物理 第十四章 電磁波 第4節(jié) 電磁波與信息化社會(huì) 第5節(jié) 電磁波譜 新人教版選修3-4

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1、物 理選修選修3-4 人教版人教版第十四章電磁波電磁波第四節(jié)第四節(jié) 電磁波與信息化社會(huì)電磁波與信息化社會(huì)第五節(jié)第五節(jié) 電磁波譜電磁波譜了解電磁波與信息的傳遞了解電磁波與信息的傳遞知道電磁波譜及組成部分知道電磁波譜及組成部分知道無線電波、紅外線、可見光、紫外線、知道無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線、射射線的特點(diǎn)及作用線的特點(diǎn)及作用1 1課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達(dá)標(biāo)課堂達(dá)標(biāo)5 5課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)課課 前前 預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí) 信息可以通過電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸，也可實(shí)現(xiàn)無線傳輸。電磁波的頻率_，相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量_。電磁波的傳輸電磁波的傳輸越

2、高越高 越大越大 1電視廣播的發(fā)射和接收過程電磁波的應(yīng)用實(shí)例電磁波的應(yīng)用實(shí)例 2雷達(dá) (1)雷達(dá)的作用：是利用無線電波來測(cè)定_的無線電設(shè)備。 (2)雷達(dá)用的無線電波的波段屬于_。 (3)雷達(dá)確定障礙物位置的方法：通過測(cè)定微波從發(fā)射到反射回來的_來確定目標(biāo)的距離，并結(jié)合微波的_來確定目標(biāo)的位置。 3移動(dòng)電話 指通信雙方至少有一方可以_進(jìn)行信息交換的通信方式。 4因特網(wǎng) 是世界上最大的_，可以在網(wǎng)上看電影，聊天，購物，查閱各種資料，進(jìn)行遠(yuǎn)程教育，遠(yuǎn)程醫(yī)療，也可進(jìn)行網(wǎng)上會(huì)議。物體位置物體位置 微波微波 時(shí)間時(shí)間 方向和仰角方向和仰角 自由移動(dòng)自由移動(dòng) 計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng) 1概念 按電磁波的_或

3、_大小的順序把它們排列成譜，叫電磁波譜。 2按頻率由小到大的順序排列電磁波譜 無線電波，_，_，_，_，射線。電磁波譜電磁波譜波長(zhǎng)波長(zhǎng) 頻率頻率 紅外線紅外線 可見光可見光 紫外線紫外線 X射線射線 1無線電波 頻率小于_的電磁波用于通信和廣播，射電望遠(yuǎn)鏡等。 2紅外線 一切物體_紅外線。主要用途是：烘干、紅外遙感、測(cè)溫、夜視儀等。 3可見光 波長(zhǎng)在_到400 mm之間，進(jìn)入人眼能引起人的_。太陽輻射的能量絕大部分以可見光的形式向外輻射，是地球萬物的能源。不同電磁波的特性和用途不同電磁波的特性和用途300 GHz 都發(fā)射都發(fā)射 700 nm 視覺視覺 4紫外線 比可見光波長(zhǎng)_的電磁波，波長(zhǎng)范圍

4、在5 nm到_之間。主要用途是：消毒；化學(xué)作用；熒光效應(yīng)；促使人體合成維生素D。 5X射線 具有_的穿透能力。用途：透視人體、檢查金屬部件的質(zhì)量等。 6射線 是波長(zhǎng)_的電磁波，具有很高的能量，穿透能力_。主要用途：醫(yī)學(xué)上的刀技術(shù)；由于能穿透幾厘米厚的鉛板而用于探測(cè)金屬內(nèi)部的缺陷等。更短更短 370 nm 較強(qiáng)較強(qiáng) 最短最短 更強(qiáng)更強(qiáng) 從場(chǎng)的觀點(diǎn)來看電場(chǎng)具有電能，磁場(chǎng)具有磁能，電磁場(chǎng)具有_。電磁波的發(fā)射過程就是輻射_的過程。電磁波在空間傳播，_就隨著一起傳播。電磁波傳遞能量電磁波傳遞能量電磁能電磁能 能量能量 電磁能電磁能 太陽光中含有可見光、無線電波、紅外線、紫外線、X射線、射線。太陽輻射的能

