167~175…950~958请你根据上述材料,解答下面的问题:(1)某电视台转播的体育电视节目频道号是3,那么它的射频范围是(填字母)。

A.56.5~64.5MHzB.167~175MHzC.64.5~72.5MHzD.72.5~80.5MHz(2)第13频道至68频道属于微波中的“分米波”,试着计算出第68频道的波长范围,分析这个称呼的原因是。

[分析](1)从表格信息可以看出,频道号是连续的,频率也是连续的,且每一频道号的频率范围之差相同都是8MHz;因此频道号是3时,射频的最小值与频道号是2时的最大频率相同是64.5MHz,其射频的最大值是64.5MHz+8MHz=72.5MHz。(2)频率范围是950~958MHz,根据c=λν可得,λ1=cν1=3×108m/s950×106Hz≈0.[答案](