5.3 初識電磁波及應(yīng)用— 魯科版（2019）高中物理必修第三冊導(dǎo)學(xué)案003

1、第5章 初識電磁場與電磁波導(dǎo)學(xué)案003 第3節(jié) 初識電磁波及其應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解電磁波的產(chǎn)生與傳播。2了解電磁波在科技、經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展中的作用。3. 了解電磁波的危害及防護(hù)【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】電磁波的產(chǎn)生與傳播，理解磁場與電場之間的關(guān)聯(lián)?！緦W(xué)習(xí)過程】【新課學(xué)習(xí)】一、電磁場和電磁波1麥克斯韋電磁理論：（1）變化的磁場產(chǎn)生電場變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場。（3）振蕩的（即周期性變化的）磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場，振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場。2變化的電場產(chǎn)生磁場變化電場在周圍空間產(chǎn)生磁場，

2、變化磁場在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場和磁場成為一個完整的整體，這就是電磁場。3.電磁波(1)定義：交替產(chǎn)生的變化的電場和變化的磁場向周圍空間的傳播形成電磁波。(2)特點(diǎn)：電磁波是橫波；在電磁波中，每處的電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向總是相互垂直，且與電磁波的傳播方向垂直；電磁波傳播示意圖如下圖。電磁波可以在真空中傳播，向周圍空間傳播能量。電磁波在真空中的傳播速度c=3。德國物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論。4電磁波與機(jī)械波比較（1）傳播條件：機(jī)械波傳播需要介質(zhì)，而電磁波不需要介質(zhì)。（2）傳播規(guī)律：都遵循“”這個關(guān)系式；且電磁波也能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)

3、象。（3）傳播本質(zhì)：機(jī)械波傳播的是機(jī)械能，電磁波傳播的是電磁能。二、電磁波的應(yīng)用1.電視(1)電視信號的發(fā)射： 用話筒把聲音信號轉(zhuǎn)換成音頻電信號,用攝像機(jī)把圖像信號轉(zhuǎn)換成視頻電信號,但音頻、視頻電信號不能直接發(fā)射出去.由載波發(fā)生器產(chǎn)生高頻電磁波,通過調(diào)制器把音頻、視頻電信號加載到高頻電磁波上.最后通過天線把載有音頻、視頻電信號的電磁波發(fā)射出去。(2)電視信號的接收 接收機(jī)收到高頻電磁波以后,利用電視機(jī)的調(diào)諧器選出我們所需要的某一頻率的電磁波,再從高頻電信號中取出音頻、視頻電信號,音頻電信號經(jīng)放大后送到揚(yáng)聲器,轉(zhuǎn)換成聲音;視頻電信號送到顯像設(shè)備,轉(zhuǎn)換成圖像.在電視信號發(fā)送和接收過程中,各元件所起

4、的作用：.視覺暫留,使人觀察到電視的活動圖像 人眼觀察物體時,若將物體移去,眼睛的視神經(jīng)對物體的印象并不能立即消失,而要延續(xù)0.1s的時間,這種生理現(xiàn)象叫做視覺暫留。由于電視每秒傳送25張畫面,所以人看電視時,前一張畫面的印象尚未消失,后一張畫面已出現(xiàn)在熒光屏上,從而產(chǎn)生電視圖像連續(xù)活動的感覺。2.雷達(dá)(1).構(gòu)造：雷達(dá)一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置(顯示器)、電源、用于控制雷達(dá)工作和處理信號的計算機(jī)以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成(2).工作原理:利用電磁波遇到障礙物會發(fā)生反射的特性來確定目標(biāo)物體 的位置(3).特點(diǎn) 雷達(dá)既是無線電波的發(fā)射端,又是無線電波的接收端； 雷達(dá)使用的無線電波是直

5、線性好、反射性能強(qiáng)的微波波段; 雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的無線電波,即脈沖,每次發(fā)射時間小于1us,兩次發(fā)射的時間間隔約為0.1ms; 障礙物的距離等情況都由顯示器直接顯示出來。(4).應(yīng)用 可以用于探測飛機(jī)、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo),也可以用于導(dǎo)航,在天文學(xué)上可以用于研究星體,在氣象上可以用于探測臺風(fēng)、雷雨、烏云等。3.移動電話特點(diǎn)：手持移動電話的體積很小，發(fā)射功率不大。它的天線也很簡單，靈敏度不高因此，手機(jī)通話時要靠強(qiáng)大的固定無線電臺轉(zhuǎn)接。這種固定的無線電臺叫做基站。城市高大建筑物上、農(nóng)村有的山頭上，常?？梢钥吹揭苿油ㄐ呕镜奶炀€。4.因特網(wǎng) 因特網(wǎng)是世界上最大的計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng),可以在網(wǎng)上看電影、聊天購物、

6、答查閱各種資料,進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療,也可進(jìn)行網(wǎng)上會議。三、電磁污染及防護(hù)1.電磁污染2.電磁輻射的防護(hù)【例題分析】【例1】下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是()A電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播B電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3×108 m/sC電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時，波長變短D電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象【例2】關(guān)于電磁場理論的敘述，正確的是()A變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān)B周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場C變化的電場和變化的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場D電場周圍一定存在磁場E磁場周圍一定存在電場【課堂訓(xùn)練】1關(guān)于電磁波，下列說法

7、正確的是()A只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波B電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度不相同C均勻變化的磁場能夠在空間形成電磁波D赫茲證明了電磁波的存在E電磁波在真空中具有與光相同的速度2根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是()A電場一定能產(chǎn)生磁場，磁場也一定能產(chǎn)生電場B變化的電場一定產(chǎn)生磁場C穩(wěn)定的電場也可以產(chǎn)生磁場D變化的磁場一定產(chǎn)生電場E變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一的、不可分割的電磁場3不能發(fā)射電磁波的電場是()參考答案：【例1】解析：電磁波是交替產(chǎn)生呈周期性變化的電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播而產(chǎn)生，故A項(xiàng)正確；電磁波只有在真空中傳播時，其速度為3×108 m/s

8、，故B項(xiàng)不正確；電磁波在傳播過程中其頻率f不變，由波速公式vf知，由于電磁波在介質(zhì)中的傳播速度比在真空中的傳播速度小，所以可得此時波長變短，故C正確；電磁波是一種波，具有波的一切特性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象，故D項(xiàng)不正確答案：AC【例2】答案：ABC【課堂訓(xùn)練】1解析：若只有電場和磁場，而電場和磁場都穩(wěn)定或電場、磁場僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波，A、C錯；光也是電磁波，在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同，可判斷B、E正確；赫茲證明了電磁波的存在，D項(xiàng)正確答案：BDE2解析：根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一的、不可分割的電磁場，E項(xiàng)正確；變化的電場一定產(chǎn)生磁場，穩(wěn)定的電場不產(chǎn)生磁場，故A、C項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確同理知D正確答案：BDE3解析：由麥克斯韋電磁場理論，當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場時(如A圖)，由于它不激