2017-2018學(xué)年高中物理第十四章電磁波第4、5節(jié)電磁波與信息化社會電磁波譜教學(xué)案新

1、1.概念第 4、5 節(jié)電磁波與信息化社會電磁波譜1.按電磁波的波長由大到小排列順序：無線電波、 紅外線、可見光、紫外線、X 射線、丫射線。2無線電波的特性是波動性強(qiáng)，可用于通訊、廣 播。紅外線具有較強(qiáng)熱效應(yīng)，可用于遙感、加熱等。 可見光具有較強(qiáng)的感光性，可用于照明、照相等。 紫外線具有化學(xué)作用和熒光作用，可用于日光燈、 殺菌等。X 射線和丫射線具有較強(qiáng)穿透能力， 可用 于檢查、探測、治療等。.信息可以通過電纜、 光纜進(jìn)行有線傳輸， 也可實現(xiàn)無線傳輸。 電磁波的頻率越高 時間內(nèi)傳遞的信息量越大。2. 電磁波的應(yīng)用實例雷達(dá)利用微波遇到障礙物的反射現(xiàn)象來測定物體位置。根據(jù)發(fā)射無線電波到接收反射波 的

2、時間t，確定障礙物的距離s=號，再根據(jù)發(fā)射無線電波的方向和仰角定障礙物的位 置。(1)電視廣播的發(fā)射和接收過程:(2)雷達(dá)的工作原理:一、電磁波與信息化社會1.電磁波的傳輸相同課前門丄學(xué)習(xí).基相才憑樓高2.概念(3)移動電話、因特網(wǎng)也是利用電磁波來傳輸信息的。、電磁波譜3按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列成譜。2. 電磁波譜的排列按波長由長到短依次為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、3. 不同電磁波的特點及應(yīng)用特點用途無線電波波動性強(qiáng)通訊、廣播、導(dǎo)航紅外線熱作用強(qiáng)加熱、遙測、遙感、紅外線制導(dǎo)可見光感光性強(qiáng)照明、照相等紫外線化學(xué)作用熒光效應(yīng)殺菌消毒、治療皮膚病等X 射線穿透力強(qiáng)檢查、探測

3、、透視、治療丫射線穿透力最強(qiáng)探測、治療1自主思考一一判一判(1) 高頻電磁波是信息傳送的載體。(V)(2) 雷達(dá)是利用微波定位的。(V)(3) 電視機(jī)是一種發(fā)射電磁波的裝置。(X)(4) X 射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X 射線輻射會引起生物體的病變。(V)(5) 丫射線是波長最短的電磁波，它比X 射線的頻率還要高。(V)(6) 紫外線比紫光更容易發(fā)生干涉和衍射。(X)2.合作探究一一議一議(1)如圖 14-4-1 ,中國女航天員王亞平在“天宮一號”為中小學(xué)生授課。思考一下,亞平授課的視頻是怎樣傳到地面上的？圖 14-4-1提示：通過電磁波來傳遞。X 射線、丫射線。4(2)為什么超遠(yuǎn)程無

4、線電利用無線電波中的長波波段，而雷達(dá)利用微波波段？提示：根據(jù)波的衍射特性，波長越長，越容易繞過障礙物，所以遠(yuǎn)程無線電利用長波波 段。微波波長短，傳播時直線性好，雷達(dá)正是利用了微波直線傳播性好的特點。5Q通知識1 共性(1) 它們在本質(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 絕對的意義。(2) 都遵守公式v=入f,它們在真空中的傳播速度都是c= 3.0 x108m/s。(3) 它們的傳播都不需要介質(zhì)。它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。2.個性(1) 不同電磁波的頻率或波長不同，表現(xiàn)出不同的特性，波長越長越容易產(chǎn)生干涉、衍 射現(xiàn)象，波長越短穿透能力越強(qiáng)。(2) 同頻率

5、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，頻率越大折射率越大，速度越小。(3) 產(chǎn)生機(jī)理不同無線電波振蕩電路中電子周期性運動產(chǎn)生紅外線、可見光和紫外線原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生X 射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生丫射線原子核受激發(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 光照片，丫射線檢查金屬部件的缺陷等。通方怎典例下列有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用，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)的紫外線照射有利于人的皮膚健康C.電磁波中頻率最大的為

