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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-4 电磁波电磁波第十四章第十四章第四节电磁波与信息化社会第四节电磁波与信息化社会第五节电第五节电 磁磁 波波 谱谱第十四章第十四章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业6学习目标定位学习目标定位 了解电磁波与信息的传递了解电磁波与信息的传递 知道电磁波谱及组成部分知道电磁波谱及组成部分知道无线电波、红外线、可见光、紫外线、知道无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射射线、线、
2、射线的特点及作用射线的特点及作用课堂情景切入课堂情景切入电电磁磁波波技技术术在在人人们们的的生生产产、生生活活中中应应用用十十分分广广泛泛，它它在在方方便便人人们们的的同同时时也也改改变变了了人人们们的的生生活活方方式式。你你了了解解电电磁磁波波家家庭庭中中的的各各个个成成员员吗吗？你你知知道道它它们们在在生生产产、生生活活中中发发挥挥哪哪些些作作用用吗吗？比如微波炉、红外遥感器、各种比如微波炉、红外遥感器、各种CT等等。等等。知识自主梳理知识自主梳理信信息息可可以以通通过过电电缆缆、光光缆缆进进行行有有线线传传输输，也也可可实实现现无无线线传传输输。电电磁磁波波的的频频率率_，相相同同时时间
3、间内内传传递递的的信信息息量量_。电磁波的传输电磁波的传输 越高越高越大越大电磁波的应用实例电磁波的应用实例 电信号电信号 解调解调相同相同2雷达雷达(1)雷雷达达的的作作用用：是是利利用用无无线线电电波波来来测测定定_的的无无线线电设备。电设备。(2)雷达用的无线电波的波段属于雷达用的无线电波的波段属于_。(3)雷雷达达确确定定障障碍碍物物位位置置的的方方法法：通通过过测测定定微微波波从从发发射射到到反反射射回回来来的的_来来确确定定目目标标的的距距离离，并并结结合合微微波波的的_ _来确定目标的位置。来确定目标的位置。物体位置物体位置微波微波时间时间方向和方向和仰角仰角3移动电话移动电话指
4、指通通信信双双方方至至少少有有一一方方可可以以_进进行行信信息息交交换换的的通通信方式。信方式。4因特网因特网是是世世界界上上最最大大的的_，可可以以在在网网上上看看电电影影，聊聊天天，购购物物，查查阅阅各各种种资资料料，进进行行远远程程教教育育，远远程程医医疗疗，也也可可进行网上会议。进行网上会议。自由移动自由移动计算机互联网计算机互联网1概念概念按按电电磁磁波波的的_或或_大大小小的的顺顺序序把把它它们们排排列列成成谱，叫电磁波谱。谱，叫电磁波谱。2按频率由小到大的顺序排列电磁波谱按频率由小到大的顺序排列电磁波谱无无 线线 电电 波波 ， _， _， _，_，射线。射线。电磁波谱电磁波谱
5、波长波长频率频率红外线红外线可见光可见光紫外线紫外线X射线射线1无线电波无线电波频频率率小小于于_的的电电磁磁波波用用于于通通信信和和广广播播，射射电电望望远远镜等。镜等。2红外线红外线一一切切物物体体_红红外外线线。主主要要用用途途是是：烘烘干干、红红外外遥遥感、测温、夜视仪等。感、测温、夜视仪等。不同电磁波的特性和用途不同电磁波的特性和用途 300 GHz都发射都发射3可见光可见光波波长长在在_到到400 mm之之间间，进进入入人人眼眼能能引引起起人人的的_。太太阳阳辐辐射射的的能能量量绝绝大大部部分分以以可可见见光光的的形形式式向向外外辐辐射，是地球万物的能源。射，是地球万物的能源。4紫
6、外线紫外线比比可可见见光光波波长长_的的电电磁磁波波，波波长长范范围围在在5 nm到到_之之间间。主主要要用用途途是是：消消毒毒；化化学学作作用用；荧荧光光效应；效应；促使人体合成维生素促使人体合成维生素D。700 nm视觉视觉更短更短370 nm5X射线射线具具有有_的的穿穿透透能能力力。用用途途：透透视视人人体体、检检查查金金属属部件的质量等。部件的质量等。6射线射线是是波波长长_的的电电磁磁波波，具具有有很很高高的的能能量量，穿穿透透能能力力_。主主要要用用途途：医医学学上上的的刀刀技技术术；由由于于能能穿穿透透几厘米厚的铅板而用于探测金属内部的缺陷等。几厘米厚的铅板而用于探测金属内部的