5、量主要集中在_、_和_三個(gè)區(qū)域，如圖所示。太陽輻射太陽輻射可見光可見光 紅外線紅外線 紫外線紫外線 判一判 (1)雷達(dá)在能見度低的黑夜將無法使用() (2)每一部移動(dòng)電話都是一個(gè)無線電臺(tái)，同時(shí)又相當(dāng)于一臺(tái)收音機(jī)() (3)因特網(wǎng)是世界上最大的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)() (4)紅外線、X射線、射線和射線都屬于電磁波。() (5)人體每時(shí)每刻都在發(fā)射紅外線。() (6)用金屬或瓷器盛食物在微波爐中加熱效果相同。() 選一選 關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，下列說法正確的是() A紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體 B過強(qiáng)的紫外線照射能促進(jìn)維生素D的合成從而有利于人體皮膚健康 C電磁波中頻率最大的

6、是射線，最容易用它來觀察衍射現(xiàn)象 D紫外線和X射線都可以使感光底片感光 解析：X射線有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)透視人體，但紅外線穿透能力很弱，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；過強(qiáng)的紫外線照射對(duì)人的皮膚有害，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電磁波中頻率最大的是射線，波長(zhǎng)最短，最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。D 想一想 “為了您和他人的安全，請(qǐng)您不要在飛機(jī)上使用手機(jī)和手提電腦”。這句提醒警示語是乘坐飛機(jī)的游客都聽過的語言，因?yàn)橛行┛针y事故就是由于某位乘客在飛行的飛機(jī)中使用手機(jī)造成的。如圖所示是飛機(jī)上的警示標(biāo)志，1999年廣州白云機(jī)場(chǎng)飛機(jī)降落時(shí)，機(jī)上有四位旅客同時(shí)使用了手機(jī)，使飛機(jī)降落偏離了8度，險(xiǎn)些造成事故，2015年4月27日下午

7、一位旅客在飛往烏魯木齊的途中使用手機(jī)，被處于伍佰元的治安罰款。請(qǐng)問為什么在飛機(jī)上不能使用手機(jī)和手提電腦呢(包括游戲機(jī))? 答案：由于手機(jī)在使用時(shí)要發(fā)射電磁波，對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生電磁干擾，而飛機(jī)上導(dǎo)航系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，抗干擾能力不是很強(qiáng)，所以如果飛機(jī)上的乘客使用了手機(jī)，對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生電磁干擾，那么后果將十分可怕。所以，在飛機(jī)上不要使用手機(jī)和手提電腦。課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究 人類歷史經(jīng)歷了農(nóng)業(yè)社會(huì)、工業(yè)社會(huì)，現(xiàn)正在步入信息社會(huì)。在信息社會(huì)，信息作為一種重要的資源和財(cái)富，影響著人們的生活，加速了社會(huì)的運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)你的了解和理解，你認(rèn)為信息化社會(huì)有哪些特征？ 提示：信息化社會(huì)具有“四化”智能化、電子化、全球化、非群

8、體化，而且還有“四性”綜合性、競(jìng)爭(zhēng)性、滲透性、開放性。探究一電磁波與信息化社會(huì)探究一電磁波與信息化社會(huì) 1電視廣播的發(fā)射和接收過程 2了解雷達(dá) (1)雷達(dá)的原理 利用電磁波遇到障礙物發(fā)生反射的特性。 (2)確定位置的方法 已知無線電波的傳播速度為c，測(cè)出從發(fā)射無線電波脈沖到接收到反射回來無線電波的時(shí)間t，就可由公式2sct確定被測(cè)物體的距離，再根據(jù)無線電波的方向和仰角，便可以確定被測(cè)物體的位置了。 (3)構(gòu)造及特點(diǎn) 一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置(顯示器)、電源、用于控制雷達(dá)工作和處理信號(hào)的計(jì)算機(jī)以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成。 雷達(dá)既是無線電波的發(fā)射端，又是無線電波的接收端； 雷達(dá)使用的