6、 丫射線，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象D. 紫外線和 X 射線都可以使感光底片感光考點一各種電磁波的共性與個性課堂講練設(shè)計，舉一能通英題6思路點撥(1)穿透能力很強(qiáng)的是 丫射線和 X 射線。7（2）紅外線波長較長，紫外線對皮膚有傷害作用。解析X 射線有很高的穿透本領(lǐng)，醫(yī)學(xué)上常用于透視人體，紅外線不能，A 錯誤；過強(qiáng)的紫外線照射對人的皮膚有害，B 錯誤；電磁波中頻率最大的為丫射線，其波長最短，最不容易發(fā)生衍射，C 錯誤；紫外線和 X 射線都可以使感光底片感光，D 正確。答案D0通題組1 根據(jù)電磁波譜選出下列各組電磁波，其中頻率互相交錯重疊，且波長順序由短到長排列的是（）A. 微波、紅外線、紫外線B. 丫射

7、線、X 射線、紫外線C. 紫外線、可見光、紅外線D. 紫外線、X 射線、丫射線解析：選 B 紅外線與紫外線在電磁波譜中不相鄰，更不會頻率重疊，A 錯誤；紫外線、可見光、紅外線雖相鄰，但它們?nèi)唛g有明確的界線，頻率也不相重疊，C 錯誤；在電磁波、仁*譜中紫外線、X 射線、丫射線有重疊，丫射線波長最短，紫外線波長最長，故B 正確，D錯誤。2.關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，下列說法正確的是（）A.紅外線具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，常用來在醫(yī)學(xué)上做人體透視解析：選 B 紅外線具有很強(qiáng)的熱效應(yīng)，制成了紅外線爐，穿透能力很差，適量的紫外線照射有利于人的健康，過量照射有害身體健康，B 項對；丫射線波長很短，不容易用來觀察

8、衍射現(xiàn)象，D 項錯。X -F 列說法正確的是（）紅外線的顯著作用是熱作用，紫外線最顯著的作用是化學(xué)作用C. X 射線的穿透本領(lǐng)比 丫射線更強(qiáng)D. X 射線與丫射線的產(chǎn)生機(jī)理不同，因此它們的頻率范圍界線分明，不可能重疊解析：選 B 麥克斯韋提出了光的電磁說，赫茲用實驗證明了光的電磁說的正確性。XB.C.D.適量的紫外線照射有利于人的健康/紫外線熱效應(yīng)顯著，制成了紫外線爐 丫射線最容易用來觀察衍射現(xiàn)象A、C 項錯;3.A.麥克斯韋證明了光的電磁說的正確性B.8射線是原子的內(nèi)層電子受激發(fā)而產(chǎn)生的，丫射線是原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的，產(chǎn)生機(jī)理確實不同，但 X 射線和丫射線都有一個較大的頻率范圍，較高頻率的

9、X 射線與較低頻率的 丫射線產(chǎn)生了重疊，其他相鄰電磁波間也存在重疊。90通知識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.雷達(dá)的構(gòu)造及特點一般由天線系統(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)工作和處理信號的計算機(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。(2)雷達(dá)使用的無線電波是直線性好、反射性能強(qiáng)的微波波段。通方怎典例一個雷達(dá)向遠(yuǎn)處發(fā)射無線電波，每次發(fā)射的時間為1 卩 s,兩次發(fā)射的時間間隔為 100 卩 s，在指示器的熒光屏上呈現(xiàn)出的尖形波如圖14-4-2 所示，已知圖中刻度ab=be,則障礙物與雷達(dá)之間的距離是多大？圖 14-4