7、缺陷等。较强较强最短最短更强更强从从场场的的观观点点来来看看电电场场具具有有电电能能，磁磁场场具具有有磁磁能能，电电磁磁场场具具有有_。电电磁磁波波的的发发射射过过程程就就是是辐辐射射_的的过过程程。电磁波在空间传播，电磁波在空间传播，_就随着一起传播。就随着一起传播。电磁波传递能量电磁波传递能量 电磁能电磁能能量能量电磁能电磁能太太阳阳光光中中含含有有可可见见光光、无无线线电电波波、红红外外线线、紫紫外外线线、X射射线线 、 射射 线线 。 太太 阳阳 辐辐 射射 的的 能能 量量 主主 要要 集集 中中 在在 _、_和和_三个区域，如图所示。三个区域，如图所示。太阳辐射太阳辐射 可见光可见
8、光红外线红外线紫外线紫外线重点难点突破重点难点突破一、走近科学，了解雷达一、走近科学，了解雷达1雷达的原理雷达的原理利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性。利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性。2确定位置的方法确定位置的方法已已知知无无线线电电波波的的传传播播速速度度为为c，测测出出从从发发射射无无线线电电波波脉脉冲冲到到接接收收到到反反射射回回来来无无线线电电波波的的时时间间t，就就可可由由公公式式2sct确确定定被被测测物物体体的的距距离离，再再根根据据无无线线电电波波的的方方向向和和仰仰角角，便便可可以以确确定定被被测物体的位置了。测物体的位置了。3构造及特点构造及特点一一般般由由天天线线系系
9、统统、发发射射装装置置、接接收收装装置置、输输出出装装置置(显显示示器器)、电电源源、用用于于控控制制雷雷达达工工作作和和处处理理信信号号的的计计算算机机以以及及防防干干扰扰设备等构成。设备等构成。(1)雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端；雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端；(2)雷雷达达使使用用的的无无线线电电波波是是直直线线性性好好、反反射射性性能能强强的的微微波波波波段；段；(3)雷雷达达发发射射的的是是不不连连续续的的无无线线电电波波，即即脉脉冲冲，每每次次发发射射时时间短于间短于1 s，两次发射的时间间隔约为，两次发射的时间间隔约为0.1 ms；(4)障碍物的
10、距离等情况都由显示器直接显示出来。障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来。4应用应用探探测测飞飞机机、导导弹弹等等军军事事目目标标；可可以以用用于于导导航航；天天文文学学上上研研究星体；在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云。究星体；在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云。据据飞飞行行国国际际报报道道称称，中中国国制制造造的的具具有有“隐隐身身能能力力”和和强强大大攻攻击击力力的的战战斗斗机机“歼歼31”(如如图图所所示示)，于于2012年年10月月进进行行了了公公开开首首飞飞。隐隐形形飞飞机机的的原原理理是是：在在飞飞机机研研制制过过程程中中设设法法降降低低其其可可探探测测性性，使使之之不不易
11、易被被敌敌方方发发现现、跟跟踪踪和和攻攻击击。根根据据你你所所学学的的物理知识，判断下列说法中正确的是物理知识，判断下列说法中正确的是()A运运用用隐隐蔽蔽色色涂涂层层，无无论论距距你你多多近近的的距距离离，即即使使你你拿拿望望远镜也不能看到它远镜也不能看到它B使使用用吸吸收收雷雷达达电电磁磁波波材材料料，在在雷雷达达屏屏幕幕上上显显示示的的反反射射信息很小、很弱，很难被发现信息很小、很弱，很难被发现C使使用用吸吸收收雷雷达达电电磁磁波波涂涂层层后后，传传播播到到复复合合金金属属机机翼翼上上的电磁波在机翼上不会产生感应电流的电磁波在机翼上不会产生感应电流D主主要要是是对对发发动动机机、喷喷气气
12、尾尾管管等等因因为为高高温温容容易易产产生生紫紫外外线线辐辐射射的的部部位位采采取取隔隔热热、降降温温等等措措施施，使使其其不不易易被被对对方方发发现现和和攻击攻击答案：答案：B解解析析：雷雷达达向向外外发发射射电电磁磁波波，当当电电磁磁波波遇遇到到飞飞机机时时就就要要发发生生反反射射，雷雷达达通通过过接接收收反反射射回回来来的的电电磁磁波波，就就可可以以测测定定飞飞机机的的位位置置，所所以以要要想想降降低低飞飞机机的的可可探探测测性性，可可以以使使用用吸吸收收雷雷达达电电磁磁波波的的材材料料，在在雷雷达达屏屏幕幕上上显显示示的的反反射射信信息息很很小小、很很弱弱，很很难难被被发现，选项发现，
