2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步第四節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用教案新人教版必修3

PAGE6-第4節(jié)電磁波的發(fā)覺及應(yīng)用問題與目標對電磁波的產(chǎn)生、傳播和接收有所了解。駕馭波長、頻率和波速的關(guān)系。知道電磁波在真空中的傳播速度跟光速相同。了解電磁波是由無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線組成的，知道他們各自的特點與主要應(yīng)用。了解電磁波具有能量。重點與難點重點電磁場理論的兩大觀點。電磁波的特點及組成難點電磁場理論的兩大觀點教學(xué)打算老師要求電源、電感線圈、開關(guān)、燈泡、導(dǎo)線學(xué)生要求復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)，預(yù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課電磁波為信息的傳遞插上了翅膀。廣播、電視、移動通信等通信方式，使古代人“順風(fēng)耳、千里眼”的幻想變成了現(xiàn)實。那么，電磁波是怎樣發(fā)覺的呢？二、新課教學(xué)（一）電磁場【老師活動】演示變更的磁場產(chǎn)生電場依據(jù)下圖組裝試驗裝置當我們不斷變更螺線管中的電流時，螺旋管內(nèi)部的磁場也會隨之變更，靠近螺線管的線圈的磁通量也會隨之變更，依據(jù)法拉第的電磁感應(yīng)，我們不難想到線圈內(nèi)也會產(chǎn)生電流，使小燈泡發(fā)光?！纠蠋煛吭谠瓉淼膶W(xué)習(xí)中我們知道，電路中想要小燈泡發(fā)光，必需有電源供應(yīng)電流，電流的產(chǎn)生是因為電池賜予了電路兩端電勢差，即電場。電路想要形成電流，就須要有電場的存在，促使導(dǎo)體中的自由電荷定向移動。所以我們可以認為，試驗中線圈所在的位置，有電場的存在。電場的存在是因為變更的磁場而產(chǎn)生的，假如線圈不在現(xiàn)在的位置，那么線圈原來的位置是否還有電場的存在呢？【學(xué)生】即使在變更的磁場中沒有閉合電路，同樣會在空間產(chǎn)生電場?！纠蠋煛恳虼?，麥克斯韋認為：這個現(xiàn)象的實質(zhì)是變更的磁場產(chǎn)生了電場。既然磁場可以產(chǎn)生電場，那么電場能產(chǎn)生磁場嗎？【學(xué)生】可以【老師】麥克斯韋確信自然規(guī)律的統(tǒng)一性與和諧性，信任電場與磁場的對稱之美。他大膽地假設(shè)：變更的電場就像導(dǎo)線中的電流一樣，會在空間產(chǎn)生磁場，即變更的電場產(chǎn)生磁場?！纠蠋煛侩妶龊痛艌龅淖兏鲜裁匆?guī)律呢？大家可以回憶一下速度與加速度之間的關(guān)系。當速度勻稱變更時，加速度大小如何？速度非勻稱變更時，加速度大小如何？【學(xué)生】當速度勻稱變更時，加速度大小恒定。速度非勻稱變更時，加速度大小不恒定?！纠蠋煛繉Φ?，我們用同樣的道理去記憶磁場和電場的變更規(guī)律。①勻稱變更的電場（磁場）會產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場（電場）。②非勻稱變更的電場（磁場）會產(chǎn)生變更的磁場（電場）。依據(jù)這個理論，變更的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不行分割的統(tǒng)一的電磁場。（二）電磁波麥克斯韋推斷：假如在空間某區(qū)域中有周期性變更的電場，那么它就在空間引起周期性變更的磁場；這個變更的磁場又引起新的變更的電場（如下圖）。于是，變更的電場和變更的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地向四周傳播。我們熟識聲波和水波，耳朵能夠聽到聲波是因為耳朵和聲源之間有空氣，水波的傳播則須要水?？諝狻⑺锹暡ê退▊鞑サ慕橘|(zhì)。水波和聲波的傳播都離不開介質(zhì)。與這些波不同，電磁波可以在真空中傳播，這是因為電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”1886年，赫茲通過試驗捕獲到了電磁波，證明了麥克斯韋的電磁場理論，為無線電技術(shù)的發(fā)綻開拓了道路。上圖為赫茲做的電火花試驗。（三）電磁波譜如圖所示：1.波長：相鄰兩個波峰或波谷之間的距離，單位是米（m）。用λ表示。2.波速：電磁波傳播的快慢，單位是米每秒（m/s）。用v表示。3.周期：波峰或波谷傳播一個波長距離所用時間，單位是秒（s）。用T表示。4.頻率：1s內(nèi)波峰或波谷通過的次數(shù)，單位是赫茲（Hz）。用f表示。5.關(guān)系：波速、波長、頻率三者之間的關(guān)系是：波速=波長×頻率。公示表示為：v=λf。6.對于電磁波，因為它在真空中傳播的速度等于光速，則存在c=λf。