文档内容
21.2 电磁波的海洋（导学案）
【学习目标】
1. 知道电磁波的产生和传播。
2. 知道波长、频率和波速。
3. 知道电磁波在真空中的传播速度。
4. 了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。
【学习重点】电磁波的传播。
【学习难点】电磁波的波长、波速和频率。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 电磁波的产生：当电路中有迅速变化的 时，其周围会产生电磁波。
2. 电磁波的传播
（1）声音的传播 介质；电磁波的传播 介质（选填“需要”或“不需要”）， 在真
空中传播（选填“可以”或“不可以”）。
（2）在一列水波的传播中，凸起的最高处，叫做 ；凹下的最低处，叫做 。邻近的两个
波峰（或波谷）的距离叫做 。
（3）波在1秒内传播 的个数叫做波的频率。电磁波频率的单位是 ，还有千赫（kHz）和
兆赫（MHz）。
（4）用来描述波传播 的物理量叫做波速。真空中电磁波传播的速度是 m/s，等于光在
真空中的传播速度。
3. 电磁波家族及电磁波的应用
（1）电磁波家族包括：一般根据波长来划分，波长从大到小依次是 、 、可见光、
、 、γ射线等。
（2）无线电波
电磁波中用于广播、 和 的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波。
通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括长波、中波、 、 等。
（3）电磁波的应用
①无线电波：用于广播、电视和移动电话；②红外线：家电的遥控器；③微波：可用来 ；
④紫外线： ；⑤X射线：医学上用来做 检查；⑥γ射线：金属探伤；⑦探测宇宙：射
电望远镜。
【合作探究】探究一、电磁波是怎样产生的
1. 水波、声波的产生
【想一想】尽管你对电磁波这个名词已经十分熟悉，但是，你知道电磁波是怎样产生的吗？为了
理解电磁波的产生，我们先回忆水波、声波的产生。
木棍在水面上振动会产生水波；说话时声带的振动在空气中形成声波。
【结论】声波与水波都是都是由于物体发生 产生的。
水波 声波
2. 实验探究：电磁波是怎样产生的
【实验】
（1）如图所示，打开收音机的开关，旋至没有电台的位置，将音量调大，取一节干电池和一根导
线，拿到收音机附近；
（2）先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与正极相连，从收音机中能听到一次
“喀喀”声后，之后就 “喀喀”的声音了（选填“有”或“没有”）；
（3）将导线的一端与电池的其中一极反复摩擦，使它们时断时续地接触，从收音机中_______
“喀喀”声（选填“不断听到”或“听不到”）。
【实验分析】
（1）用导线连接电池正、负极。刚接通时电流从无到有，听到“喀喀”声，说明变化的电流
电磁波。接通后电流稳定不再变化，没有声音，说明稳定的电流 电磁波（均选填“产生”或
“不产生”）。
（2）导线的一端摩擦电池的一极，导线中电流不断变化，听到连续不断的“喀喀”声，说明变化
的电流 电磁波（选填“产生”或“不产生”）。
【实验结论】当电路中有迅速 的电流时，其周围会产生电磁波。
3. 电磁波的产生（1）电磁波：导线中电流的迅速变化会在空间激起（产生） 电磁波。
（2）电磁波传递信息：广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流，
发出 。虽然电磁波看不见、摸不到，但它确实可以给我们传递各种 。
【例题1】2022年10月12日，新晋“太空教师”陈冬、刘洋、蔡旭哲为广大青少年带来了一场精
彩的太空科普课，授课过程中“太空教师”与地面师生之间的互动交流主要依靠（ ）
A．空气 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
探究二、电磁波是怎样传播的
【想一想】电磁波是怎样传播的？传播的速度有多大？
1. 波长、频率、波速
以水波为例，了解描述波的特征的物理量：波长、频率、波速。当把一个小球仍入水中时，会发
现小球上下振动，形成水波，并且向四周传播。
（1）波长
在一列水波的传播中，凸起的最高处叫做 ；凹下的最低处叫做 。邻近两个波峰（或波
谷）之间的距离叫做 ，用λ表示。
单位：米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等。
（2）频率
波在1秒内传播 的个数叫做波的频率。用字母 f 表示。
单位： （Hz），其他单位：千赫（kHz）、 兆赫（MHz）。这是某一列波在2秒内传播的波长个数为 个，则该波的频率f = 。
（3）波速
水波不停地向远处传播，用来描述波传播 的物理量叫做波速。
波速= 即 v= λf；单位： （m/s）
如上图所示，如果该波的波长为0.1m，频率f =3Hz，则波速v= λf= m/s
2. 探究电磁波的传播
【想一想】声波的传播需要介质，电磁波的传播是否需要介质呢？
【进行实验】如图所示，将一部手机置于一密封玻璃罩内，用另一部手机呼叫它，可以听到玻璃
罩内的手机发出的铃声，同时看见手机屏幕闪烁。然后，用抽气机逐渐向外抽气会发现铃声越来越小，
但玻璃罩内的手机屏幕仍然闪烁，同时呼叫它的手机也仍然是连通状态。
【实验结论】电磁波的传播不需要 ，电磁波能够在 中传播。
大量事实可以证明真空可以传播电磁波。例如，在太空中的宇航员可以用 与地面站进行联
系；美国“新视野号”探测器通过 可以传回照片。
3. 描述电磁波的物理量
跟水波类似，电磁波也有自己的波速、频率和波长。
（1）电磁波的波速