10、-2思路點撥應(yīng)用ab段為無線電波發(fā)射到返回的時間，可求出電磁波的路程，即可求 出障礙物與雷達(dá)之間的距離。解析圖中a和e處的尖形波是雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射無線電波時出現(xiàn)的，b處的尖形波是雷達(dá)收到障礙物反射回來的無線電波時出現(xiàn)的，由ab=be可知，無線電波從發(fā)射到返回所用時間為 50 卩 s。設(shè)雷達(dá)離障礙物的距離為S,無線電波來回時間為t,波速為e,由 2S=et得, 86et3.0 x10 x50 x103S= =2m = 7.5x10 m。3答案7.5x10 m雷達(dá)偵察問題的解決方法考點二雷達(dá)探測的原理和應(yīng)用10(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

11、的時間間隔，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。11（3）雷達(dá)的最大偵察距離應(yīng)等于電磁波在雷達(dá)發(fā)射相鄰兩個脈沖的時間間隔內(nèi)傳播距離 的一半。0通題組1.（多選）雷達(dá)采用微波而不用其他無線電波的原因是（）A. 微波具有很高的頻率B. 微波具有直線傳播的特性C. 微波的反射性強(qiáng)D. 微波比其他無線電波（長波、中波、短波等）傳播的距離更遠(yuǎn)解析：選 ABC 微波的波長較短，頻率較高，不容易產(chǎn)生衍射或干涉現(xiàn)象，微波的反射V性較強(qiáng)，直線性較好。微波與其他無線電波的波速相等，都可以傳播較遠(yuǎn)的距離，所以A、B C 項正確。2.關(guān)于雷達(dá)的特點，下列說法正確的是（）A. 雷達(dá)

12、所用無線電波的波長比短波更長B. 雷達(dá)只有連續(xù)發(fā)射無線電波，才能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)C. 雷達(dá)的顯示屏上可以直接讀出障礙物的距離JW 1D. 雷達(dá)在能見度低的黑夜將無法使用解析：選 C 雷達(dá)是利用無線電波的反射來工作的，目的是增加反射，減小衍射。雷達(dá)大約每隔0.1 ms 發(fā)射時間短于 1 卩 s 的脈沖信號，根據(jù)屏上顯示的發(fā)射信號和接收到的反射信號可以直接讀出障礙物的距離。3.一雷達(dá)站探測敵機(jī)時熒光屏上出現(xiàn)的記錄圖像如圖14-4-3 ,A是發(fā)射時的雷達(dá)探索波的脈沖波形，B是敵機(jī)反射回來的脈沖波形，則敵機(jī)距雷達(dá)站的距離是（）圖 14-4-355A. 9X10 mB.4.5X10 mC. 3X105mD .無

13、法確定_13X10_3s,即敵機(jī)與雷達(dá)站距離為s=vt= 3X108X?因此它利用的無線電波處于微波段,解析：選 B 由題圖知兩波形相差03(/X103s12_35X3X10_m = 4.5X10 m,故 B 正確?；A(chǔ)題密熟i 古代也采用過“無線”通信的方式， 如利用火光傳遞信息的烽火臺， 利用聲音傳遞 信號的鼓等，關(guān)于聲音與光，下列說法中正確的是（）A. 聲音和光都是機(jī)械波B. 聲音和光都是電磁波C. 聲音是機(jī)械波，光是電磁波D. 聲音是電磁波，光是機(jī)械波解析：選 C 聲音必須在介質(zhì)中傳播，是機(jī)械波；光可以在真空中傳播，是電磁波。2.一種電磁波入射到半徑為1 m 的孔上，可發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)

14、象，這種波屬于電磁波譜中的（）A.可見光 B. 丫射線C.無線電波D .紫外線解析：選 C 波能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸大小跟光的波長差不多或比波長還要小。如圖所示，電磁波中的無線電波波長范圍是104103 4m,紅外線波長范圍是 10310 m,可見光、紫外線、丫射線的波長更短，所以只有無線電波才符合條 件。町見光lb-1ib-Hibsioiflibi虬外毘常外線盍射賤 肘統(tǒng)3驗鈔機(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. 驗鈔機(jī)