13、选项B正确。正确。二、各种电磁波共性和个性的比较二、各种电磁波共性和个性的比较1共性共性(1)它它们们在在本本质质上上都都是是电电磁磁波波，它它们们的的行行为为服服从从相相同同的的规规律律，各波段之间的区别并没有绝对的意义。各波段之间的区别并没有绝对的意义。(2)都都遵遵守守公公式式vf，它它们们在在真真空空中中的的传传播播速速度度都都是是c3.0108m/s。(3)它们的传播都不需要介质。它们的传播都不需要介质。(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。2个性个性(1)不不同同电电磁磁波波的的频频率率或或波波长长不不同同，表表现现出出不不同同的的特
14、特性性，波波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强。长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强。(2)同同频频率率的的电电磁磁波波，在在不不同同介介质质中中速速度度不不同同。不不同同频频率率的的电电磁磁波波，在在同同一一种种介介质质中中传传播播时时，频频率率越越大大折折射射率率越越大大，速速度度越小。越小。(3)产生机理不同产生机理不同(4)用途不同用途不同无无线线电电波波用用于于通通信信和和广广播播，红红外外线线用用于于加加热热和和遥遥感感技技术术，紫紫外外线线用用于于杀杀菌菌消消毒毒。X射射线线应应用用于于医医学学上上的的X光光照照片片。射射线线用于检查金属部件的缺
15、陷等。用于检查金属部件的缺陷等。 无线电波无线电波振荡电路中电子周期性运动产生振荡电路中电子周期性运动产生红外线、可见红外线、可见光和紫外线光和紫外线原子的外层电子受激发后产生原子的外层电子受激发后产生X射线射线原子的内层电子受激发后产生原子的内层电子受激发后产生射线射线原子核受激发后产生原子核受激发后产生关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是()A红红外外线线和和X射射线线都都有有很很高高的的穿穿透透本本领领，常常用用于于医医学学上上透视人体透视人体B过过强强的的紫紫外外线线照照射射能能促促进进维维生生素素D的的合合成成从从而而有有利利于于人体皮肤健
16、康人体皮肤健康C电电磁磁波波中中频频率率最最大大的的是是射射线线，最最容容易易用用它它来来观观察察衍衍射现象射现象D紫外线和紫外线和X射线都可以使感光底片感光射线都可以使感光底片感光答案：答案：D解解析析：X射射线线有有很很高高的的穿穿透透本本领领，常常用用于于医医学学透透视视人人体体，但但红红外外线线穿穿透透能能力力很很弱弱，选选项项A错错误误；过过强强的的紫紫外外线线照照射射对对人人的的皮皮肤肤有有害害，选选项项B错错误误；电电磁磁波波中中频频率率最最大大的的是是射射线线，波波长长最短，最不容易发生衍射现象，选项最短，最不容易发生衍射现象，选项C错误。错误。考点题型设计考点题型设计 如如图
17、图所所示示，王王亚亚平平进进行行“太太空空授授课课”时时，与与地地面面同同学学通通过过同同步步通通信信卫卫星星通通话话，他他们们之之间间每每一一问问一一答答总总是是迟迟“半半拍拍”，这这是是为为什什么么？如如果果地地面面上上有有两两个个手手持持卫卫星星电电话话的的人人通通过过同同步步卫卫星星通通话话，一一方方讲讲话话，另另一一方方至至少少要要等等多多长长时时间间才才能能听听到到对对方方的的讲讲话话？(已已知知地地球球的的质质量量为为6.01024kg，地地球半径为球半径为6.4106m，引力常量为，引力常量为6.671011Nm2kg2)电磁波与信息化社会电磁波与信息化社会答案：答案：电磁波传
18、递信息也是需要时间的；电磁波传递信息也是需要时间的；0.24 s点点评评：本本题题考考查查学学生生处处理理实实际际问问题题的的能能力力，电电磁磁波波是是以以光光速速传传播播，但但由由于于距距离离大大，所所以以时时间间不不能能忽忽略略，再再综综合合万万有有引引力力定律及向心力知识，是考查综合能力的好题。定律及向心力知识，是考查综合能力的好题。“为为了了您您和和他他人人的的安安全全，请请您您不不要要在在飞飞机机上上使使用用手手机机和和手手提提电电脑脑”。这这句句提提醒醒警警示示语语是是乘乘坐坐飞飞机机的的游游客客都都听听过过的的语语言言，因因为为有有些些空空难难事事故故就就是是由由于于某某位位乘乘
