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

電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用

順風(fēng)耳、千里眼法拉第發(fā)現(xiàn)電磁波的那年，麥克斯韋在英國愛丁堡誕生了。法拉第麥克斯韋一、麥克斯韋電磁場理論1.變化的磁場產(chǎn)生電場（即使在變化的磁場中沒有閉合電路，也同樣要在空間產(chǎn)生電場。）2.變化的電場產(chǎn)生磁場一、麥克斯韋電磁場理論根據(jù)以上兩個(gè)基本論點(diǎn)，麥克斯韋進(jìn)一步推斷：不均勻變化的電場會(huì)產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場又會(huì)產(chǎn)生變化電場……于是，變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地傳播。變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的，它們形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一場，這就是電磁場。麥克斯韋方程組深刻的指出電磁場的傳播是一種波動(dòng)過程，這就是電磁波。激發(fā)二、電磁波電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”，所以不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播。電磁波形成示意圖：非均勻變化的磁場變化電場若是均勻變化穩(wěn)定磁場不再激發(fā)若非均勻變化變化磁場若是均勻變化穩(wěn)定電場若非均勻變化激發(fā)激發(fā)激發(fā)捕捉電磁波二、電磁波二、電磁波1.電磁波的特點(diǎn)：（1）電磁波中的電場和磁場互相垂直，電磁波在與二者均垂直的方向傳播，所以電磁波是橫波。（2）電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度，C=3×108m/s。（3）電磁波的傳播不需要介質(zhì)。（4）電磁波也會(huì)發(fā)生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等現(xiàn)象。（光是電磁波）二、電磁波1.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“V=λf=λ/T”這個(gè)關(guān)系式；且電磁波也能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)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。三、電磁波譜按照電磁波的波長或頻率大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。四、電磁波的能量電磁波不僅僅是一種描述方式，而且是真正的物質(zhì)存在。電磁波具有能量。四、電磁波通信1.下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是（）A.只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波B.電磁波傳播需要介質(zhì)C.停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨(dú)立存在D.電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的解析：對電磁波的產(chǎn)生機(jī)制及傳播途徑要搞清，如果電場（或磁場）是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場（或電場）是恒定的，就不能產(chǎn)生新的電場（或磁場），也就不能產(chǎn)生電磁波。電磁波不同于機(jī)械波，它的傳播不需要介質(zhì)，故應(yīng)選C、D項(xiàng)。

2.電磁場理論預(yù)言了什么（）A.預(yù)言了變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場B.預(yù)言了變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場C.預(yù)言了電磁波的存在,電磁波在真空中的傳播速度為光速D.預(yù)言了電能夠產(chǎn)生磁,磁能夠產(chǎn)生電解析：電磁場理論預(yù)言了電磁波的存在，所以正確選項(xiàng)為C。其中A、B是電磁場理論，不是預(yù)言的內(nèi)容。

3.對于聲波和電磁波的比較,下面說法中正確的是（）A.它們都能發(fā)生反射現(xiàn)象B.聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的,電磁波是由變化的電磁場產(chǎn)生的C.光是一種電磁波,B超利用的是聲波D.它們都能在真空中傳播解析：聲波和電磁波都屬于波，所以它們都具有波的共性，能發(fā)生反射現(xiàn)象，故選項(xiàng)A正確。但它們產(chǎn)生的機(jī)理不同，聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的，電磁波是由變化的電磁場產(chǎn)生的，故選項(xiàng)B正確。光是一種電磁波，B超利用的是超聲波，故選項(xiàng)C正確。電磁波既能在介質(zhì)中傳播又能在真空中傳播，而聲波只能在介質(zhì)中傳播，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用

1.了解麥克斯韋電磁場理論，知道電磁場的概念.2.知道電磁波的特點(diǎn)，掌握電磁波波長、頻率、波速之間的關(guān)系.3.知道電磁波譜中各種電磁波的排列順序，了解各種電磁波的應(yīng)