15、發(fā)出的是紅外線，遙控器發(fā)出的是紫外線D. 驗鈔機(jī)發(fā)出的是紫外線，遙控器發(fā)出的是紅外線解析：選 D 紫外線有較強(qiáng)的熒光作用，能使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光，故驗鈔機(jī)發(fā)出的是紫 外線，紅外線波長較長，容易發(fā)生衍射，故能很方便地遙控家用電器。故D 正確。4（多選）在電磁波中，下列說法正確的是（）A. 各種電磁波有明顯的頻率和波長區(qū)域界限B.丫射線的頻率一定大于 X 射線的頻率C. X 射線的波長有可能等于紫外線波長13D.可見光波長一定比無線電波的短解析：選 CD X 射線與丫射線、X 射線與紫外線的界限并不明顯。5科學(xué)家曾經(jīng)設(shè)想通過高聳的天線塔，以無線電波的形式將電能輸送到指定地點，但一直沒有在應(yīng)用層面上獲

16、得成功，其主要原因是這類無線電波（）A.在傳輸中很多能量被吸收B.在傳播中易受山脈阻隔C.向各個方向傳輸能量D.傳輸能量易造成電磁污染解析：選 C 電磁波可以向各個方向傳播，而電能的輸送需要定向傳播。6.（多選）等離子顯示屏 PDP 是一種以等離子管作為發(fā)光元件，并由大量的等離子管排列在一起構(gòu)成的屏幕。 每個等離子管的透明玻璃管內(nèi)都充有低壓的氖氙氣體，管的兩端各有一個電極，在兩個電極間加上高電壓后，封在管內(nèi)的氣體便產(chǎn)生某種肉眼看不見的射線，它激發(fā)顯示屏上的紅綠藍(lán)三基色熒光粉發(fā)出可見光。每個等離子管作為一個像素，由這些像素的明暗和顏色變化的組合，便形成了各種灰度和色彩的圖像，則（）A.等離子管發(fā)

17、光的微觀機(jī)理是通過高電壓使低壓氖氙氣體原子的外層電子受到激發(fā)而發(fā)光B. 等離子管發(fā)光的微觀機(jī)理是通過高電壓使低壓氖氙氣體原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)而發(fā)光C. 該射線使熒光粉發(fā)出可見光是利用了光的熒光效應(yīng)D.該射線使熒光粉發(fā)出可見光是利用了光的化學(xué)作用TXT*1解析：選 AC 根據(jù)紫外線的產(chǎn)生機(jī)理、特點及應(yīng)用可知是某種看不見的射線使熒光粉發(fā)光，看不見的射線應(yīng)是紫外線，使熒光粉發(fā)光，這是紫外線的熒光效應(yīng)。 紫外線作為電磁波家族中的一員， 它的產(chǎn)生機(jī)理與可見光和紅外線的產(chǎn)生機(jī)理是相同的，所以正確的選項是二、能力題帥通7.（多選）雷達(dá)是應(yīng)用電磁波來工作的，它發(fā)射的電磁波頻率多在的范圍內(nèi)，已知真空中光速c=

18、 3X108m/s，下列說法中正確的是（A. 電磁波可由恒定不變的電場和磁場產(chǎn)生B. 電磁波可由周期性變化的電場和磁場產(chǎn)生C.雷達(dá)發(fā)射的電磁波在真空中的波長范圍多在0.3 m 至 1 m 之間D. 雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離可由電磁波從發(fā)射到接收的時間間隔確定都是原子的外層電A、Co300 MHz 至 1 000 MHz14解析：選 BCD 恒定的電場不能產(chǎn)生磁場，A 錯誤；周期性變化的電場可以產(chǎn)生周期性變化的磁場，周期性變化的磁場也可以產(chǎn)生周期性變化的電場，這樣的電場和磁場形成的統(tǒng)一體就是電磁場，B 正確；雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在300 MHz 至 1 000 MHz 的范圍內(nèi)。因15此，它在真空中的波長可由入=c/f求得，則其波長范圍為 0.3 m 至 1 m, C 正確；雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離可由電磁波從發(fā)射到接收的時間間隔確定，等于cAt/2 , D 正確。&某雷達(dá)工作時，發(fā)射電磁波的波長 入=20 cm， 每秒脈沖數(shù)n= 5 000 ,每個脈沖持