9、無線電波是直線性好、反射性能強(qiáng)的微波波段； 雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的無線電波，即脈沖，每次發(fā)射時(shí)間短于1 s，兩次發(fā)射的時(shí)間間隔約為0.1 ms； 障礙物的距離等情況都由顯示器直接顯示出來。 (4)應(yīng)用 探測(cè)飛機(jī)、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo)；可以用于導(dǎo)航；天文學(xué)上研究星體；在氣象上可以用于探測(cè)臺(tái)風(fēng)、雷雨、烏云。(多選)下列說法中正確的是( ) A攝像機(jī)實(shí)際上是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置 B電視機(jī)實(shí)際上是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)的裝置 C攝像機(jī)在1s內(nèi)要傳送25張畫面 D電視機(jī)接收的畫面是連續(xù)的 解題指導(dǎo)：因?yàn)橛^看電視的直覺告訴我們電視畫面是連續(xù)的，從而得出錯(cuò)誤結(jié)論。實(shí)際上畫面看起來連續(xù)是因?yàn)楦鼡Q迅速和視覺

10、暫留效應(yīng)。ABC 解析：通過攝像機(jī)攝到景物的光信號(hào)，再通過特殊裝置(掃描)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，在1s內(nèi)要傳送25張畫面；電視機(jī)通過顯像管將接收到的電信號(hào)再轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，最后還原為景物圖像，每秒要接收到25張畫面，由于畫面更換迅速和視覺暫留，我們感覺到的便是活動(dòng)的圖像，所以A、B、C正確。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1如圖所示是中國(guó)制造的具有“隱身能力”和強(qiáng)大攻擊力的戰(zhàn)斗機(jī)“殲31”隱形飛機(jī)的原理是：在飛機(jī)研制過程中設(shè)法降低其可探測(cè)性，使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊。根據(jù)你所學(xué)的物理知識(shí)，判斷下列說法中正確的是()B A運(yùn)用隱蔽色涂層，無論距你多近的距離，即使你拿望遠(yuǎn)鏡也不能看到運(yùn)用隱蔽色涂層，無論距你多近的距離，即使

11、你拿望遠(yuǎn)鏡也不能看到它它B使用吸收雷達(dá)電磁波材料，在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很使用吸收雷達(dá)電磁波材料，在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)弱，很難被發(fā)現(xiàn) C使用吸收雷達(dá)電磁波涂層后，傳播到復(fù)合金屬機(jī)翼上的電磁波在機(jī)翼上不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 D主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣尾管等因?yàn)楦邷厝菀桩a(chǎn)生紫外線輻射的部位采取隔熱、降溫等措施，使其不易被對(duì)方發(fā)現(xiàn)和攻擊 解析：雷達(dá)向外發(fā)射電磁波，當(dāng)電磁波遇到飛機(jī)時(shí)就要發(fā)生反射，雷達(dá)通過接收反射回來的電磁波，就可以測(cè)定飛機(jī)的位置，所以要想降低飛機(jī)的可探測(cè)性，可以使用吸收雷達(dá)電磁波的材料，在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)，選項(xiàng)B正確。 無線電

12、波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線合起來便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電滋波譜。如圖所示是按波長(zhǎng)由大到小(頻率由小到大)順序排列的電磁波譜。探究二各種電磁波的共性和個(gè)性的比較探究二各種電磁波的共性和個(gè)性的比較電磁波譜中的各部分有沒電磁波譜中的各部分有沒有嚴(yán)格的分界線？有嚴(yán)格的分界線？提示：提示：沒有。沒有。 1共性 (1)它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒有絕對(duì)的意義。 (2)都遵守公式vf，它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄3.0108m/s。 (3)它們的傳播都不需要介質(zhì)。 (4)它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。 2個(gè)性 (1)不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同