用，了解電磁波的能量.學(xué)習(xí)目標(biāo)知識梳理重點(diǎn)探究隨堂演練內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN課時(shí)對點(diǎn)練一、電磁場與電磁波知識梳理1.麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場產(chǎn)生電場①在變化的磁場中放入一個(gè)閉合的電路，由于穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中會(huì)產(chǎn)生

.這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是變化的磁場在空間產(chǎn)生了

.②即使在變化的磁場中沒有閉合電路，也同樣要在空間產(chǎn)生

.(2)變化的電場產(chǎn)生磁場變化的電場也相當(dāng)于一種電流，也在空間產(chǎn)生

，即

的電場在空間產(chǎn)生磁場.感應(yīng)電流電場電場磁場變化2.電磁場：變化的

和

所形成的不可分割的統(tǒng)一體.3.電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生：

變化的電場和

變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成電磁波.(2)電磁波的特點(diǎn)①電磁波

在真空中傳播.②電磁波的傳播速度等于

.③光在本質(zhì)上是一種電磁波.即光是以

形式傳播的一種電磁振動(dòng).電場磁場周期性周期性可以光速波動(dòng)(3)電磁波的波速①波速、波長、頻率三者之間的關(guān)系：波速＝

×

.電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關(guān)系是c＝

.②電磁波在真空中的傳播速度c＝

.波長頻率λf3×108m/s1.電磁波譜(1)概念：按電磁波的

或

大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜.(2)各種電磁波按波長由大到小排列順序?yàn)椋?/p>

、紅外線、

、_______、X射線、γ射線.(3)各種電磁波的特性①無線電波：用于

、衛(wèi)星通信、

等的信號傳輸.②紅外線：用來

等.二、電磁波譜與電磁波的能量波長頻率無線電波可見光紫外線廣播電視加熱理療③可見光：照亮自然界，也可用于

.④紫外線：用于

.⑤X射線：用于診斷病情⑥γ射線：可以摧毀

.2.電磁波的能量(1)光是一種電磁波，光具有能量.(2)電磁波具有

，電磁波是一種物質(zhì).通信消毒病變的細(xì)胞能量判斷下列說法的正誤.(1)變化的磁場可以產(chǎn)生電場，但變化的電場不能產(chǎn)生磁場.(

)(2)電磁波在空氣中可以傳播，在真空中不能傳播.(

)(3)光在真空中的速度與電磁波在真空中的速度相同，光是一種電磁波.(

)(4)無線電波、紅外線、可見光、紫外線都屬于電磁波.(

)即學(xué)即用×√√×1.麥克斯韋電磁場理論(1)變化的磁場周圍會(huì)產(chǎn)生電場麥克斯韋提出，在變化的磁場周圍會(huì)激發(fā)出一種電場，不管有無閉合電路，變化的磁場激發(fā)的電場總是存在的，如圖1所示.一、麥克斯韋電磁場理論重點(diǎn)探究圖1(2)變化的電場周圍會(huì)產(chǎn)生磁場麥克斯韋從場的觀點(diǎn)得出，即使沒有電流存在，只要空間某處的電場發(fā)生變化，就會(huì)在其周圍產(chǎn)生磁場.2.對麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的磁場不產(chǎn)生電場恒定的電場不產(chǎn)生磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場例１

