人教版高中物理必修三 （電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用）新課件

第4節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用

核心素養(yǎng)物理觀念科學(xué)思維科學(xué)探究1.知道麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，理解麥克斯韋電磁理論的兩個(gè)要點(diǎn)。2.了解電磁波的形成。掌握波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系。3.了解電磁波的特點(diǎn)，知道電磁場(chǎng)的物質(zhì)性。4.知道電磁波與機(jī)械波的區(qū)別。1.了解電磁波的發(fā)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)文明的影響，體會(huì)科學(xué)家研究物理問(wèn)題的思維方法。2.了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論在物理學(xué)發(fā)展史上的意義。3.了解麥克斯韋和赫茲在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻(xiàn)。4.通過(guò)實(shí)例認(rèn)識(shí)電磁波譜，了解電磁波的組成，知道它們各自的特點(diǎn)及重要應(yīng)用。1.探究電磁波產(chǎn)生的條件。2.電磁波的特性及應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)一電磁場(chǎng)及電磁波[觀圖助學(xué)]

電磁波在日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越多，思考電磁波是怎樣形成的？1.麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論 (1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)

麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化快，產(chǎn)生的電場(chǎng)________；磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化不均勻時(shí)，產(chǎn)生____________；穩(wěn)定的磁場(chǎng)周?chē)鷂___________。 (2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)

麥克斯韋認(rèn)為，若電場(chǎng)隨時(shí)間變化快，則產(chǎn)生的磁場(chǎng)________；若電場(chǎng)隨時(shí)間的變化不均勻，則會(huì)產(chǎn)生________________。________________周?chē)划a(chǎn)生磁場(chǎng)。強(qiáng)變化的電場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)變化的磁場(chǎng)穩(wěn)定的電場(chǎng)2.電磁場(chǎng)

如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)在它周?chē)臻g產(chǎn)生周期性變化的________；這個(gè)變化的________又在它周?chē)臻g產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng)…變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)系，形成了不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。3.電磁波的產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而形成的電磁場(chǎng)是由近及遠(yuǎn)地________，這種變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播稱為_(kāi)_______。麥克斯韋預(yù)言電磁波的速度等于________。磁場(chǎng)磁場(chǎng)傳播的電磁波光速[思考判斷](1)在電場(chǎng)周?chē)?，一定存在著和它?lián)系著的磁場(chǎng)。(

)(2)在變化的磁場(chǎng)周?chē)欢〞?huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)。(

)(3)恒定電流周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)又產(chǎn)生電場(chǎng)。(

)(4)麥克斯韋預(yù)言并驗(yàn)證了電磁波的存在。(

)××××[觀圖助學(xué)]

思考生活中除了電視、雷達(dá)、移動(dòng)電話外，還有哪些現(xiàn)象應(yīng)用了電磁波？知識(shí)點(diǎn)二電磁波譜、電磁波的能量及電磁波通信1.電磁波譜電磁波的頻率范圍很廣，包括無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線等，把這些電磁波按________或________順序排列起來(lái)，就構(gòu)成了____________。電磁波譜中的各種波在真空中的傳播速度均等于________。不同電磁波具有不同的特性，例如，________電波中的長(zhǎng)波、中波、短波可以用于廣播及其他信號(hào)的傳輸，________可以用于衛(wèi)星通信、電視等的信號(hào)傳輸。________可以用來(lái)加熱理療，可見(jiàn)光讓我們看見(jiàn)這個(gè)世界，也可以用于通信。________可以消毒，________片可以用于診斷病情，________可以摧毀病變的細(xì)胞。波長(zhǎng)頻率電磁波譜光速無(wú)線微波紅外線紫外線X射線γ射線2.電磁波的能量——紅外線和紫外線的應(yīng)用 ________通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，這意味著，電磁場(chǎng)是真正的__________。電磁波具有能量，電磁波是一種________。3.電磁波通信

電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)，這些信息都是通過(guò)________來(lái)傳遞的。電磁波攜帶的信息，既可以________傳播，也可以________傳播。赫茲物質(zhì)存在物質(zhì)電磁波有線無(wú)線[思考判斷](1)可見(jiàn)光是整個(gè)電磁波譜中極狹窄的一段，其中紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)。(

)(2)紅外線屬于可見(jiàn)光。(

)(3)紫外線有明顯的熱效應(yīng)。(

)√××[觀察探究]

