第十单元 电磁波与信息技术【单元概述】我们在前面学过听筒和话筒，它们就是将电信号转化为声信号，又把声信号转化为电信号的装置，具体转化过程中伴随着电和磁的相互作用。现代信息社会中，我们需要交流的信息越来也多，越来越方便，这就需要把信息的通路“修”得越来越宽。作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多，成为现代社会传输信息的主力军。专题学习侧重点学时电磁波与信息技术知道电磁波的产生与传播知道红外线、紫外线、可见光和微波的实际应用知道波长、波速和频率之间的关系1【问题情境】网络是神奇的，是有益的。它为人们的生活带来了极大的方便。使用QQ，没成本的跨地区交流；网络能够快速的将世界各地发生的新闻事件瞬间展现在我们面前，我们也能通过网络全面地搜索到想要查找的各种资讯；通过网络，我们可以打游戏，看电视电影等；网络让我们实现家庭办公，并且办公方面的成本大量降低，效率大大提高。那么网络是怎样把信息传输给我们的呢？这就是本专题要解决的问题。 【图式优化】信息是怎么传递的？人们传递信息经历了哪些阶段？现代信息技术是如何传递信息的？电磁波的波长、波速和频率之间有什么关系？不同的电磁波有什么不同的应用？ 【过程支架】1. 人们传递信息经历了哪些阶段？语言的使用文字的出现和使用印刷术的发明和使用电话、广播、电视的使用计算机与互联网的使用 2. 现代信息技术是如何传递信息的？电话的听筒和话筒是怎么实现声信号和电信号之间转换的？电磁波是怎么产生的？电磁波是怎么传递信息的？3. 电磁波的波长、波速和频率之间有什么关系？声，是以波的形式向外传播，叫声波，它有自己的频率、声速和波长。电场和磁场交替传播，在空间形成电磁波，它有自己的频率、声速和波长吗？电磁波的波长、波速和频率之间有什么关系？电磁波在传递信息过程中起什么作用？电磁波的种类很多，它们都有什么用处？我们熟悉的光，也是电磁波的一种，它对我们学习电磁波有什么帮助？【素材提供】1.电话（1）原理：话筒把声音信号变成变化的电流，沿导线传到远方，听筒把变化的电流变成声音。（2）组成：话筒和听筒话筒听筒主要结构装碳粒的小盒子、膜片绕着线圈的磁铁、膜片功能声信号电信号电信号声信号原理膜片压迫碳粒，电阻改变，电流改变电流变化，电磁铁对膜片的作用变化，膜片振动能量转化机械能转化为电能电能转化为机械能(3)种类：录音电话、录号电话、电视电话、书写电话、投币电话、磁卡电话、无绳电话、移动电话-2.无线电广播信号的发射和接收（1）信号的发射话筒把声音信号转换成音频电信号载波发生器可以产生高频电流调制器把音频电信号加载到高频电流上天线把载有音频电信号的高频电流发射出去(2)信号的接收天线可以接收各种频率的电磁波调谐器可以选出我们所需的某一频率的电磁波电子电路从高频电信号中取出音频电信号，放大后送到扬声器扬声器把音频电信号转换成声音3.电视图像的发射和接收图像信号的发射：摄像机把图像变成电信号发射机把电信号加载到高频电流上天线把载有电信号的高频电流发射出去图像信号的接收：天线接收电磁波电视机把图像信号取出并放大显像管把电信号还原成图像4.移动电话声音信号不是由导线中的电流传递，而是由空间的电磁波传递既能发射电磁波，又能接受电磁波，但发射功率不大，灵敏度不高基地台为移动电话转接其他用户5.电脑是怎么传递信息的？光导纤维，简称光纤，是一种达致光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理传输的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常光纤的一端的发射设备使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收设备使用光敏组件检测脉冲。包含光纤的线缆称为光缆。由于光在光导纤维的传输损失比电在电线传导的损耗低得多，更因为主要生产原料是硅，蕴藏量极大，较易开采，所以价格便宜，促使光纤被用作长距离的信息传递工具。随着光纤的价格进一步降低，光纤也被用于医疗和娱乐的用途。【归纳迁移】电 磁 波要传递的声信号和图像信号火 车乘 客归纳梳理电磁波与信息技术信息传递的发展史电磁波产生传播作用种类声波、声速和波长研学点拨1.电磁波的产生当导体中有迅速变化的电流时，就会在周围空间产生电磁波。可根据下表与水波、声波类比加以理解。项目振动源波的形成水波木棍上下振动通过水使振动向外传播，形成水波声波发声体往复振动通过介质使振动向外传播，形成声波电磁波导体中有大小、方向迅速变化的电流可以在真空或介质中通过变化的电场和变化的磁场相互激发，形成电磁波2.电磁波的传播电磁波可以在真空或介质中向各个方向传播。电磁波在真空中的传播速度为c=3105kms=3108ms。正因为电磁波的波速与光速相同，使人们猜想光可能也是一种电磁波，这种猜想已被证实。不同频率的电磁波在真空中的传播速度都相同。3.电磁波的波速、波长和频率（1）频率：一秒内电流振动的次数。单位：赫兹、千赫、兆赫。（2）波长：电流每振动一次电磁波向前传播的距离。（3）波速：一秒内电磁波传播的距离。（4）波速、波长和频率三者之间的关系：波速=波长频率难点突破1.微波通信（1）微波的波长在10m到1mm之间，频率在30Mhz300000 Mhz之间。(2)微波的性质接近光波，大致沿直线传播。（3）因微波不能沿地球表面绕射，因此利用微波通信要每隔50千米左右建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去。