《高中物理 第6章 電磁波與信息時代 第1節(jié) 電磁波載息傳萬里教師用書 魯科版選修1-1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第6章 電磁波與信息時代 第1節(jié) 電磁波載息傳萬里教師用書 魯科版選修1-1（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第1節(jié)　電磁波載息傳萬里 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.知道電磁波可分為γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線和無線電波．知道無線電波的波長范圍． 2.知道無線電波的三種傳播方式，即地波、天波和空間波傳播，了解三種傳播方式的不同特點(diǎn)． 3.了解并能列舉無線電波的常見應(yīng)用． 4.知道電磁輻射的危害性. 1.電磁波譜、電磁波的三種傳播方式．(重點(diǎn)) 2.電磁波的傳播．(難點(diǎn)) 電磁波譜 1.基本知識 (1)把電磁波按波長(或頻率)按照一定順序排列成的譜線稱為電磁波譜． (2)波長和頻率是描述電磁波的兩個基本物理量，對某一電磁波兩者成反比． (3)按照波長由小到大的順序排列，電磁波可分為γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線和無線電波．可見光只占電磁波譜中很小的一部分． (4)無線電波：在電磁波譜中，波長大于1_mm范圍屬于無線電波．無線電波按其波長由小到大又可分為微波(波長10－3～10 m)、短波(波長10～50 m)、中短波(波長50～200 m)、中波(波長200～3 000 m)和長波(波長3 000～30 000 m)． 2．思考判斷 (1)在電磁波家族中，γ射線的頻率最高．(√) (2)電磁波是看不見的，可見光不屬于電磁波．() 無線電波的傳播及應(yīng)用 1.基本知識 (1)地波：沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波稱為地波．長波和中波靠地波傳播．無線電波的波長越長(即頻率越低)，地面的吸收越?。? (2)天波：靠大氣中電離層的反射傳播的無線電波稱為天波．天波適合長波、中波和短波，但電離層對中波和長波的吸收太強(qiáng)，因此天波最適合短波的傳播． (3)空間波：像光束那樣沿直線傳播的無線電波稱為空間波．遠(yuǎn)距離傳播要借助中繼站．適合于微波和超短波． (4)無線電廣播、電視：應(yīng)用于無線電廣播的電磁波的波段有長波、中波和短波；應(yīng)用于電視的無線電波段是微波． (5)雷達(dá)：雷達(dá)是利用無線電波測定物體位置的無線電設(shè)備，傳統(tǒng)的雷達(dá)的工作波長為1 m，屬于微波波段．隨著科技的發(fā)展，微波已進(jìn)入諸多領(lǐng)域，像微波遙感遙測、海上救援等． 2．探究交流 當(dāng)你走在路上或坐在汽車?yán)?，手持移動電話向千里之外的親友發(fā)出問候，介紹你的學(xué)習(xí)、生活、見聞的時候，當(dāng)你從電話屏幕中見到親友的時候，你想知道這聲音和影像是怎樣傳送的嗎？ 【提示】　麥克斯韋電磁場理論認(rèn)為，變化的電場周圍能產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍能產(chǎn)生電場，電場和磁場相互交替，形成電磁場，電磁場向外傳播就形成了電磁波，在電磁波中加載上聲音、圖像等信號就可以傳播出去. 電磁輻射的危害 1.基本知識 (1)電磁輻射造成導(dǎo)航系統(tǒng)、醫(yī)療信息系統(tǒng)、工業(yè)過程控制和信息傳輸系統(tǒng)失控，它干擾廣播、電視收聽，甚至直接危害人體健康． (2)人體長時間接收過量的電磁波輻射后，會出現(xiàn)頭痛、頭暈、疲倦無力等癥狀．輻射強(qiáng)度越大，頻率越高，距離越近，接觸時間越長，對人體的危害也就越大． 2．思考判斷 (1)目前，電磁輻射是造成公害的主要污染物之一．(√) (2)聆聽音響時，會因手機(jī)的使用而造成不愉快的感覺．(√) 對電磁波的理解 【問題導(dǎo)思】　 1．電磁波的波長、波速和頻率滿足怎樣的關(guān)系？ 【提示】　v＝λf. 2．電磁波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，不變的量是誰？ 【提示】　頻率． 1．定義 物理學(xué)中把電磁波按波長(或頻率)按照一定的順序排列成的譜線稱為電磁波譜． 2．按波長由小到大的順序：γ射線、X射線、紫外線，可見光、紅外線、無線電波． 3．