资源描述
第二节 让信息“飞”起来
一、课标要求
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。
二、教材分析
信息的传播可以通过电话的方式进行（声音转化为变化的电流，电流沿着导线输送），也可以让声音信号附加在电磁波上进行传播，即电磁波可以作为一种载体，让各种信息在空中飞起来。
本节是该章科学内容的重点，课程标准明确要求的内容基本上都在改节。
本节通过电磁波谱、波的特征和电磁波是怎样传递信号的三个部分呈现教学内容的。首先明确γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波都是电磁波，并介绍电磁波的主要用途，特别是在通讯中的应用。接着介绍波的特征量：波长、频率和波速及其它们之间的相互关系。强调可见光的范围波长是从400nm至660nm的电磁波。强调电磁波的速度等于光速。最后以表格的形式介绍了各种频率的电磁波在信息传播中的作用。为了降低难度，课本并没有介绍调频、调幅和数字传输。信息窗“电磁污染”是从另一个角度看电磁波，使学生不要产生唯科学的思想，了解科学技术是一把“双刃剑”。
在教学方法上，提倡学生主动参与、积极思考、勤于动手。例如,课前引导学生通过各种信息渠道，了解电磁波的存在和作用，培养学生阅读资料、收集证据、分析信息的能力和习惯。课后的小收音机制作可以分小组进行。
电磁波的概念较为抽象，波长是新出现的物理量，教学中注意用机械波的横波为例，进行讲解。
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。
难点：
波长、频率和波速的关系
三、课时安排：一课时
四、教学准备：两个手机、收音机、电源、开关、锉、导线等
五、教学设计：
引言：飞机上的飞行员与地面指挥员的对话不用电线；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？今天我们就来学习这方面的简单知识。
教学内容
教师活动
学生活动
备注
一、电磁波谱
二、波的特征
三、可见光的频率范围
四、课堂练习
五、课堂小结
1.提出问题：生活中你知道哪些电磁波？
2.你知道电磁波有哪些应用吗？
1.所有的波都具有波速、波长和频率，电磁波也一样，什么是电磁波的波速、波长和频率呢？
2.介绍频率的单位，推导出：波速=波长×频率
1.引导学生观看课本图19－10得出可见光的频率范围。
2. 引导学生计算可见光的波长范围。
3.介绍：在真空中电磁波的波速一定，所以电磁波带的频率与波长成反比关系。波长越长，频率越低；反之，波长越长，频率越高。
课堂练习
1. 一种电磁波的波长是200m，它表示：（）A．这种电磁波能传递的距离是200m B．这种电磁波1s能传播200m
C．这种电磁波1s内出现200个波峰和波谷 D．这种电磁波两个波峰之间的距离是200m
2.我们在使用收音机来选台或换台时，常需旋动收音机上的某个旋纽，这实际上是调节（）
A.电流B．波长C．波速D．频率
3.所有的电磁波在真空中都具有相同的（）A．波长B．频率C．波速D．周期
学生小结
课外作业：上网或查阅有关资料了解电磁波的应用和污染
学生回答熟悉的电磁波，如：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波等。
讨论、交流、回答
学生观看图，讨论、交流、回答
学生观看图，回答
可见光的频率范围为0.4－0.7μm
学生计算
学生听讲
完成练习
学生小结
课外调查
本堂课要求学生积极参与，教师要调动学生的积极性，让学生积极讨论、交流、回答，所有板书由学生完成
六、板书设计：
（一）电磁波谱：电磁波包括γ射线、x射线、紫外线、可见光、红外线、微波和光线电波等，描述波的特征量有波长、波速和频率。
（二）波的特征
1、波速（c）
波传播的快慢叫波速，电磁波传播的速度等于光速，即c=3×108m/s.