19、客客在在飞飞行行的的飞飞机机中中使使用用手手机机造造成成的的。1999年年广广州州白白云云机机场场飞飞机机降降落落时时，机机上上有有四四位位旅旅客客同同时时使使用用了了手手机机，使使飞飞机机降降落落偏偏离离了了8度度，险险些些造造成成事事故故，2015年年4月月27日日下下午午一一位位旅旅客客在在飞飞往往乌乌鲁鲁木木齐齐的的途途中中使使用用手手机机，被被处处于于伍伍佰佰元元的的治治安安罚罚款款。请请问问为为什什么么在在飞飞机机上上不不能能使使用用手手机机和和手提电脑呢手提电脑呢(包括游戏机包括游戏机)?答答案案：由由于于手手机机在在使使用用时时要要发发射射电电磁磁波波，对对飞飞机机产产生生电电
20、磁磁干干扰扰，而而飞飞机机上上导导航航系系统统是是非非常常复复杂杂的的，抗抗干干扰扰能能力力不不是是很很强强，所所以以如如果果飞飞机机上上的的乘乘客客使使用用了了手手机机，对对飞飞机机产产生生电电磁磁干干扰扰，那那么后果将十分可怕。所以，在飞机上不要使用手机和手提电脑。么后果将十分可怕。所以，在飞机上不要使用手机和手提电脑。 下下面面列列出出一一些些医医疗疗器器械械的的名名称称和和这这些些器器械械运运用用的的物物理理现现象象。请请将将相相应应的的字字母母填填写写在在运运用用这这些些现象的医疗器械后面的空格上。现象的医疗器械后面的空格上。(1)X光机光机_；(2)紫外线灯紫外线灯_；电磁波的特性
21、及应用电磁波的特性及应用(3)理理疗疗医医用用“神神灯灯”照照射射伤伤口口，可可使使伤伤口口愈愈合合得得较较好好。这这里里的的“神灯神灯”是利用是利用_。A光的全反射光的全反射B紫外线具有很强的荧光作用紫外线具有很强的荧光作用C紫外线具有杀菌消毒作用紫外线具有杀菌消毒作用DX射线有很强的贯穿能力射线有很强的贯穿能力E红外线具有显著的热作用红外线具有显著的热作用F红外线波长较长，易发生衍射红外线波长较长，易发生衍射解解析析：(1)X光光机机是是用用来来透透视视人人的的体体内内器器官官的的，因因此此需需要要具具有有较较强强穿穿透透能能力力的的电电磁磁波波，但但又又不不能能对对人人体体造造成成太太大
22、大的的伤伤害害，因此采用了因此采用了X射线。射线。(2)紫紫外外线线灯灯主主要要是是用用来来杀杀菌菌的的，因因此此它它应应用用的的是是紫紫外外线线的的杀菌作用而非荧光作用。杀菌作用而非荧光作用。(3)“神神灯灯”又又称称红红外外线线灯灯，主主要要是是用用于于促促进进局局部部血血液液循循环环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快。它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快。答案：答案：(1)D(2)C(3)E点点评评：电电磁磁波波在在生生产产、生生活活和和国国防防科科技技等等方方面面应应用用广广泛泛，联联系系实实际际的的试试题题较较多多，要要提提高高自自己己运运用用
23、知知识识的的能能力力，除除了了联联系系实实际际别别无无他他法法。应应该该留留心心自自然然中中、生生活活中中、现现代代技技术术中中应应用用了了什么物理现象和规律，这是解决这种类型题目的关键。什么物理现象和规律，这是解决这种类型题目的关键。间间谍谍卫卫星星上上装装有有某某种种遥遥感感照照相相机机，可可用用来来探探测测军军用用和和民民用用目目标标。这这种种照照相相机机能能拍拍到到晚晚上上关关灯灯行行驶驶的的汽汽车车，即即使使车车队队离离开开也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于()A可见光波段可见光波段B红外波段红外波段C紫外波段紫外波段 DX射线波段射线波段答案：答案：B解解析析：任任何何物物体体都都在在向向外外辐辐射射红红外外线线，温温度度越越高高辐辐射射越越强强，导导弹弹发发射射、汽汽车车行行驶驶时时发发动动机机温温度度很很高高，会会辐辐射射出出强强烈烈的的红红外外线线。车车队队离离开开后后，空空气气中中的的热热还还没没有有马马上上散散发发掉掉，遥遥感感照照相相机机还能探测到车队刚刚走过的轨迹。还能探测到车队刚刚走过的轨迹。