特征 (1)波速：任何電磁波在真空中傳播的速度都等于光速c＝3108 m/s，在其他介質(zhì)中的波速小于3108 m/s. (2)波長：電磁波在一個周期內(nèi)傳播的距離． (3)頻率：電磁波從一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)，頻率不變． (4)波長、頻率、波速的關(guān)系：v＝λf，即電磁波的波速一定時，頻率與波長成反比． 　 電磁波的頻率與發(fā)射電磁波的裝置有關(guān)，與介質(zhì)無關(guān)，故頻率不變，電磁波的波速與介質(zhì)有關(guān)，在水中的波速小于真空中的波速，由v＝λf得，同一電磁波在水中的波長應(yīng)小于真空中的波長． 　關(guān)于電磁波的說法中，正確的是(　　) A．不同頻率的電磁波在真空中的傳播速度不同 B．不同頻率的電磁波波長不同 C．頻率高的電磁波其波長較長 D．電磁波的頻率由接收電路的接收裝置決定 【解析】　電磁波的頻率由發(fā)射電路的發(fā)射裝置決定，D錯誤．不同頻率的電磁波在真空中的傳播速度是相同的，都等于光速c＝3108 m/s，故A錯誤．由v＝λf得，頻率不同的電磁波，波長也不同，B正確，且頻率與波長成反比，C錯誤． 【答案】　B 1．下列說法正確的是(　　) A．頻率越高的電磁波傳播速度越大 B．波長越短的電磁波傳播速度越大 C．頻率越高的電磁波，波長越短 D．波長不同的電磁波，頻率不同，因此速度不同 【解析】　電磁波在真空中的傳播速度與頻率和波長均無關(guān)，A、B、D均錯誤，電磁波的頻率和波長成反比，C正確． 【答案】　C 電磁波的傳播及應(yīng)用 【問題導(dǎo)思】　 1．電磁波有哪三種傳播方式？ 【提示】　地波、天波、空間波． 2．雷達(dá)有哪些用途？ 【提示】　測距、定位． 1．無線電波三種傳播方式的比較 傳播 方式 概念 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用波段 地波 沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波 比較穩(wěn)定 傳播過程中消耗部分能量 長波段和中波段 天波 靠大氣中電離層的反射傳播的無線電波 受地面障礙的影響較小 傳播不穩(wěn)定 短波 空間 波 像光束那樣沿直線傳播的無線電波 受外界干擾小 不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，若進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播要借助于中繼站 微波和超短波 2.雷達(dá)的作用及工作原理 (1)雷達(dá)是利用電磁波進(jìn)行測距、定位的儀器． (2)在發(fā)射端，把電磁脈沖——持續(xù)時間很短的電磁波發(fā)射出去，如途中碰到物體，就會反射回來一部分電磁波．測定發(fā)射波與反射波之間的時間差，便可確定物體的位置． (3)如果反射脈沖信號是在發(fā)射脈沖信號后Δt的時間收到的，則目標(biāo)距離雷達(dá)為s＝cΔt.根據(jù)信號的方向和仰角，還可以確定目標(biāo)的方位． 　下列說法正確的是(　　) A．微波和超短波一般采用空間波傳播 B．視頻傳輸、移動電話一般采用地波傳播方式 C．空間波可直接傳播到很遠(yuǎn)處 D．電視和雷達(dá)的傳播方式主要是空間波，這種傳播方式在傳輸過程中受外界的干擾最小 【審題指導(dǎo)】　根據(jù)無線電波三種傳播方式的特點(diǎn)和主要適用的波段來分析． 【解析】　微波和超短波一般采用空間波傳播，由于空間波沿直線傳播，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，要進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播要借助中繼站，故A對、C錯，空間波在傳播過程中受外界干擾小，視頻傳播、移動電話、雷達(dá)等都主要采用空間波．故B錯D對，故選A、D. 【答案】　AD 無線電波在沿地面或在大氣層中傳播時，由于不同波長的無線電波衍射和波被吸收的特點(diǎn)各不相同，不同波長的無線電波在傳播方式上也各不相同，主要有地波、天波和空間波三種方式． 2．雷達(dá)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中重要的軍事裝備，若雷達(dá)向飛機(jī)發(fā)出的微波從發(fā)射到反射回來的時間為52 μs(1 μs＝10－6 s)，微波的傳播速度等于光速，則微波的傳播速度大小為______ m/s，此時飛機(jī)與雷達(dá)的距離為 ______ m. 