(多選)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.變化的電場和穩(wěn)定的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場，即電磁場D.電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場√√解析變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，當(dāng)電場中有閉合回路時(shí)，回路中有電流，若無閉合回路，電場仍然存在，A正確；周期性變化的磁場產(chǎn)生的電場一定也是周期性變化的，且頻率相同，B正確；若形成電磁場必須有周期性變化的電場和磁場，C錯(cuò)誤；只有變化的電場才能產(chǎn)生磁場，只有變化的磁場才能產(chǎn)生電場，D錯(cuò)誤.二、電磁波1.電磁波的形成周期性變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，形成電磁場，電磁場由近及遠(yuǎn)傳播，形成電磁波.2.電磁波的特點(diǎn)(1)在傳播方向上，任意一點(diǎn)的E和B都隨時(shí)間周期性變化，E和B相互垂直，且與電磁波的傳播方向垂直.如圖2.圖2(2)電磁波可以在真空中傳播.在真空中傳播速度等于光速c＝3×108m/s.(3)電磁場儲存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程.(4)只有周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)才能形成電磁波.(5)電磁波是電磁場在空間中的傳播，電磁場是一種客觀存在的物質(zhì)——場物質(zhì).3.電磁波的波速對于電磁波，用λ表示電磁波的波長、f表示頻率、c表示波速，則有c＝λf.例2

(多選)下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是A.只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波B.電磁波的傳播需要介質(zhì)C.停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨(dú)立存在D.電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的√√解析要想產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，變化的電場(或磁場)產(chǎn)生的磁場(或電場)必須是周期性變化的，A錯(cuò)誤；電磁波是物質(zhì)波，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，B錯(cuò)誤；電磁波可以脫離“波源”而獨(dú)立存在，C正確；電磁波具有能量，電磁波傳播的過程，也就是能量的傳播過程，D正確.例3

電磁波在真空中傳播的速度c＝3×108m/s，有一個(gè)廣播電臺的頻率f＝90.0MHz，這個(gè)電臺發(fā)射的電磁波的波長λ為A.2.70m B.270mC.3.00m D.3.33m√解析根據(jù)c＝λf可得，三、電磁波譜1.電磁波譜電磁波按波長由大到小順序?yàn)闊o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線.它們共同構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜.2.不同波長的電磁波的比較

名稱特性無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線主要應(yīng)用通信、廣播紅外探測器、紅外體溫計(jì)引起視覺滅菌、消毒、防偽醫(yī)學(xué)透視、安檢治療疾病、金屬探傷真空中的速度c＝3×108m/s頻率小→大例4

下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象.請將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)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)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好.這里的“神燈”是利用________.A.光的全反射

B.紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用C.紫外線具有殺菌消毒作用

D.X射線具有很強(qiáng)的穿透力E.紅外線具有顯著的熱效應(yīng)

F.紅外線波長較長，易發(fā)生衍射DCE解析X光機(jī)是用來透視人體內(nèi)的器官的，因此需要具有較強(qiáng)穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的傷害，因此采用了X射線，因此選D.紫外線燈主要是用來殺菌的，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C.“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E.1.(麥克斯韋電磁場理論)下列說法正確的是A.在電場周圍一定存在著磁場B.任何變化的電場周圍一定存在著變化的磁場C.均勻變化的磁場周圍一定存在著變化的電場D.電磁波是一種物質(zhì)123隨堂演練√解析在變化的電場周圍才存在磁場，周期性變化的電場(非均勻變化的)會(huì)產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場，均勻變化的磁場周圍存在著穩(wěn)定的電場，故A、B、C錯(cuò)誤.電磁波在空間存在，具有能量，是一種物質(zhì)，故D正確.1232.(電磁波譜)根據(jù)電磁波譜，從下列選項(xiàng)中選出電磁波的頻率順序由高到低排列且中間沒有間斷的是A.X射線、紫外線、可見光B.X射線、紫外線、紅外線C.紫外線、紅外線、可見光D.無線電波、紅外線、紫外線123√3.(電磁波的特性)(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是A.X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會(huì)引起生物體的

病變B.γ射線是波長最短的電磁波C.紫外線的頻率比紫光低D.在電磁波譜中，穿透能力最強(qiáng)的是X射線123√√解析X射線對生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會(huì)引起生物體的病變，選項(xiàng)A正確；γ射線是波長最短的電磁波，選項(xiàng)B正確；在電磁波譜中從無線電波到γ射線，波長逐漸減小，頻率逐漸增大，紫外線的頻率比紫光高，在電磁波譜中γ射線的穿透能力最強(qiáng)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.123考點(diǎn)一麥克斯韋電磁場理論1.(多選)在電磁學(xué)發(fā)展的過程中，許多科學(xué)家做出了貢獻(xiàn).下列說法正確的是A.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)B.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象C.麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，楞次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在D.庫侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的相互作用規(guī)律，密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了元