2、波长（λ）
相邻两个波峰或波谷间的距离，如图：
单位：m
3、频率（υ）
单位时间内振动的次数。
单位：Hz、kHz、MHz
换算关系：1kHz＝103Hz 1MHz＝103kHz＝106Hz
4、波长、波速与频率的关系
数学表达式：c＝λυ。
说明：电磁波的波速一定（在同种介质中），电磁波的频率与波长成反比关系。
七、教学反思：略
八、教学参考
1、赫兹与电磁波
赫兹是一个短命的物理学家。他于1894年逝世时，年仅37岁，这无疑是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世，进行科学研究不足15年，然而却建立了永垂青史的功绩。
赫兹以前，由法拉第发现、麦克斯韦完成的电磁理论，因为未经一系列的科学实验证明，始终处于“预想”阶段。把天才的预想变成世人公认的真理，是赫兹的功劳。赫兹在人类历史上首先捕捉到电磁波，使假说变成现实。
要获得电磁波，就必须建立一个辐射电磁波源，这个电磁波辐射源还应当有足够的功率。名师出高徒，赫兹的恩师赫尔姆霍茨是一位理论和实验俱佳的卓越物理学家。在他的指导和帮助下，赫兹很快制成了电磁波辐射源，当时它被称作赫兹振荡器。
当实验设备基本备齐以后，赫兹投入了实验过程。这时，他作为卡尔斯鲁厄大学的年轻教授，每周需承担20几节课的教学任务，这使他只能从课余挤时间进行实验。
这一天，赫兹正在上课。
“今天的课就讲到这里，再见，先生们！”赫兹教授说完，急忙将几页记得密密麻麻的记录纸准备好，焦急地等待最后一个学生离开教室。到下一节课还有三个小时，这段时间应该好好的利用，再作一次实验。
“卡尔，我们开始吧！”他呼唤一直等候他的技师。二人很快把教室讲台当成实验台。这里是赫兹作试验的唯一场所，因为卡尔斯鲁厄大学给他的地方太小了。
赫兹习惯性地首先检查谐振器，将谐振器放到高振荡器有一。定距离的地方，使谐振器的平面与振荡器上放电器的轴相吻合。实验开始，赫兹和技师卡尔立刻忙碌起来，过了一个多小时，火花还是没有迸发出来。当把各种可能发生的情况，都进行检查后仍然毫无结果，他们疲惫不堪地坐在桌旁。
赫兹已经记不得这是第几次失败了。从一开始实验，他就像与成功无缘似的，麦克斯韦预言过，电磁振荡波一样可以折射、反射，具有波的一切属性。
在这个房间，他借助振荡器和谐振器已经证实了从电磁辐射源发出的电磁场，就是电磁波。可是，现在他想证明电磁波具有像光一样的反射性能，他打算把 反射的电磁波记录下来，然而却一直没有成功。
冥思苦想，新的思路终于诞生了。经过调谐电磁辐射源的内部要素，加大每秒钟振荡的次数，赫兹终于证明了电磁波具有光一样的反射性能。在以后的工作中，赫兹悉心研究了电磁波的折射、干涉、偏振和衍射等现象，并且证明了它们的传播速度等于光速，这样，赫兹第一个证实了光从其本质上说也是一种电磁波的问题。
1898年，赫兹在应邀担任波恩大学物理学教授的赴任途中，欣闻自己的著作《论电力射线》已经出版，感到无限欣慰。
发现电磁波产生的巨大影响，连赫兹本人也没料到。在他发现电磁波的第二年，有人问他，电磁波是否可以用作无线电通讯，赫兹不敢肯定。赫兹研究电磁波无意中丢下的种子，却很快在异地开花结果了。
