高中物理第三章電磁場與電磁波初步4.電磁波的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用課件教科版必修第三冊

4.電磁波的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用必備知識·自主學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力·合作探究隨堂演練·自主檢測課

標(biāo)

要

求思

維

導(dǎo)

圖1.了解麥克斯韋電磁場理論的基本內(nèi)容以及在物理學(xué)發(fā)展史上的意義．2．知道電磁波產(chǎn)生的原理，并通過電磁波體會電磁場的物質(zhì)性．知道電磁波波速、波長和頻率的關(guān)系．3．了解赫茲的實(shí)驗(yàn)及其意義．4．認(rèn)識電磁波譜，知道各種不同電磁波按波長或頻率的排列順序．5．通過實(shí)例，了解電磁波的應(yīng)用及其帶來的影響

必備知識·自主學(xué)習(xí)一、電磁場1．麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生________．(2)變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生________．2．電磁場：________的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，形成不可分割的統(tǒng)一體，稱為電磁場．電場磁場變化二、電磁波和電磁波譜電磁波的應(yīng)用1．電磁波：________的電場和磁場交替產(chǎn)生而形成的電磁場是由近及遠(yuǎn)傳播，這種變化的電磁場在空間的傳播稱為電磁波．2．電磁波的實(shí)驗(yàn)證實(shí)：________通過實(shí)驗(yàn)捕捉到了電磁波，證實(shí)了電磁波的速度等于光速，證明了電磁波能夠產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象，證實(shí)了麥克斯韋的電磁場理論．3．電磁波的速度(1)電磁波的波長、頻率、波速的關(guān)系：c＝________．(2)在真空中，電磁波的速度c＝________m/s.變化赫茲λf3.0×1084．電磁波譜(1)定義：按________(或________)的順序把所有電磁波排列起來，稱之為電磁波譜．(2)電磁波譜的排列：按波長由長到短依次為：________、紅外線、________、紫外線、X射線、________．5．電磁波的應(yīng)用(1)利用電磁波傳遞信息．(2)利用電磁波的能量．波長頻率無線電波可見光γ射線[導(dǎo)學(xué)1](1)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．(2)周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場．

[導(dǎo)學(xué)2]不同頻率的電磁波性質(zhì)不同，用途也不同，無線電波由振蕩電路產(chǎn)生，主要用于通訊，紅外線的熱作用較好，紫外線的化學(xué)作用較好，X射線的穿透能力較強(qiáng)，γ射線的穿透能力更強(qiáng)．關(guān)鍵能力·合作探究探究點(diǎn)一對麥克斯韋電磁場理論的理解導(dǎo)學(xué)探究電子感應(yīng)加速器就是用來獲得高速電子的裝置，其基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電磁鐵線圈中通入變化的電流，真空室中的帶電粒子就會被加速，其速率會越來越大．請思考：帶電粒子受到什么力的作用而被加速？提示：電荷受到感生電場的電場力作用做加速運(yùn)動．歸納總結(jié)1.對麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的電場不產(chǎn)生磁場恒定的磁場不產(chǎn)生電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場2.對電磁場的理解(1)電磁場的產(chǎn)生：振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場，振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，周期性變化的電場、磁場相互激發(fā)，形成的電磁場一環(huán)套一環(huán)，如圖所示．(2)電磁場并非簡單地將電場、磁場相加，而是形成相互聯(lián)系、不可分割的統(tǒng)一整體．在電磁場示意圖中，電場和磁場在空間相互激發(fā)時(shí)，相互垂直，以光速c在空間傳播．典例示范例1關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是(

)A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D.周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場答案：D解析：根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，非均勻變化的電場才產(chǎn)生變化的磁場，D正確．素養(yǎng)訓(xùn)練1

(多選)根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，以下敘述中正確的是(

)A．教室中亮著的日光燈周圍空間必有磁場和電場B.工作時(shí)的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器周圍必有磁場和電場C．穩(wěn)定的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，穩(wěn)定的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場D．電磁波在傳播過程中，電場方向、磁場方向和傳播方向相互垂直答案：ABD解析：教室中亮著的日光燈、工作時(shí)的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器周圍會產(chǎn)生振蕩磁場和電場，故A、B正確；穩(wěn)定的電場不會產(chǎn)生磁場，C錯誤；電磁波在傳播過程中，電場方向、磁場方向和傳播方向相互垂直，D正確．素養(yǎng)訓(xùn)練2