【解析】　微波的傳播速度為3108 m/s， 從發(fā)射到接收， 微波走過的路程為s＝vt＝31085210－6 m＝15 600 m. 所以飛機(jī)與雷達(dá)距離為＝7 800 m. 【答案】　3108　7 800 【備課資源】(教師用書獨(dú)具) 網(wǎng)絡(luò)家電在我們身邊 隨著互聯(lián)網(wǎng)的日益普及，家用電器的研發(fā)和革新也開始走向了信息化，就是人們隨手可及的電視機(jī)、電話機(jī)、電冰箱等最“古老”的家電，在國外已被重新“包裝”為“網(wǎng)絡(luò)家電”，給“老古董”賦予了新的功能，成為21世紀(jì)的寵兒． 電視機(jī)接上了互聯(lián)網(wǎng)，用戶在看電視節(jié)目的同時，還可任意在互聯(lián)網(wǎng)上沖浪，并可以把與電視節(jié)目有關(guān)的網(wǎng)址下載，還可以通過E－mail傳送視頻、音頻及靜態(tài)圖像，如接上打印機(jī)，就可以把你所要的資料打印出來；網(wǎng)絡(luò)可視電話與家用電腦連接，通過聲卡軟件、麥克風(fēng)和視屏，不僅可以在網(wǎng)上可視聊天，還能通過互聯(lián)網(wǎng)拔打國際電話，而且音像清晰、收費(fèi)便宜；網(wǎng)絡(luò)信息冰箱則可通過液晶顯示屏上網(wǎng)，接收有線電視或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)信息，并可通過主頁傳遞家庭電子郵件或各類信息；網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)通過通信衛(wèi)星接收全球1 000多家廣播電臺的信號，調(diào)頻清晰，音質(zhì)優(yōu)秀，并可通過互聯(lián)網(wǎng)收聽各種綜合服務(wù)信息；凡此種種，網(wǎng)絡(luò)家電的市場真是無處不在，觸手可及. 網(wǎng)絡(luò)家電的聲勢不僅在國外浩蕩．在國內(nèi)也是同樣的日新月異．海爾集團(tuán)推出了銀灰色系列，這是海爾集團(tuán)經(jīng)過3年的潛心研發(fā)而獻(xiàn)給全國人民乃至全世界人民的高技術(shù)成果．他們的一整套網(wǎng)絡(luò)家電包括網(wǎng)絡(luò)微波爐、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)洗衣機(jī)、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)熱水器、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、可視電話等十幾個門類的近百個品種，當(dāng)你置身于海爾的家電樣板間時，如同進(jìn)入了一個信息化的社會，讓你無時無刻不感覺到高科技的存在．長虹集團(tuán)與IBM進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)交流，就“交互式寬帶多媒體信息網(wǎng)”投入商業(yè)運(yùn)作問題建立戰(zhàn)略合作，開始進(jìn)軍有線電視網(wǎng)絡(luò)；海信也隨即推出了網(wǎng)絡(luò)電腦，可通過電話遙控開機(jī)、關(guān)機(jī)，并可以隨時控制家里所有的電器是否工作． 目前，國內(nèi)外的廠商和研發(fā)機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)家電的開發(fā)，目的是讓“老家電”賦予新的生命，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)增值服務(wù)．在國際家電市場上，先進(jìn)的技術(shù)日新月異．通過互聯(lián)網(wǎng)的高速傳遞，新一輪的技術(shù)革命很快就在國內(nèi)展開．為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時代的發(fā)展，微軟公司正和一群家電軟、硬件制造商聯(lián)手，研制、開發(fā)網(wǎng)絡(luò)家電技術(shù)．據(jù)悉，微軟公司將于近年推出第一批智能型即插即用家電．家電網(wǎng)絡(luò)化已是大勢所趨，要想在風(fēng)云變幻的市場上爭得一席之地，必須提高產(chǎn)品的科技含量，順應(yīng)時代發(fā)展的潮流． 1．按頻率由大到小的順序，下列排列正確的是(　　) A．γ射線→X射線→紫外線→紅外線→可見光→無線電波 B．無線電波→紫外線→可見光→紅外線→γ射線→X射線 C．紅外線→可見光→紫外線→X射線→γ射線→無線電波 D．