在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄国的波波夫分别实现厂无线电传播，并很快投人实际使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相继问世。无线电报（1894年）、无线电广播（1906年）、无线电导航（1911年）、无线电话（1916年）、短波通讯（1921年）、无线电传真（1923年）、电视（1929年）、微波通讯（1933年）、雷达（1935年），以及遥控、遥感、卫星通讯、射电天文学……它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。
赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的发展开拓了新的道路，构成了现代文明的骨架，后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹。
2、电磁波对人体的危害
电磁波辐射能量较低，不会使物质发生游离现象，也不会直接破坏环境物质，但在到处充满电子讯用品器材的现代生活，其电磁干扰特性却不可掉以轻心，因为它随时可能使人面临危害的境地。电磁波的危害长时间使用电脑之後，会感到身体疲劳、眼睛疲倦、肩痛、头痛、想睡、不安，这些都是受了电磁波的影响。电磁波还会使人的免疫机能下降、人体中的钙质减少，并引致异常生产、流产、视觉障碍、阻碍细胞分裂如癌、白血病、脑肿瘤...等。此外，电磁波会散发出一种扰乱人体状态的正离子。经实验研究和调查观察结果表明，电磁辐射对健康的危害是多方面的，复杂的，主要危害表现如下：
（１） 对中枢神经系统的危害
神经系统对电磁辐射的作用很敏感，受其低强度反复作用後，中枢神经系统机能发生改变，出现神经衰弱症候群，主要表现有头痛，头晕，无力，记忆力减退，睡眠障碍（失眠，多梦或嗜睡），白天打瞌睡，易激动，多汗，心悸，胸闷，脱发等，尤其是入睡困难，无力，多汗和记忆力减退更为突出．这些均说明大脑是抑制过程占优势．所以受害者除有上述症候群外，还表现有短时间记忆力减退，视觉运动反应时值明颢延长；手脑协调动作差，表现对数字划记速度减慢，出现错误较多.
（２） 对机体免疫功能的危害
使身体抵抗力下降．动物实验和对人群受辐射作用的研究和调查表明，人体的白血球吞噬细菌的百分率和吞噬的细菌数均下降．此外受电磁辐射长期作用的人，其抗体形成受到明显抑制．
（３）对心血管系统的影响
受电磁辐射作用的人，常发生血液动力学失调，血管通透性和张力降低．由於植物神经调节功能受到影响，人们多以心动过缓症状出现，少数呈现心动过速．受害者出现血压波动，开始升高，後又回复至正常，最後出现血压偏低；心电图出现R T 波的电压下降，这是迷走神经的过敏反应，也是心肌营养障碍的结果；P?Q间的延长，P波加宽，说明房室传导不良．此外，长期受电磁辐射作用的人，其心血管系统的疾病，会更早更易促使其发生和发展．
（４）对血液系统的影响
在电磁辐射的作用下，周围血像可出现白血球不稳定，主要是下降倾向，白血球减少．红血球的生成受到抑制，出现网状红血球减少．对操纵雷达的人健康调查结果表明，多数人出现白血球降低．此外，当无线电波和放射线同时作用人体时，对血液系统的作用较单一因素作用可产生更明显的伤害.
（５）对生殖系统和遗传的影响
长期接触超短波发生器的人，可出现男人性机能下降，阳萎；女人出现月经周期紊乱．由於睾丸的血液循环不良，对电磁辐射非常敏感，精子生成受到抑制而影响生育；使卵细胞出现变性，破坏了排卵过程，而使女性失去生育能力。
高强度的电磁辐射可以产生遗传效应，使睾丸染色体出现畸变和有丝分裂异常．妊娠妇女在早期或在妊娠前，接受了短波透热疗法，结果使其子代出现先天性出生缺陷（畸形婴儿）.
