人教版高中物理選修3-4課件第十四章電磁波

第十四章電磁波1電磁波的發(fā)現(xiàn)知識內(nèi)容選考要求課時要求電磁波的發(fā)現(xiàn)a1.知道麥克斯韋電磁場理論，了解麥克斯韋對電磁學(xué)發(fā)展做出的巨大貢獻.2.知道電磁波的傳播不需要介質(zhì)，電磁波是橫波，傳播速度等于光速，光是一種電磁波.3.知道赫茲用實驗證實了電磁波的存在以及赫茲對電磁學(xué)的發(fā)展做出的巨大貢獻.4.認(rèn)識電磁波的物質(zhì)性，知道電磁波的產(chǎn)生.5.了解電磁波和機械波的區(qū)別.NEIRONGSUOYIN內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實基礎(chǔ)重點探究啟迪思維探究重點達標(biāo)檢測檢測評價達標(biāo)過關(guān)課時對點練注重雙擊強化落實自主預(yù)習(xí)一、偉大的預(yù)言1.變化的磁場產(chǎn)生電場(1)實驗基礎(chǔ)：如圖1所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產(chǎn)生

.圖1感應(yīng)電流(2)麥克斯韋的見解：電路里感應(yīng)電流的產(chǎn)生，一定是變化的

產(chǎn)生了電場，自由電荷在電場的作用下發(fā)生了定向移動.(3)實質(zhì)：變化的

產(chǎn)生電場.2.變化的電場產(chǎn)生磁場麥克斯韋假設(shè)，既然變化的磁場能產(chǎn)生電場，那么變化的電場也會在空間產(chǎn)生

.磁場磁場磁場二、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，由近及遠地向周圍傳播，形成

.2.電磁波是橫波：根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，電磁波在真空中傳播時，它的電場強度和磁感應(yīng)強度互相

，而且二者均與波的傳播方向

，因此電磁波是橫波.3.電磁波的速度：麥克斯韋指出了光的電磁本質(zhì)，他預(yù)言電磁波的速度等于

.電磁波垂直垂直光速三、赫茲的電火花

證實了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，為了紀(jì)念他，把

的單位定為赫茲.赫茲頻率判斷下列說法的正誤.(1)在電場周圍，一定存在著和它聯(lián)系著的磁場.(

)(2)在變化的磁場周圍一定會產(chǎn)生變化的電場.(

)(3)電磁波不能在真空中傳播.(

)(4)電磁波是橫波.(

)即學(xué)即用×××√重點探究1.電子感應(yīng)加速器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？如果線圈中通以恒定電流會使粒子加速嗎？這個現(xiàn)象告訴我們什么道理？一、麥克斯韋電磁場理論導(dǎo)學(xué)探究答案帶電粒子受到電場力作用做加速運動.線圈中通入恒定電流時，帶電粒子不會被加速.變化的磁場能產(chǎn)生電場.2.用導(dǎo)線將手搖發(fā)電機與水平放置的平行板電容器兩極相連，平行板電容器兩極板間的距離為4cm左右，在下極板邊緣放上幾個帶絕緣底座的可轉(zhuǎn)動小磁針，當(dāng)搖動發(fā)電機給電容器充電或電容器放電時，小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動，充電結(jié)束或放電結(jié)束后，小磁針靜止不動.請思考：小磁針受到什么力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動？這個現(xiàn)象告訴我們什么道理？答案小磁針受到磁場力的作用而轉(zhuǎn)動.變化的電場產(chǎn)生磁場.對麥克斯韋電磁場理論的理解(1)變化的磁場產(chǎn)生電場①均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場.②非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場.③周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場.(2)變化的電場產(chǎn)生磁場①均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場.②非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場.③周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場.知識深化例1

(2018·麗水檢測)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√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)生恒定的磁場，非均勻變化的電場才產(chǎn)生變化的磁場.[學(xué)科素養(yǎng)]例1涉及對麥克斯韋電磁場理論的理解.學(xué)生需要認(rèn)識到：恒定的磁場不會產(chǎn)生電場，同樣，恒定的電場也不會產(chǎn)生磁場.本題考查了學(xué)生靈活運用相關(guān)知識解決實際問題的能力，體現(xiàn)了“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng).針對訓(xùn)練