真空中电磁波的波速为c，其数值大约为30万千米每秒。目前公认的数值是c=2.99792458×108
m/s= m/s，电磁波的传播速度与 在真空中的传播速速相同。
（2）电磁波的频率
电磁波频率的单位也是 （Hz）。因为通常电磁波的频率都很高，所以常用的单位还有千赫
（kHz）和兆赫（MHz）。4. 电磁波家族及电磁波的应用
（1）电磁波家族
电磁波有无线电波、 、可见光、 、 、 γ射线等。各种光和射线都是波长
不同的 。
（2）无线电波
①定义：电磁波中用于广播、 和 的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做
无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。
②特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包
括长波、中波、 、 等。
（3）电磁波的应用
①无线电波：用于 、 和移动电话；②红外线：家电使用的 ；③微波：可用
来 ；④紫外线： ；⑤X射线：医学上用来做 检查；⑥γ射线：金属探伤；⑦探
测宇宙：射电望远镜。
5. 微波炉
（1）微波炉的原理
电磁波除了用于通信外，还有很多别的应用。比如，我们生活中常常见到的微波炉，就是用
来加热食品的。微波炉内有很强的电磁波，它的波长很 ，所以叫做微波。食物的分子在微波的作
用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高。
（2）使用微波炉的注意事项
食物中的水分子比其他分子更容易吸收微波的能量，所以含水量高的食物在微波炉中温度上升更
快。微波炉中 使用金属容器（选填“能”或“不能”），因为会损坏微波炉。微波同其他频率
的电磁波一样，过量的照射对人体 （选填“有害”或“有益”）。微波炉的外壳是金属壳，炉
门的玻璃上有金属屏蔽网，可以减少电磁波的泄漏，使炉外的电磁波不超过允许值。
【看一看】请你看一看家里微波炉的说明书，向同学介绍它的容积、耗电量大小等数据。它的加热温度和加热时间是由人工控制的还是程序控制的?
【例题2】天问一号于2021年5月在火星着地，火星车次表层探测雷达使用电磁波可以探测火星
土壤的地下分层和厚度。包含两个通道，低频通道（15×106Hz~95×106Hz）可以穿透10-100米的深度；
高频通道（0.45×109Hz~2.15×109Hz）可以穿透3-10米的深度，图是电磁波家族，下列选项正确的是（
）
A．低频通道的电磁波在真空中传播速度是340m/s
B．低频通道的电磁波波长比高频通道电磁波波长长
C．低频通道的电磁波在真空中的波速比高频通道电磁波慢
D．高频通道电磁波是x射线
【精讲点拨】
1. 电磁波的产生
（1）对于电磁波的产生可采用类比法进行理解。手持木棍，让木棍下端接触水面振动，会发现水
面上有一圈一圈凹凸相间的水波从木棍接触水面处向外传播。
（2）两个音叉并排放置，并离得很近，敲击其中一个音叉，和另一个音叉接触的小球被弹起。音
叉振动时，在空气中会有疏密相间的声波向外传播，形成声波。
（3）当电路中有迅速变化的电流时，其周围会产生电磁波，并向周围传播。
2．电磁波的传播
电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，其数值是c =3.0×108 m/s。
3. 电磁波的分类
按照频率从低到高分为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
【归纳整理】
第2节 电磁波的海洋【课堂练习】
1．如图所示，将导线一端与电池负极连接，用另一端与电池正极快速断续接触，可以听到收音机
发出“咯、咯”声，表明收音机接收到了（ ）
A．热量 B．声波 C．光能 D．电磁波
2．下列家用电器中应用电磁波工作的是（ ）
A．微波炉 B．电熨斗 C．空调 D．洗衣机
3．如图所示，是一台收音机的屏板，当指针（图中黑块）向右调时，所接收到的电磁波的波长及
波速将会（ ）
A．波长变大及波速变小 B．波长变大及波速不变
C．波长变小及波速变大 D．波长变小及波速不变
4．中国自主建设的射电望远镜FAST自建成以后，在测量星际磁场、快速射电暴、脉冲星搜索等
方面取得了丰硕的成果。它接收的信号是来自太空的（ ）
A．电磁波 B．超声波 C．次声波 D．红外线
5．如图是电磁波及其应用事例，下列说法正确的是（ ）
A．电视机遥控器用γ射线遥控B．体检胸透用的X射线频率比无线电波低
C．验钞机用的紫外线波长比红外线短
D．可见光比无线电波在真空中的传播速度快
6. 电磁波在真空中的传播速度为_______。如图所示是部分电磁波谱，在如图的五种电磁波中，频
率最高的电磁波是______。
7. 电磁波家族如图所示：
（1）家庭网络中，小红觉得5GWiFi比2.4GWiFi网速更快，则相关正确的表述是_______；（单选，
填字母）
A．5G比2.4G的传播速度更快
B．5G比2.4G的频率更高
C．5G比2.4G的波长更长
D．5G和2.4G分别用电磁波、声波传递信息
（2）微波炉是利用_______加热食物的，食物中水分发生了哪种物态变化而变少_____？
8. 甲、乙分别为两种电磁波，其部分波形如图（a）所示，其中甲是我们能看得见的某种色光。
结合图（b）的电磁波谱，可以推测：乙可能是_________（选填“红外线”或“紫外线”），甲、乙
这两种电磁波具有相同的 _________（选填“波长”“波速”或“频率”）。【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
