高中物理 第14章 第1节电磁波的发现课件 新人教版选修3-4

第一节　电磁波\n课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练第一节　电磁波\n●知识导航生活中的许多现象表明，我们周围存在着电磁波，如电话机、手机、通讯卫星等工具的信息传播都是靠电磁波进行传递的，电磁波的存在，使当代人“顺风耳，千里眼”的梦想成为了现实．本章主要对电磁波的发现及应用做了详细的介绍．第一节介绍电磁理论的提出及产生，从此，人类的生活进入了一个新的时代；第二节讲电磁振荡及LC电路的周期及频率，让我们了解电磁波产生的原理；第三、四节讲电磁波在社会生活、科技等领域中的应用．\n本章的重点是电磁振荡，难点和核心是麦克斯韦的电磁场理论．\n●学法指导本章是电磁学部分的基础应用，且本章所讲多为理论知识，理解起来较为繁琐，在学习时，一定要与机械振动、机械波对应地进行比较，注意它们的共性和区别，要学习麦克斯韦在建立电磁场理论的过程中，根据电与磁的对称性，跟变化的磁场产生电场类比，提出变化的电场产生磁场这一科学预言的研究方法．另外我们还应从实际应用中多加学习、多加了解电磁波．\n●考纲须知内　容要求变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，电磁波及其传播Ⅰ电磁波的产生、发射和接收Ⅰ电磁波谱Ⅰ\n※了解电与磁的关系，知道电磁波的概念※知道电磁波的产生条件和传播速度※了解电磁波的发现过程和物理学史\n\n当我们看到东方明珠电视塔、卫星接收天线、从电视中欣赏到“神舟”七号飞船的发射过程和“嫦娥一号”传回的月球高清晰度图片，以及用手机同远方的亲友通话时，我们都会感到电磁波的神奇！你是否知道电磁波是怎样发现的？\n\n1．1886年，人类第一次主动地发射、接收．2．麦克斯韦电磁理论为：；，电磁波在真空的传播速度为，电磁波的传播不需．3．1866年，用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了．他还通过实验观察到了电磁波的和衍射等现象．通过实验证明了电磁波在真空中具有与光相同的.电磁波变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场光速介质赫兹电磁波反射、折射、干涉、偏振速度c\n\n(1)电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场．(2)电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场．(3)麦克斯韦电磁波理论的理解①恒定的电场不产生磁场．②恒定的磁场不产生电场．③均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场．④均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场．⑤振荡电场产生同频率的振荡磁场．⑥振荡磁场产生同频率的振荡电场．\n(4)电磁场变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场．特别提醒：①变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关．②在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的．③有单独存在的静电场，也有单独存在的静磁场，但没有静止的电磁场．\n实验装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电流，使灯泡发光．\n讨论：①如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还有电流、电场吗？②想像线圈不存在时，线圈所在处的空间还有电场吗？答案：①有电场，无电流②有\n(1)电磁波的产生变化的电场和变化的磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播，电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波．(2)电磁波的特点①电磁波是横波，在传播方向上的任一点E和B随时间做正弦规律变化，E与B彼此垂直且与传播方向垂直．②电磁波的传播不需要介质，在真空中的电磁波的传播速度跟光速相同，即c＝3.00×108m/s.\n③电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象．电磁波与物质相互作用时，能发生反射、吸收、折射等现象．(3)电磁波的波速、波长与频率的关系说明：①同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变．在介质中的速度都比真空中速度小．\n②不同电磁波在同一种介质中传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大．\n(4)电磁波的实验证明1886年，赫兹用实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了电磁波．①赫兹的实验装置，如图所示②实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过火花．③现象分析：当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场．这种电磁场以电磁波的形式在空间传播．当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花.\n机械波电磁波对象研究力学现象研究电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化传播传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系产生由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发联系都具有波的一切特性，例如干涉、衍射、反射、折射等性质，它们的波速、波长与频率的关系都是v＝fλ，都能传播能量.\n(2009·北京)类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是()A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象\nC．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波答案：D解析：电磁波是电磁场传播形成的．在传播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感应强度B的方向都与波的传播方向垂直，所以电磁波应为横波．故选D.\n\n关于电磁场理论，下列说法中正确的是()A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D．周期性变化的电场周围一定产生周期性的磁场\n解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场．答案：D点评：在理解麦克斯韦的电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场，静磁场也不产生电场．还要注意根据电场(或磁场)的变化情况来确定所产生的是什么样的磁场(或电场)．\n(2010·湖北黄冈中学高二检测)根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法中正确的是()A．变化的电场一定产生变化的磁场B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场C．稳定的电场一定产生稳定的磁场D．周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场答案：D\n电磁波与声波比较，下列说法正确的是()A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关\n答案：ABC点评：电磁波是电磁现象，声波是机械波，是力学现象，两者都具有波的特性干涉、衍射等，但它们具有本质的不同，如声波的传播依赖于介质的存在，但电磁波的传播则不需要介质．\n以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是()A．机械波与电磁波，本质上是一致的B．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D．它们都可发生干涉、衍射现象答案：BCD\n解析：机械波与电磁波产生的根源不同．产生的本质不同，A错误．B、C、D正确.\n(物理与日常生活)高压线向远方输送着大量电能，如果居民的房屋在高压线下边不远处，对人会有影响吗？解析：高压线中通过的是三相交流电，每相电流都是按正弦规律变化的交变电流，这就满足了产生电磁场的条件，如果人长期处在较强电磁场中会受到电磁场的影响．在变压电站的工作人员都有电磁辐射费，这也说明电磁辐射对人体会产生不好的作用．\n点评：类似的情况还有手机，手机在通话时会在人头部形式较强电磁场，这会对人体健康产生一定影响，手机在接通的那一瞬间激发的电磁场是很强的，所以最好等手机接通后才放到耳朵旁边或者使用免提功能．\n手机A的号码为12345670002，手机B的号码为12345670008，手机A拨手机B时，手机B发出响声并且显示屏上显示A的号码为12345670002.若手机A置于一透明真空罩中，用手机B拨叫手机A，则()A．发出响声，并显示B的号码为12345670008B．不发出响声，但显示B的号码为12345670008C．不发出响声，但显示B的号码为12345670002D．即不发出响声，也不显示号码\n答案：B解析：电磁波可以在真空中传播，而声波传播则需要介质，当手机B拨打手机A时(A置于一透明真空罩中)，A能显示B的号码，不能发出响声，即B正确．