(多選)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的以下四種磁場中，下列判斷正確的是(

)A．甲圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波B．乙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波C．丙圖能產(chǎn)生電場，不能產(chǎn)生電磁波D．丁圖能產(chǎn)生電場，也能產(chǎn)生電磁波答案：BD解析：根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場產(chǎn)生電場，故乙、丙、丁都可以產(chǎn)生電場；均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，從而產(chǎn)生電磁波，故丙、丁可以產(chǎn)生電磁波．B、D正確．探究點(diǎn)二電磁波的特性及應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究電視、雷達(dá)和手機(jī)都是通過電磁波傳遞信息的，請你從它們自身是否是發(fā)射端或接收端來看，它們有什么不同？提示：電視僅僅是接收端，它接收來自電視臺的無線電信號；雷達(dá)自身發(fā)射信號，遇到障礙物反射回來，通過接收反射波來確定物體的位置，因此雷達(dá)既是發(fā)射端又是接收端．手機(jī)接收來自基站的信號，同時(shí)它又向基站發(fā)射信號，它既是接收端也是發(fā)射端．歸納總結(jié)1.各種電磁波的共性(1)它們在本質(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒有絕對的意義．(2)都遵守公式c＝λf，它們在真空中的傳播速度都是c＝3.0×108m/s.(3)它們的傳播都不需要介質(zhì)．(4)它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．2．電磁波的傳輸電磁波可以通過電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸，也可實(shí)現(xiàn)無線傳輸．電磁波的頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息量越大．3．電磁波的應(yīng)用實(shí)例——電磁波通信隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和智能手機(jī)的出現(xiàn)，負(fù)責(zé)通話的電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相互滲透、相互兼容，逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)．移動電話的主要業(yè)務(wù)也已經(jīng)發(fā)展成為以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的信息服務(wù)．人們可以通過接入互聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)看電影、聊天、購物、查閱資料、視頻通話．這些信息都是通過電磁波來傳遞的．典例示范例2關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是(

)A．電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息B．手機(jī)在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波C．太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同D．遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同答案：B解析：電磁波可以傳遞信息，聲波也能傳遞信息，A錯誤；手機(jī)在通話時(shí)，涉及的波既有電磁波又有聲波，B正確；太陽光中的可見光的傳播速度遠(yuǎn)大于醫(yī)院“B超”中的超聲波的傳播速度，C錯誤；遙控器發(fā)出的紅外線波長大于醫(yī)院“CT”中的X射線波長，D錯誤．素養(yǎng)訓(xùn)練3

(多選)下列說法中正確的是(

)A．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是利用電磁波進(jìn)行定位和導(dǎo)航的B．微波爐能快速加熱食物是利用紅外線具有顯著的熱效應(yīng)C．常用的電視機(jī)遙控器通過發(fā)出紫外線脈沖信號來搖控電視機(jī)D．遙感技術(shù)中利用了紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線來探測被測物體的特征答案：AD解析：北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是利用電磁波工作的，A正確；微波爐能快速加熱食物是因?yàn)槭澄镏械乃肿釉谖⒉ǖ淖饔孟聼徇\(yùn)動加劇，溫度升高，內(nèi)能增加，不是利用紅外線具有顯著的熱效應(yīng)，B錯誤；常用的電視機(jī)遙控器通過發(fā)出紅外線脈沖信號來遙控電視機(jī)，C錯誤；遙感技術(shù)中利用紅外線探測器接收物體發(fā)出的紅外線來探測被測物體的特征，D正確．素養(yǎng)訓(xùn)練4

(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是(

)A．波長不同的電磁波在本質(zhì)上完全相同B．電磁波的波長若差異太大則會出現(xiàn)本質(zhì)不同的現(xiàn)象C．電磁波譜的頻帶很寬D．電磁波的波長很短，所以電磁波的頻帶很窄答案：AC解析：電磁波譜中的電磁波在本質(zhì)上是完全相同的，只是波長或頻率不同而已．其中波長最長的波跟波長最短的波之間頻率相差1×1020倍．隨堂演練·自主檢測1．第一位提出“光本身也是一種電磁波”的科學(xué)家是(

)A．赫茲

B．法拉第C．麥克斯韋

D．愛因斯坦答案：C解析：建立完整電磁場理論并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是麥克斯韋，而赫茲證實(shí)了電磁波的存在，法拉第首次提出場的概念，并發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦提出相對論；故C正確，A、B、D錯誤．2．在電磁波譜中，紅外線、可見光和倫琴射線(X射線)三個波段的頻率大小關(guān)系是(

)A．紅外線的頻率最大，可見光的頻率最小B．倫琴射線的頻率最大，紅外線的頻率最小C．可見光的頻率最大，紅外線的頻率最小D．倫琴射線的頻率最大，可見光的頻率最小答案：B解析：在電磁波譜中，紅外線、可見光和倫琴射線(X射線)按照頻率從大到小的排列順序是：倫琴射線(X射線)、可見光、紅外線．3．電磁波的頻率范圍很廣，按電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列成譜，叫做電磁波譜，如圖所示．下列說法正確的是(

)A．移動電話使用可見光進(jìn)行Wi－Fi聯(lián)網(wǎng)B．冷物體的紅外輻射比熱物體的紅外輻射強(qiáng)C．紫外線具有的能量足以破壞細(xì)胞核中的物質(zhì)D．X射線的頻率比γ射線的頻率高答案：C解析：移