（６）对视觉系统的影响
眼组织含有大量的水份，易吸收电磁辐射功率，而且眼的血流量少，故在电磁辐射作用下，眼球的温度易升高．温度升高是造成产生白内障的主要条件，温度上升导玫眼晶状体蛋白质凝固，多数学者认为，较低强度的微波长期作用，可以加速晶状体的衰老和混浊，并有可能使有色视野缩小和暗适应时间延长，造成某些视觉障碍．此外，长期低强度电磁辐射的作用，可促使视觉疲劳，眼感到不舒适和眼感乾燥等现象
（７）电磁辐射的致癌和致癌作用
大部份实验动物经微波作用后，可以使癌的发生率上升．一些微波生物学家的实验表明，电磁辐射会促使人体内的（遗传基因），微粒细胞染色体发生突变和有丝分裂异常，而使某些组织出现病理性增生过程，使正常细胞变为癌细胞．美国驻国外一大使馆人员长期受到微波窃听所发射的高度电磁辐射的作用，造成大使馆人员白血球数上升，癌发生率较正常人为高．又如受高功率远程微波雷达影响下的地区，经调查，当地癌患者急增．微波对人体组织的致热效应，不仅可以用来进行理疗，还可以用来治疗癌症，使癌组织中心温度上升，而破坏了癌细胞的增生．
除上述的电磁辐射对健康的危害外，它还对内分泌系统，听觉，物质代谢，组织器官的形态改变，均可产生不良影响。
〔(本文摘录自科技图书出版 环境科学基本丛书 之 环境物理 环境医学 )〕
学 案
一、学习目标
1.通过学习知道波长、频率和波速的关系。了解波在信息传播中的作用。
2.通过学习知道光是电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。
二、学法指导
1、加强自主阅读，通过各种途径收集相关资料，课上用多种形式交流信息、理解和体会；
2、和老师一起收集资料、交流，一同经历，共同提高；
3、电磁波的学习是难点，加强对电磁波的三个特征量的理解；
4、养成用所学知识去体验生活中高科技的的良好习惯。
三、释疑解难
信息的传递靠电话传递需架设导线，而在现代大量信息交流的基础上，世界将敷满了电线，需要靠另外的方式来传递信息，这就是电磁波。
r射线、x射线、紫外线、红外线、微波、无线电波都是电磁波。电话、电报、电视机都是靠无线电波传送信息的，电磁波作为载体，信息附加在它上面在空中飞行，接受装置接受到电磁波后，将信息从电磁波上解调出来。电磁波在传播的过程中如果路途遥远，需要靠卫星中转。电磁波是以光速传播的，非常快捷。但电磁也有污染，会导致控制系统和信息传输系统失控，对人身体健康有害。
四、自我检测
1.波长为2000m的电磁波属于（）
A．长波 B．短波
C．微波 D．中波
2.打开或关闭照明电灯时，会在旁边的电视机中听到“喀、喀”的声音，针对这种现象下列说法错误的是（）
A．电视机相当于一个电台，电灯是一个接收装置。
B．电灯相当于一个电台，电视机是一个接收装置。
C．电灯打开或关闭时，向外发射电磁波，被电视机所接收。
D．只要导体中有迅速变化的电流，这个导体就会产生电磁波，它就相当于一个电台。
3.频率是3×103MHz的电磁波，波长是（）
A．1m B．10m
C．1cm D．10cm
4.下图为某电磁波在真空中的波形的一部分，AB的长度为16m.这电磁波的波长、 频率各是多少？
五、交流园地
六、课外空间
1、光是一种电磁波
可见光是我们眼睛能看见的电磁波。太阳暖暖地照在我们身上，它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光组成。紫光波长最短，红光波长最长。可见光波长不同，光的颜色不同。可见光波长范围从400nm至760nm。
2、频率是物质的固有属性
频率、波长和波速这三个量中，频率是物质的固有属性。例如，音叉制造好之后，其频率就固定不变了，无论音叉发出的声波是在空气中、水中，还是在钢铁中传播。而波速与波传播的介质有关。声波在空气中、水中和在钢铁中传播，其速度是不一样的。在不同的介质中传播，频率相同、波速不同，波长也就不同。电磁波也是如此。
3、怎样寻找黑匣子
飞机失事后，为了分析事故原因，必须立即寻找黑匣子。怎样寻找黑匣子呢？原来，在飞机坠毁后的30d内，黑匣子能以37.5kHZ的频率自动发出信号。探测仪就是通过黑匣子本身不断发出的这种信号进行查找的。但黑匣子发射信号依赖其携带的一块蓄电池，如果不能尽早找到，信号会随着电池的消耗逐渐减弱，探测难度将越来越大。
探测仪是一种高精度频谱分析仪，通过发射一个波段的长波，来寻找黑匣子的直线方位。在几个不同位置找到“黑匣子”的直线方位后，几条直线的交叉点，就是黑匣子真正的位置。
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