13、，表現(xiàn)出不同的特性，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長(zhǎng)越短穿透能力越強(qiáng)。 (2)同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大折射率越大，速度越小。 (3)產(chǎn)生機(jī)理不同無線電波無線電波振蕩電路中電子周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振蕩電路中電子周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生紅外線、可見光和紫外線紅外線、可見光和紫外線原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生X射線射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生射線射線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生原子核受激發(fā)后產(chǎn)生 (4)用途不同 無線電波用于通信和廣播，紅外線用于加熱和遙感技術(shù)，紫外線用于殺菌消毒。X射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的X光照

14、片。射線用于檢查金屬部件的缺陷等。下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象。請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這些現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上。 (1)X光機(jī)_； (2)紫外線燈_； (3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好。這里的“神燈”是利用_。 A光的全反射B紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用 C紫外線具有殺菌消毒作用DX射線有很強(qiáng)的貫穿能力 E紅外線具有顯著的熱作用F紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，易發(fā)生衍射D C E 解題指導(dǎo)：電磁波在生產(chǎn)、生活和國(guó)防科技等方面應(yīng)用廣泛，聯(lián)系實(shí)際的試題較多，要提高自己運(yùn)用知識(shí)的能力。應(yīng)該留心自然中、生活中、現(xiàn)代技術(shù)中應(yīng)用了什么物理現(xiàn)象和規(guī)律，這是解決這種類型題目的關(guān)鍵

15、。 解析：(1)X光機(jī)是用來透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較強(qiáng)穿透能力的電磁波，但又不能對(duì)人體造成太大的傷害，因此采用了X射線。 (2)紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用。 (3)“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的光能使鈔票上的熒光物質(zhì)發(fā)光，電視機(jī)、空調(diào)的遙控器發(fā)出的光能控制電視機(jī)、空調(diào)的工作狀態(tài)。對(duì)于它們發(fā)出的光，以下判斷正確的是() A它們發(fā)出的都是紅外線 B它們發(fā)出的都是紫外線 C驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的是紅外線，遙控器發(fā)出的是紫外線 D驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的是紫外線，遙控器發(fā)出

16、的是紅外線 解析：紫外線有較強(qiáng)的熒光作用，能使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光，故驗(yàn)鈔機(jī)發(fā)出的是紫外線；紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，容易發(fā)生衍射，故能很方便地遙控家用電器。D正確。D 素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升 (1)電磁波在空中的傳播速度可認(rèn)為等于真空中的光速c，根據(jù)雷達(dá)熒光屏上發(fā)射波形和反射波形間的時(shí)間間隔，可求得偵察距離。 (2)根據(jù)發(fā)射無線電波的方向和仰角，確定被偵察物體的位置。 (3)雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔內(nèi)傳播距離的一半。雷達(dá)偵察問題的解決方法雷達(dá)偵察問題的解決方法某高速公路自動(dòng)測(cè)速儀裝置如圖1所示，雷達(dá)向汽車駛來方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波，每次發(fā)射時(shí)間約為百萬分之一秒，兩次發(fā)射時(shí)間間隔為t。當(dāng)雷達(dá)向汽車發(fā)射無線電波時(shí)，在指示器熒光屏上呈現(xiàn)出一個(gè)尖波形；在收到反射回來的無線電波時(shí)，在熒光屏上呈現(xiàn)第二個(gè)尖形波。根據(jù)兩個(gè)波的距離，可以計(jì)算出汽車距雷達(dá)的距離，根據(jù)自動(dòng)打下的紙帶如圖2所示，可求出該汽車的車速，請(qǐng)根據(jù)給出的t1、t2、t、c求出汽車車速表達(dá)式。