γ射線→X射線→紫外線→可見光→紅外線→無線電波 【解析】　對同一電磁波，其波長和頻率成反比，按波長由小到大或按頻率由大到小的順序均為：γ射線→X射線→紫外線→可見光→紅外線→無線電波，故選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 2．關(guān)于無線電波傳播方式——地波，下列說法不正確的是(　　) A．所有的無線電波都能很好地繞過幾乎所有的障礙物 B．地波傳播方式比較適合于長波段和中波段 C．無線電波的波長越長，地面的吸收就越小 D．地面的電性質(zhì)在短時間內(nèi)不會有大的改變，因此地波的傳播比較穩(wěn)定 【解析】　當(dāng)電磁波的波長大于或相當(dāng)于障礙物的尺度時，可繞過障礙物，短波和微波的繞射能力很差，故A錯，由地波的特點(diǎn)可判定B、C、D均正確． 【答案】　A 3．下列通訊工具利用微波傳播的是(　　) A．衛(wèi)星電視　　　　　　　 B．導(dǎo)航 C．無線電廣播 D．有線電話 【解析】　長波主要用于導(dǎo)航、報時，中波用于無線電廣播，短波用于電話、電報、廣播等，微波用于衛(wèi)星通信等，A正確． 【答案】　A 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測評(十七) (建議用時：45分鐘) 1．關(guān)于電磁波，下列說法正確的是(　　) A．光不是電磁波 B．電磁波需要有介質(zhì)才能傳播 C．只要有電場和磁場，就可以產(chǎn)生電磁波 D．真空中，電磁波的傳播速度與光速相同 【答案】　D 2．電視各頻道所用的傳遞圖像信號的電磁波波段屬于(　　) A．長波　　 B．中波　　　 C．短波　　 D．微波 【解析】　因?yàn)槲⒉ǘ问抢每臻g波傳播的，空間波在傳輸過程中受外界干擾最小，在視頻傳輸、移動電話等方面很適合應(yīng)用．故電視信號應(yīng)用微波． 【答案】　D 3．下列各組電磁波，按波長由長到短的正確排列是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：31870042】 A．γ射線、紅外線、紫外線、可見光 B．紅外線、可見光、紫外線、γ射線 C．可見光、紅外線、紫外線、γ射線 D．紫外線、可見光、紅外線、γ射線 【解析】　在電磁波譜中，電磁波的波長從長到短排列順序依次是：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，由此可判定選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 4．下列說法錯誤的是(　　) A．電磁波的傳播過程也是能量傳播過程 B．電磁波是一種信息 C．衛(wèi)星通信是依靠電磁波實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種方式 D．無線電廣播依靠無線電波傳播信息 【解析】　電磁波產(chǎn)生于變化的電磁場，是一種物質(zhì)，具有能量，因此，電磁波向外傳播的過程包含著能量的向外傳播，故選項(xiàng)A正確；電磁波的強(qiáng)弱、頻率的變化包含著某種信息，而電磁波本身并不是信息，只是一種信息的載體，故選項(xiàng)B錯誤；電磁波理論的發(fā)展、完善使利用電磁波傳遞信息成為現(xiàn)實(shí)，常見的方式有無線電廣播通信、衛(wèi)星通信、移動通信等，所以只有選項(xiàng)B錯誤． 【答案】　B 5．當(dāng)電磁波的頻率增加時，它在真空中的速度將(　　) A．減小 B．增大 C．不變 D．以上都不對 【解析】　任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都相同． 【答案】　C 6．目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)．下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的說法正確的是(　　) A．真空中上述雷達(dá)發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3 m至1.5 m之間 B．電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的 C．測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離 D．波長越短的電磁波，反射性能越強(qiáng) 【解析】　真空中電磁波的傳播速度為3.0108 m/s.