電荷的數(shù)值√基礎(chǔ)對點(diǎn)練課時(shí)對點(diǎn)練12345678910√√11解析由物理學(xué)史可知，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，A、B正確；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，C錯(cuò)誤；庫侖發(fā)現(xiàn)了點(diǎn)電荷間的相互作用規(guī)律，密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了元電荷的數(shù)值，D正確.12345678910112.(多選)根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是A.電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B.變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生電場C.變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場D.電磁波在真空中的傳播速度為3.0×108m/s√12345678910√解析根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，只有變化電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，但變化的電場周圍不一定產(chǎn)生變化的磁場，如均勻變化的電場產(chǎn)生的是穩(wěn)定的磁場，電磁波在真空中的傳播速度為3×108m/s.根據(jù)以上分析，選項(xiàng)B、D正確.113.(多選)某電場中電場強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖像如選項(xiàng)圖所示，能產(chǎn)生磁場的電場是12345678910解析根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知變化的電場產(chǎn)生磁場，選項(xiàng)A、B、C正確.√√√11考點(diǎn)二電磁波譜及電磁波的應(yīng)用4.(多選)關(guān)于光波和無線電波，下列說法正確的是A.都是電磁波B.都可以在真空中傳播C.在真空中的傳播速度都是3×108m/sD.二者的波長、頻率均相同√12345678910√√解析光波和無線電波本質(zhì)上都是電磁波，都可以在真空中傳播，在真空中傳播的速度都是3×108m/s，A、B、C對；光波和無線電波波長、頻率不同，D錯(cuò).115.(多選)在電磁波譜中，下列說法正確的是A.各種電磁波有明顯的頻率和波長區(qū)域界限B.γ射線的頻率一定大于X射線的頻率C.X射線的波長有可能等于紫外線波長D.可見光波長一定比無線電波的短√12345678910√解析X射線和γ射線、X射線和紫外線有一部分頻率重疊，界限不明顯，故A、B錯(cuò)誤，C正確；可見光波長一定比無線電波波長短，故D正確.116.(2019·四川棠湖中學(xué)期中)以下關(guān)于電磁場理論和電磁波的說法正確的是A.變化的電場周圍一定產(chǎn)生電磁波B.電磁波由真空中進(jìn)入某種介質(zhì)傳播時(shí)，波長會(huì)變短C.麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，法拉第用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在D.電磁波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率會(huì)發(fā)生變化√1234567891011解析均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，只有周期性變化的電場才能產(chǎn)生周期性變化的磁場，場逐漸向外傳播形成電磁波，故A錯(cuò)誤；電磁波由真空中進(jìn)入某種介質(zhì)傳播時(shí)，波速變小，結(jié)合v＝λf可知，波長將變短，故B正確；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故C錯(cuò)誤；在電磁波傳播過程中，頻率始終不變，故D錯(cuò)誤.12345678910117.關(guān)于電磁波的傳播速度，下列說法正確的是A.電磁波的頻率越高，傳播速度越大B.電磁波的波長越長，傳播速度越大C.電磁波的能量越大，傳播速度越大D.所有電磁波在真空中的傳播速度都相等√12345678910解析電磁波的傳播速度由頻率和介質(zhì)共同決定，故A、B錯(cuò)誤；電磁波的速度與能量無關(guān)，C錯(cuò)誤；所有電磁波在真空中的傳播速度都等于光速，D正確.118.關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，下列說法正確的是A.紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體B.過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康C.電磁波中頻率最大的是X射線D.紫外線和X射線都可以使感光底片感光√123456