如圖所示，在變化的磁場(chǎng)中放置一個(gè)閉合線圈。 (1)你能觀察到什么現(xiàn)象？ (2)這種現(xiàn)象說(shuō)明了什么？

答案(1)靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，有電流產(chǎn)生。 (2)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)，使閉合線圈的自由電荷發(fā)生了定向運(yùn)動(dòng)而形成了電流。核心要點(diǎn)對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解[探究歸納]1.對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)2.電場(chǎng)、磁場(chǎng)的變化關(guān)系可用下面的框圖表示[試題案例][例1]關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是(

)A.在電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生電場(chǎng)B.在變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的電場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D.周期性變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)思路點(diǎn)撥要注意電場(chǎng)或磁場(chǎng)是如何變化的，變化規(guī)律不同，產(chǎn)生的場(chǎng)的特點(diǎn)也不相同。解析根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，只有變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生磁場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)才產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，A、B、C錯(cuò)誤，D正確。答案D方法總結(jié)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)；變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而產(chǎn)生的電場(chǎng)或磁場(chǎng)如何變化，與原磁場(chǎng)或電場(chǎng)的變化規(guī)律有關(guān)。[針對(duì)訓(xùn)練1](多選)根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下敘述中正確的是(

)A.教室中亮著的日光燈周?chē)臻g必有磁場(chǎng)和電場(chǎng)B.工作時(shí)的電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器周?chē)赜写艌?chǎng)和電場(chǎng)C.穩(wěn)定的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，穩(wěn)定的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)D.只要空間某處的電場(chǎng)或磁場(chǎng)發(fā)生變化，就會(huì)在其周?chē)a(chǎn)生電磁波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)器中流的電流是交變電流，在其周?chē)a(chǎn)生交變磁場(chǎng)和電場(chǎng)，故選項(xiàng)A、B正確；穩(wěn)定的電場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；只有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)才能交替產(chǎn)生，由發(fā)生區(qū)域向外傳播形成電磁波，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案AB[觀察探究]1.如圖所示，中國(guó)女航天員王亞平在“天宮一號(hào)”為中小學(xué)生授課。思考一下，王亞平授課的視頻是怎樣傳到地面上的？

答案通過(guò)電磁波來(lái)傳遞。核心要點(diǎn)電磁波、電磁波譜及電磁波的應(yīng)用2.紅外體溫計(jì)不用與人體接觸便可以迅速測(cè)量體溫，如圖所示，你知道它的工作原理嗎？

答案根據(jù)體溫越高，輻射紅外線越強(qiáng)的原理。[探究歸納]1.不同電磁波的比較同一種電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變(頻率由波源決定)，波速、波長(zhǎng)發(fā)生改變。在介質(zhì)中的速度都比真空中的速度小。不同電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度不同，頻率越高波速越小，頻率越低波速越大。[試題案例][例2](多選)電磁波與聲波比較，下列敘述中正確的是(

)A.電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B.由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波速度變小，聲波速度變大C.由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波波長(zhǎng)變小，聲波波長(zhǎng)變大D.電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度，都是由介質(zhì)決定，與頻率無(wú)關(guān)答案ABC方法總結(jié)對(duì)電磁波的理解(1)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播，在真空中，不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。(2)不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小。[例3]下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械應(yīng)用的物理現(xiàn)象，請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫(xiě)在應(yīng)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上。 (1)X光機(jī)，________。 (2)紫外線燈，________。 (3)用理療“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好，這里的“神燈”是利用________。 A.紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用 B.紫外線具有殺菌消毒作用 C.X射線的很強(qiáng)的貫穿力 D.紅外線具有顯著的熱效應(yīng)解析(1)X光機(jī)是用來(lái)透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較強(qiáng)穿透力的電磁波，但又不能對(duì)人體造成太大的傷害，因此應(yīng)用了穿透能力比較強(qiáng)又不會(huì)給人體造成太大傷害的X射線，選擇C。(2)紫外線燈主要是用來(lái)殺菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，因此選擇B。(3)“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快，因此選擇D。答案(1)C

(2)B

(3)D[針對(duì)訓(xùn)練2](多選)下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法中，正確的是(