(2017·金華檢測)某電路中電場隨時間變化的圖象如下列各圖所示，能發(fā)射電磁波的電場是

解析圖A中電場不隨時間變化，不會產(chǎn)生磁場；圖B和圖C中電場都隨時間均勻變化，只能在周圍產(chǎn)生恒定的磁場，不會產(chǎn)生和發(fā)射電磁波；圖D中電場隨時間做不均勻的變化，能在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場，而這個磁場的變化也是不均勻的，又能產(chǎn)生變化的電場，從而交織成一個不可分割的統(tǒng)一體，即形成電磁場，能發(fā)射電磁波.√二、電磁波如圖所示是赫茲證明電磁波存在的實驗裝置，當(dāng)接在高壓感應(yīng)圈上的兩金屬球間有電火花時，導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會產(chǎn)生電火花，這是為什么？這個實驗證實了什么問題？導(dǎo)學(xué)探究答案當(dāng)A、B兩金屬球間產(chǎn)生電火花時就會產(chǎn)生變化的電磁場，這種變化的電磁場傳播到導(dǎo)線環(huán)時，在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，使導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也產(chǎn)生電火花.這個實驗證實了電磁波的存在.電磁波與機械波的比較知識深化

機械波電磁波研究對象力學(xué)現(xiàn)象電磁現(xiàn)象周期性位移隨時間和空間做周期性變化電場強度E和磁感應(yīng)強度B隨時間和空間做周期性變化傳播情況傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無關(guān)傳播無需介質(zhì)，在真空中波速等于光速c，在介質(zhì)中傳播時，波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)產(chǎn)生機理由質(zhì)點(波源)的振動產(chǎn)生由電磁振蕩激發(fā)(下節(jié)內(nèi)容)是橫波還是縱波可能是橫波，也可能是縱波

橫波干涉和衍射可以發(fā)生干涉和衍射例2

(多選)以下關(guān)于機械波與電磁波的說法中，正確的是

A.機械波和電磁波，本質(zhì)上是一致的B.機械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有關(guān)，

而且與電磁波的頻率有關(guān)C.機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波D.它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象√√√解析機械波由振動產(chǎn)生，電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生，機械波是能量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)決定，電磁波是物質(zhì)波，波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定；機械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象，故選項B、C、D正確.例3

(多選)梳子在梳頭后帶上電荷，搖動這把梳子在空中產(chǎn)生電磁波.該電磁波

A.是橫波B.不能在真空中傳播C.只能沿著梳子搖動的方向傳播D.在空氣中的傳播速度約為3×108m/s√√解析電磁波是橫波，傳播方向與振動方向垂直，既能在真空中傳播，也能在介質(zhì)中傳播.電磁波在空氣中的傳播速度約為3×108m/s，故選項A、D正確.達標(biāo)檢測1.(麥克斯韋電磁場理論)下列說法中正確的是

A.任何變化的磁場都要在周圍空間產(chǎn)生變化的電場，振蕩磁場在周圍空間產(chǎn)

生同頻率的振蕩電場B.任何電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場，振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振

蕩磁場C.任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場，振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同頻

率的振蕩磁場D.電場和磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場√1234解析根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，如果電場(磁場)的變化是均勻的，產(chǎn)生的磁場(電場)是恒定的；如果電場(磁場)的變化是不均勻的，產(chǎn)生的磁場(電場)是變化的；振蕩電場(磁場)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(電場)；周期性變化的電場和周期性變化的磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場.故選C.12342.(電磁波的特點)(多選)下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是

A.電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0×108m/sC.電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，波長將變短D.只要空間中某個區(qū)域有變化的電場或變化的磁場，就能產(chǎn)生電磁波2341√√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)進入另一種介質(zhì)，頻率不變，但速度、波長會變化.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，波長變短，只有交變的電場和磁場才能產(chǎn)生電磁波.3.(電磁波與機械波的比較)(2018·新余一中高二下學(xué)期第三次段考)電磁波與機械波相比較，下列說法中不正確的是

A.電磁波傳播不需要介質(zhì)，機械波傳播需在介質(zhì)中B.電磁波與機械波的頻率都由波源確定C.電磁波、機械波都能發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象D.電磁波、機械波都包括橫波和縱波√12344.(對引力波的認(rèn)識)(多選)(2018·慈溪高二上學(xué)期期末)來自美國的科研人員于2016年2月11日宣布，他們利用激光干涉引力波天文臺(LIGO)于2015年9月首次探測到引力波，證實了愛因斯坦100年前所做的猜測，如圖2所示.在愛因斯坦的描述中，有質(zhì)量的物體會使它周圍的時空發(fā)生扭曲，物體質(zhì)量越大，時空扭曲地越厲害.當(dāng)有質(zhì)量的兩物體加速旋轉(zhuǎn)的時候，他們周圍的時空會發(fā)生起伏，震顫，波浪…這種“時空擾動”以波(漣漪)的形式向外傳播，這就是“引力波”.其實只要有質(zhì)量的物體加速運動就會產(chǎn)生引力波，不同方式產(chǎn)生的引力波的波長是不一樣的.引力波是以光速傳播的時空擾動，是橫波.引力波和物質(zhì)之間的相互作用極度微弱，因此它的衰減也是極度緩慢的.引力波的發(fā)現(xiàn)為我們打開了研究宇宙的全新窗口，引力波攜帶著與電磁波截然不同的信息，將為我們揭示宇宙新的奧秘.1234圖2根據(jù)上述材料做下列推斷，下列說法正確的是