由v＝λf得λ1＝ m＝1.5 m，λ2＝ m＝0.3 m，所以A正確；周期性變化的電場或磁場才能產(chǎn)生電磁波，B錯誤；測出電磁波從發(fā)射到接收的時間，由s＝vt求出傳播距離進(jìn)而求出雷達(dá)和目標(biāo)的距離，C正確；波長越短的電磁波，遇到障礙物越不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，因而反射性能越強(qiáng)，D正確． 【答案】　ACD 7．關(guān)于長波的下列說法中正確的是(　　) A．長波是電磁波譜中波長最短的電磁波 B．長波能夠很好地繞過幾乎所有的障礙物，最適合的傳播方式是地波傳播 C．電離層對長波的反射作用和吸收作用都很強(qiáng) D．長波的波長長、頻率低；電磁輻射強(qiáng)度越小，對人的危害就越小 【解析】　長波的波長最長，因此選項(xiàng)A不正確．波長越長，越容易繞過各種障礙物，電離層的反射作用越明顯，電離層的吸收作用越強(qiáng)，因此，B、C是正確的．電磁波的輻射強(qiáng)度越大，波長越短，頻率越高，與電器的距離越近，接觸時間越長，對人體的危害就越大，因此D答案是正確的．故正確答案是B、C、D. 【答案】　BCD 8．宇航員在太空離開航天飛機(jī)的密封艙從事修復(fù)衛(wèi)星等工作時，必須通過無線電對講機(jī)交談傳遞信息，這是因?yàn)?　　) A．宇航員穿著全封閉式增壓宇航服，他們之間無法直接對話 B．艙外宇航員和航天飛機(jī)內(nèi)的宇航員之間相隔距離較遠(yuǎn) C．在遠(yuǎn)離地面的太空沒有空氣 D．利用無線電波傳遞信息較慢 【解析】　電磁波能在真空中傳播，而聲波則需要介質(zhì)才能傳播，所以宇航員在沒有空氣的太空中交流必須利用電磁波來完成． 【答案】　C 9．波長為300 m的電磁波，以下分析正確的是(　　) A．它的傳播速度總是3108 m/s B．它的頻率是106 Hz C．它在水中傳播的波長仍為300 m D．它在水中傳播時的頻率大于106 Hz 【解析】　該電磁波的頻率f＝＝ Hz＝106 Hz，B對，在水中波速和波長變小，而頻率不變． 【答案】　B 10．手機(jī)放在電視機(jī)旁邊，當(dāng)有電話來時，電視機(jī)畫面會出現(xiàn)一些“雪花”，這是為什么？并且長時間通話，有出現(xiàn)頭暈的情況，這是為什么？ 【解析】　手機(jī)信號是以微波形式發(fā)射和接收的，放在電視機(jī)旁的手機(jī)接收信號時，干擾了電視機(jī)對電磁波的接收．長時間通話出現(xiàn)頭暈這是因?yàn)殚L時間通話受到過量電磁輻射對人體會造成危害． 【答案】　見解析 11．物理學(xué)在國防科技中具有重要的意義．例如在導(dǎo)彈攔截試驗(yàn)中利用衛(wèi)星把甲導(dǎo)彈發(fā)射的信息經(jīng)過地面控制站傳到指揮部，通信距離(往返)達(dá)16萬千米，通信所用時間為________s．甲導(dǎo)彈飛行時間為7 min，而衛(wèi)星把信息經(jīng)過地面控制站傳到指揮部，從指揮部發(fā)出指令到乙導(dǎo)彈雷達(dá)系統(tǒng)需要5 min，乙導(dǎo)彈從發(fā)射到擊中甲導(dǎo)彈的過程必須在2 min內(nèi)完成．乙的雷達(dá)有效距離為150 km，雷達(dá)從發(fā)出電磁波到接收到電磁波的最長時間為________s，從發(fā)現(xiàn)到擊中目標(biāo)有1 min就夠了．從以上可看出，可以輕松進(jìn)行攔截，這與通信時間極短有很大關(guān)系． 【解析】　因?yàn)殡姶挪▊鞑サ乃俣葀＝3108 m/s，故通信所用的時間t1＝＝ s≈0.53 s，雷達(dá)從發(fā)出電磁波到接收到電磁波最長時間為t2＝ s＝10－3 s. 【答案】　0.53　10－3 12．“為了您和他人的安全，請您不要在飛機(jī)上使用手機(jī)和手提電腦”，這句提醒警示語是坐過飛機(jī)的乘客都聽到過的語言．因?yàn)橛行┛针y事故就是由于某位乘客在飛機(jī)的飛行中使用手機(jī)所造成的.1996、1998年都出現(xiàn)過此類事件，1999年廣州白云機(jī)場飛機(jī)降落時，機(jī)上有四位旅客同時使用了手機(jī)．使飛機(jī)降落偏離了8度，險些造成事故． 根據(jù)資料回答問題： 請問為什么在飛機(jī)上不能使用手機(jī)和手提電腦呢(包括游戲機(jī))? 【解析】　由于手機(jī)在使用時要發(fā)射電磁波，對飛機(jī)產(chǎn)生電磁干擾，而飛機(jī)上的導(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)，對飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)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(包括游戲機(jī))． 【答案】　見解析