（4）一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。2.卫星通信（1）通信卫星就像一个无人值班的空中微波中继站，它从一个地面站接收发射来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。（2）用三颗同步卫星就可以实现全球通信。3.光纤通信（1）光导纤维是用高纯度的石英玻璃拉制成很细很细的玻璃丝，通常将数条光纤一起敷上保护层，制成光缆。（2）光纤通信的过程：以电话为例，在发送端，说话的声音通过电话机变成强弱变化的电信号；电信号进入激光发射机，经能量转换后，辐射出相应的强弱变化的光信号；光信号沿着光导纤维传输到光接收机，再转化成相应的电信号；受话机又把电信号复原成声音，我们就可以听到对方讲话了。（3）光在光导纤维中的传播利用了光的反射规律。（4）光纤通信的优点：传输损耗小，可长距离传输；通信容量极大；不怕雷击；不受电磁干扰；通信质量高，保密性好。4.网络通信（1）电子计算机减轻了人脑的智力劳动，因此人们又把它叫做电脑。把计算机连在一起可以进行网络通信。（2）最常见的、使用最频繁的网络通信形式是电子邮件。（3）世界上最大的计算机互联网叫做因特网，可以做到信息资源共享。（4）计算机之间的联结，除了使用金属导线外，还使用光缆、通信卫星等各种通信手段。【典题精析】例1、某电磁波的波形如图所示则该电磁波的波长是 m，频率是 Hz分析：图中给出的是半个波长的距离，所以波长=2cm2=4cm=0.04m电磁波传播的速度c=3108m/s，由公式c=f得：f=c=3108m/s0.04m=7.5109Hz故答案为：0.04m，7.5109Hz例2、为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容积为100L的太阳能热水器。请你与小周一起，对太阳能热水器进行研究与计算。(1)太阳能是能源(填“可再生”或“不可再生”)。太阳的巨大能量来自于太阳内部的反应。(2)小周早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为18，下午放学时看到显示的水温为78，则热水器中的水吸收了多少热量?与使用电热水器相比，相当于节约了多少度电?【不计电热水器的热量损失，c水4.2103J(kg)】(3)该热水器的说明书中介绍，真空管热水器可以把90的太阳能转化为水的的内能，真有这么高的效率吗?小周查阅资料知道，他们所在地区单位受光面积上接收太阳能的功率为P，小周还需要测量哪些物理量，并运用本题计算出的热量Q，就可估测出这台热水器的光热转化效率?写出效率的表达式。(用代表物理量的字母表示，不需要计算具体数据)分析：（1）太阳能取之不尽，用之不竭，所以是可再生能源；太阳能的能量来自于太阳内部的核聚变反应。(2)水的总质量：m=V=1103kgm3100103m3=100kg水吸收的热量：Qc水m(t2一t1)4.2103J(kg)100kg(7818)2.52107J相当于节约电能：2.52107J/3.6106J（kWh）17kWh7度(3)测出太阳能热水器的有效受光面积S和两次水温记录之间的光照时间t。光热转化效率：Q/PtS100%答案：（1）可再生 核聚变 （2）2.52107J 7度 （3）Q/Pts100%【自主训练】1、在第十二届全国人民代表大会第一次会议上，国家主席习近平发表重要讲话，号召全国人民继续为实现中华民族伟大复兴的中国梦而努力奋斗，习近平的讲话通过电磁波传遍神州大地，“中国梦”成为全中国人奋斗的理想。下列说法正确的是 （）、话筒的作用是将声音信号转化成变化的电信号、传输信号的电磁波波长越长，波速越快、传输信号的电磁波频率越高，波速越快、为减少电磁污染，可以采用超声波通过卫星进行现场直播、2013年6月5日是第42个世界环境日，为了保护环境，低碳出行，一位学生表示学校离家不远，今后“谢绝”家长开轿车接送下列关于轿车的说法正确的是（）A轿车使用的汽油是可再生能源B轿车行驶时，只要不鸣喇叭，就不会产生噪声C轿车上的收音机接收的信号是依靠电磁波传过来的D轿车上凸下平近似流线型的设计，使它行驶时，顶部受到气流的压强比底部大、我国科研人员研发了百米级第二代高温超导带材，使中国跻身该技术领域国际先进行列假如所有导体都成了常温下的超导体，那么当用电器通电时，下列说法正确的是（）A白炽灯仍然能发光B电动机仍能转动C电饭锅仍然能煮饭D电熨斗仍然能熨烫衣服、同学们都是未来理想能源的探索者和使用者关于未来理想能源，下列说法不合理的是（）A必须全部转化为电能，可以保证大规模使用B必须足够丰富，可以保证长期使用C必须足够便宜，可以保证多数人用得起D必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境、兰州市的许多公交车安装了GPS系统，通过GPS系统可显示汽车的行驶方向、车速、与后车的距离等信息实现GPS系统与卫星信号传输的是（）A红外线B紫外线C可见光D微波、核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆下列说法错误的是（）A目前核电站都是通过聚变反应来利用核能B核反应堆中发生的链式反应是可以控制的C原子核分裂或聚合时释放出核能D核能是一种不可再生的能源、我市目前已全面开通了3G手机通信业务使用3