A.引力波傳播需要介質(zhì)B.引力波不可能攜帶波源的信息C.引力波會有干涉現(xiàn)象D.引力波的振動方向與傳播方向垂直1234√√課時對點練考點一麥克斯韋電磁場理論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.周期性變化的電場和周期性變化的磁場相互關(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，磁場周圍一定存在電場12345678910√√√2.(多選)根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，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.打點計時器工作時周圍必有磁場和電場C.恒定的電場產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場激發(fā)恒定的電場D.電磁波在傳播過程中，電場方向、磁場方向和傳播方向三者互相垂直√12345678910√√3.在下圖所示的四種磁場中能產(chǎn)生恒定的電場的是

12345678910√解析A中磁場不變，則不會產(chǎn)生電場，故A錯誤；B中磁場方向變化，而大小不變，則不會產(chǎn)生恒定的電場，故B錯誤；C中磁場隨時間均勻變化，則會產(chǎn)生恒定的電場，故C正確；D中磁場隨時間做非均勻變化，則會產(chǎn)生非均勻變化的電場，故D錯誤.123456789104.如圖1所示是空間磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化圖象，在它周圍空間產(chǎn)生的電場中的某一點場強E應(yīng)

A.逐漸增強B.逐漸減弱C.不變D.無法確定12345678910圖1√解析由題圖可知，磁場均勻增強，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故場強E不變，選項C對.5.(多選)根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的磁場可以產(chǎn)生電場.當(dāng)產(chǎn)生的電場的電場線如圖2所示時，可能是

A.向上方向的磁場在增強B.向上方向的磁場在減弱C.向上方向的磁場先增強，然后反向減弱D.向上方向的磁場先減弱，然后反向增強√圖2√12345678910解析向上方向的磁場增強時，感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁場的增強而方向向下，根據(jù)安培定則知感應(yīng)電場方向如題圖中E的方向所示，選項A正確，B錯誤.同理，當(dāng)磁場反向減弱即向下的磁場減弱時，感應(yīng)電場方向同樣如題圖中E的方向，選項C正確，D錯誤.12345678910考點二電磁波6.下列關(guān)于電磁波的說法，正確的是

A.只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波B.電場隨時間變化時，一定產(chǎn)生電磁波C.做非勻變速運動的電荷可以產(chǎn)生電磁波D.麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在12345678910√解析只有非均勻變化的電場和磁場，才能激發(fā)電磁波，而穩(wěn)定的電場和磁場不能產(chǎn)生電磁波，A錯誤；均勻變化的電場，產(chǎn)生恒定的磁場，但是恒定的磁場不能產(chǎn)生電場，故不能產(chǎn)生電磁波，B錯誤；做非勻變速運動的電荷可以在空間產(chǎn)生變化的電磁場，形成電磁波，C正確；赫茲證實了電磁波的存在，D錯誤.123456789107.下列描述正確的是

A.電磁場不是一種物質(zhì)B.靜止的電荷能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場C.穩(wěn)定的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的電場D.變化的電場和變化的磁場互相激發(fā)，由近及遠傳播形成電磁波12345678910√解析變化的電場和變化的磁場互相激發(fā)，由近及遠傳播形成電磁波，電磁場是一種客觀存在的物質(zhì)，故A錯誤，D正確；靜止的電荷周圍不能激發(fā)磁場，故B錯誤；穩(wěn)定的磁場不能產(chǎn)生電場，C錯誤.8.(多選)以下關(guān)于電磁波的說法中正確的是

A.只要電場或磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波B.電磁波傳播需要介質(zhì)C.赫茲用實驗證實了電磁波的存在D.電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨有能量向外傳遞的12345678910√√解析如果電場(或磁場)是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場(或電場)是穩(wěn)定的，就不能再產(chǎn)生新的電場(或磁場)，也就不能產(chǎn)生電磁波；電磁波不同于機械波，它的傳播不需要介質(zhì)；赫茲用實驗證實了電磁波的存在；電磁波具有能量，它的傳播是伴隨有能量傳遞的