)A.電磁波是電磁場(chǎng)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3.0×108m/sC.電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)將變短D.只要空間中某個(gè)區(qū)域有變化的電場(chǎng)或變化的磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波解析電磁波在真空中的傳播速度為光速c＝3.0×108m/s，且c＝λf，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，但速度、波長(zhǎng)會(huì)變化。電磁波仍具有波的特征，電磁波只有在真空中的傳播速度才為3.0×108m/s，在其他介質(zhì)中的傳播速度小于3.0×108m/s，波長(zhǎng)變短，只有交變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)才能產(chǎn)生電磁波，A、C正確，B、D錯(cuò)誤。答案AC[針對(duì)訓(xùn)練3]無(wú)線電波的中波波長(zhǎng)范圍為200～3000m。求該波段的頻率范圍。答案1.0×105～1.5×106Hz電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用

CONTENTS電磁感應(yīng)的探索歷程01探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件02復(fù)習(xí)回顧1、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義及理解．

公式：2．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及方向的判定．3．對(duì)磁通量的理解與計(jì)算.公式：Φ＝BS電磁感應(yīng)的探索歷程1．“電生磁”的發(fā)現(xiàn)1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)．2．“磁生電”的發(fā)現(xiàn)1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象．產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流．3．法拉第的概括法拉第把引起感應(yīng)電流的原因概括為五類(lèi)：(1)變化的______；(2)變化的______；(3)______的恒定電流；(4)______的磁鐵(5)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的______．導(dǎo)體電流磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)法拉第把他發(fā)現(xiàn)的磁生電的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流．發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的意義(1)使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識(shí)更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門(mén)統(tǒng)一學(xué)科的誕生．(2)使人們找到了磁生電的條件，開(kāi)辟了人類(lèi)的電氣化時(shí)代．探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件實(shí)驗(yàn)1：直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中。導(dǎo)體靜止；導(dǎo)體向上、向下運(yùn)動(dòng)（平行磁感線）；導(dǎo)體向左或向右運(yùn)動(dòng)(切割磁感線）。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(有無(wú)電流)導(dǎo)體靜止導(dǎo)體向上、向下運(yùn)動(dòng)（平行磁感線）導(dǎo)體向左或向右運(yùn)動(dòng)(切割磁感線）觀察實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行概括無(wú)無(wú)有結(jié)論：閉合電路包圍的面積變化時(shí)，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；包圍的面積不變時(shí)，電路中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)2：條形磁鐵插入（撥出）螺線管。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(有無(wú)電流)N極插入線圈N極停在線圈中N極從線圈中抽出S極插入線圈S極停在線圈中S極從線圈中抽出觀察實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行概括有無(wú)有有無(wú)有線圈中的磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流；線圈中的磁場(chǎng)不變時(shí)，線圈中無(wú)感應(yīng)電流實(shí)驗(yàn)3：導(dǎo)體和磁場(chǎng)不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈電路接通、斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片左、右滑動(dòng)。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(線圈B中有無(wú)電流)線圈電路接通線圈電路斷開(kāi)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片左滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片右滑動(dòng)有有有有觀察實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行概括線圈B中磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈B中有感應(yīng)電流；線圈B中磁場(chǎng)不變時(shí)，線圈B中無(wú)感應(yīng)電流感應(yīng)電流是否產(chǎn)生的判斷1.感應(yīng)電流產(chǎn)生的必要條件是穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，所以判斷感應(yīng)電流有無(wú)時(shí)必須明確以下兩點(diǎn)：2．通過(guò)觀察穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁感線的條數(shù)是否變化判斷某過(guò)程中磁通量是否變化．(1)閉合電路；(2)磁通量發(fā)生變化．歸納總結(jié)只要穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流．下列選項(xiàng)中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()ABCDB[A項(xiàng)中線圈沒(méi)有閉合，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，C項(xiàng)中穿過(guò)線圈的磁通量始終為零，不發(fā)生變化，D項(xiàng)中，線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中平動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量不變化，故A、C、D錯(cuò)誤；B項(xiàng)中，閉合回路的面積增大，穿過(guò)回路的磁通量增大，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故B正確．]關(guān)于產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，下列說(shuō)法正確的是()A．位于磁場(chǎng)中的閉合線圈一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B．閉合線圈平行磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中一定產(chǎn)生感應(yīng)電流C．穿過(guò)閉合線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，一定產(chǎn)生感應(yīng)