师:同学们好,今天我们一起学习第19章第一节“最快的信使”。老师这儿有个学生遇到了困难,想请大家来帮帮忙。五一黄金周快到了,身在六安的小明同学计划五一放假期间去找在北京上大学的哥哥玩。大家帮小明想想,怎样才能提前把这个计划传递给他哥哥呢?把你们的方法记录下来,看看能想出多少种。
生:可以用固定电话或者手机直接打电话。
生:利用邮箱发送电子邮件。
生:还能利用QQ或者微信发送语音或文字信息。
师:这些都是我们身边常见的信息传递方式。除了这些,你们还知道哪些信息传递方式呢?生活中还有航空邮件、特快专递,能帮我们安全、快捷地传递重要文件。早在2000多年前,我国古人就已经会使用飞鸽传书、烽火驿马等方式传递信息。虽然飞鸽传书、烽火驿马现在已经退出了历史舞台,但旗语在现代军事行动中仍然发挥着重要作用,是现代通信方式的重要补充。我们把古代通信方式与现代通信方式对比,不难发现古代通信方式有很多不足之处,比如传递方式简单、传递信息量少、安全等级低、传递时间长等。那么现代通信是如何实现大量信息方便快捷、安全传递的呢?要解答这个疑问,我们就需要认识电磁波。我们身边充满了电磁波,它在生活中应用非常广泛,但是电磁波看不见也摸不着,它真的存在吗?我们一起来感受一下。接下来我们做个实验,老师提醒大家两点:一是仔细观察实验现象,可以在笔记本上做适当记录;二是结合实验现象,思考该实验操作的设计目的是什么。最后把记录的情况汇总对比,尝试总结实验结论。我们用到的实验器材主要有收音机、钢尺、导线、灯泡、电池,其中收音机是通过接收电磁波来工作的。接下来请仔细观看实验过程。
在实验中,我们需要用到以下实验器材:收音机、钢尺、导线、灯泡、电池。首先准备一把光滑的钢尺,然后将灯泡和电池串联,把收音机放置在附近,打开收音机开关,调至MW波段,让收音机处在没有电台的位置,这时我们会听到收音机里只有滋滋的声音。将电路的一端与钢尺相连,另一端在钢尺上滑动,这样就会产生连续的电流,仔细收听收音机的声音。
继续让收音机处在没有电台的位置,我们在钢尺上隔一小段距离贴上一段胶带,接着将电路的一端与带有胶块的钢尺相连,把电路另一端在有胶块的钢尺上滑动,这样就会产生时断时续的电流,仔细收听收音机的声音。
继续让收音机处在没有电台的位置,将串联电路正负极两端的导线进行时断时续的碰触,这样也会产生时断时续的电流,仔细收听收音机的声音。
通过刚才的实验我们可以看出,实验一中导线在钢尺上滑动时,电路中的电流变化不明显,收音机未有明显反应。实验二和实验三中收音机能够接收到电磁波信号,都发出了咯咯声。仔细对比会发现,实验二利用胶块,实验三利用导线间时断时续的接触,都让电路中的电流迅速发生变化,从而使得收音机都能够接收到电磁波。由此我们可以得出,电路中迅速变化的电流能在周围产生电磁波。
电磁波是波的一种类型,而波是生活中普遍存在的现象。例如,轻轻拨动琴弦,琴弦的振动激起了声波;小石子投入平静的水面,泛起涟漪,形成了水波。电磁波与声波、水波有许多相似之处。利用现代科技示波器将电磁波描绘出来,我们发现它有波峰、波谷。我们将相邻的两个波峰或者相邻的两个波谷之间的距离称之为波长,用字母λ表示,波长的单位是米。在某一固定位置,1秒内有多少个波峰或者波谷通过,波的频率就是多少,频率的符号用小写f表示,频率的单位为赫兹,频率的常用单位还有千赫、兆赫,它们之间的换算关系为:1兆赫 = 103千赫,1000赫 = 103赫兹。声音的传播需要固体、液体、气体等介质,电磁波的传播需要介质吗?该如何设计实验来验证呢?大家思考一下。同学们,我们可以与探究声音的传播是否需要介质的实验做类比。将一部手机吊在真空罩内,用外面的手机呼叫里面的手机,观察到可以接通后,开启抽气机,抽取玻璃罩内的空气。实验中我们发现,无论如何抽取罩内的空气,里面的手机都能接收到呼叫,也就是说里面的手机能够接收到电磁波的信号。大量实验表明,电磁波能够在真空中传播,其速度与光速相等,也可以用字母c表示,即c = 3×10?米每秒。在真空中,电磁波的波速一定,电磁波的频率越高,波长越短,反之,频率越低,波长越长。电磁波在空气中的传播速度与在真空中的传播速度极其接近,一般计算当中,我们就把空气中的传播速度约等于真空中的传播速度,即3×10?米每秒。正是因为电磁波的传播速度如此之快,所以物理学家们就想,如果利用它来帮助我们传递信息该是多么快捷呀。现如今,这一想法已经在生活中得以实现,而且应用非常广泛。那么,日常生活中有哪些用电磁波传递信息的实例呢?请同学们思考一下。
生:电视遥控器就是利用发射电磁波来控制电视节目的跳转、声音大小的改变等等。
生:电视机靠电磁波的传播速度快来实现实时新闻、体育赛事等的实况直播。
生:刚才实验中用到的收音机、手机也是通过电磁波来传递信息的。
师:手机大家已经比较熟悉了,接下来我们一起来仔细观察一下收音机。收音机上的FM代表调频广播,MW代表中波,SW代表短波。下方有按键可以调换接收不同波段的电磁波。在我们的日常生活中,常用的还是调频广播,通过收音机侧边的旋钮可以调节接收不同频率的电磁波,从而收听不同电台的节目。现在这种收音机在生活当中用得越来越少了。时代在发展,收音机也在不断地革新升级。这两款就是我们的车载收音机,上面的FM即为调频广播,87.5的单位为兆赫,该收音机此时接收电磁波的频率为87.5兆赫。同学们,你们知道车载收音机如何使用吗?我们一起来学习一下。请看视频,打开电源键,选择多媒体,现在屏幕上显示的FM94.9,它的单位是兆赫兹,我们就可以改变收音机接收的频率,更换电台。不同汽车上的车载收音机使用方法可能会有所不同,但都大同小异。大家下课后可以亲自去探索尝试一下。