c=3×108m/s電磁波的頻率范圍很廣。無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線，都是電磁波?？梢姽庵皇请姶挪ㄖ械囊恍〔糠?。按電磁波的波長或頻率大小的依次把它們排列起來，就是電磁波譜。磁波在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應(yīng)用。例如，無線電波中的長波、中波、短波可以用于廣播及其他信號的傳輸，微波可以用于，衛(wèi)星通信、電視等的信號傳輸。紅外線可以用來加熱理療，可見光讓我們望見這個世界，也可以用于通信。紫外線可以消毒，X射線片可以用于診斷病情，γ射線可以摧毀病變的細胞（四）電磁波的能量法拉第發(fā)覺電磁感應(yīng)后，麥克斯韋猜想到電磁波的存在，最終由赫茲證明電磁波的存在，這說明電磁波是一種客觀存在的物質(zhì)，并非一種描述方法。我們用微波爐對食物進行加熱，說明微波存在能量，可以使分子具有動能；光是一種電磁波，太陽光具有熱量；收音機可以接受電磁波信號，使收音機纏產(chǎn)生電流發(fā)出聲音。這些都說明電磁波具有能量。（五）電磁波通信1.互聯(lián)網(wǎng)：看電影、閑聊、汽車導(dǎo)航、查閱資料等這些互聯(lián)網(wǎng)活動都是基于電磁波通信。2.衛(wèi)星通信：衛(wèi)星電話、衛(wèi)星導(dǎo)航、全球定位等都是通過通信衛(wèi)星與通信地面站之間的電磁波通信實現(xiàn)的。三、課堂小結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了麥克斯韋的電磁場理論和電磁波，對電磁波進行了深刻了解。四、作業(yè)設(shè)計完成課本第123頁練習(xí)題。課堂練習(xí)1.(多選)下列說法正確的是()A.恒定電流能夠在四周空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B.穩(wěn)定電場能夠在四周空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場C.勻稱變更的電場能夠在四周空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場D.勻稱變更的電場和磁場相互激發(fā),形成由近及遠傳播的電磁波2.某長直導(dǎo)線中分別通以如圖所示的電流,則下列說法中正確的是()A.圖①所示電流四周產(chǎn)生勻強磁場B.圖②所示電流四周的磁場是穩(wěn)定的C.圖③所示電流四周各點的磁場方向在時間內(nèi)與時間內(nèi)的方向是相反的D.圖④所示電流四周的磁場先變強再變?nèi)?磁場中各點的磁感應(yīng)強度方向不變3.下列關(guān)于無線電廣播要對電磁波進行調(diào)制的緣由的說法正確的是()A.經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波向外輻射能量的本事更強B.經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波在空間傳播得更快C.只有經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波在空間傳播的波長才能不變D.只有經(jīng)過調(diào)制后的高頻電磁波才能把我們要告知對方的信號傳遞過去

答案以及解析1.答案：AC解析：電場按其是否隨時間變更分為穩(wěn)定電場（靜電場）和變更電場(如運動電荷形成的電場），穩(wěn)定電場不產(chǎn)生磁場，只有變更的電場四周空間才存在對應(yīng)磁場，故B錯，C對；恒定電流四周存在穩(wěn)定磁場，A對。電磁波的形成必需有周期性變更的電磁場相互激發(fā)，D項錯。2.答案：BD解析：題圖①是恒定電流,則電流四周不產(chǎn)生磁場,故A不正確;題圖②是勻稱變更的電流,則其四周的磁場是穩(wěn)定的,故B正確;題圖③電流大小在時間內(nèi)勻稱增加,在時間內(nèi)勻稱減小,但方向卻沒有變更,所以產(chǎn)生的磁場方向也不會變更,故C不正確;題圖④電流大小先增后減,則磁場也先增后減,且方向不變,故D正確。3.答案：A解析：調(diào)制是把要放射的信號“加”到高頻等幅振蕩上去,頻率越高,傳播信息實力越強,故A正確,D錯。電磁波在空氣中以接近光速傳播,故B錯。由知,波長與波速和傳播頻率有關(guān),故C錯。板書設(shè)計第4節(jié)電磁波的發(fā)覺及應(yīng)用（一）電磁場①勻稱變更的電場（磁場）會產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場（電場）。②非勻稱變更的電場（磁場）會產(chǎn)生變更的磁場（電場）。依據(jù)這個理論，變更的電場和磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不行分割的統(tǒng)一的電磁場。（二）電