2020-2021學年高中物理-第六章-電磁現(xiàn)象與電磁波-第四節(jié)-電磁波及其應用教案-粵教版必修3

2020-2021學年高中物理第六章電磁現(xiàn)象與電磁波第四節(jié)電磁波及其應用教案粵教版必修32020-2021學年高中物理第六章電磁現(xiàn)象與電磁波第四節(jié)電磁波及其應用教案粵教版必修3PAGE6-2020-2021學年高中物理第六章電磁現(xiàn)象與電磁波第四節(jié)電磁波及其應用教案粵教版必修32020-2021學年高中物理第六章電磁現(xiàn)象與電磁波第四節(jié)電磁波及其應用教案粵教版必修3年級：姓名：第四節(jié)電磁波及其應用核心素養(yǎng)點擊物理觀念(1)了解麥克斯韋電磁場理論的內容。(2)知道電磁波的形成及電磁場的物質性。(3)知道電磁波在電視廣播、雷達、移動電話中的應用?？茖W思維理解電磁波的形成和傳播?？茖W態(tài)度與責任能體會電磁技術應用對人類生活和社會發(fā)展帶來的影響，具有學習和研究物理的好奇心與求知欲。eq\a\vs4\al(一、電磁場與電磁波電磁場的物質性)1．填一填(1)電磁場與電磁波英國物理學家麥克斯韋在研究了法拉第電磁感應現(xiàn)象之后，提出了電磁場理論：變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場，變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統(tǒng)一的場，稱為電磁場。變化的電磁場在空間中的傳播形成了電磁波。(2)電磁場的物質性①微波爐利用電磁波來加熱食物，這說明電磁場具有能量。②俄國物理學家列別捷夫測量出光對被照射的物體有壓力，用實驗證明了由電磁場理論預言的光壓。這表明電磁場具有與其他物質相互作用的屬性。③電磁場雖然沒有靜止質量，但愛因斯坦提出的質能關系，揭示出電磁場因具有能量而具有運動質量。光壓現(xiàn)象也說明電磁場是有質量的，因為有質量的物質才能對其他物體表現(xiàn)出壓力作用。2．判一判(1)穩(wěn)定的電場產生穩(wěn)定的磁場。(×)(2)周期性變化的磁場產生周期性變化的電場。(√)(3)電磁波可以在介質中傳播，也可以在真空中傳播。(√)3．選一選建立完整的電磁場理論并首先預言電磁波存在的科學家是()A．法拉第 B．奧斯特C．赫茲 D．麥克斯韋解析：選D麥克斯韋建立了電磁場理論并且預言了電磁波的存在，選項D正確。eq\a\vs4\al(二、電視廣播雷達移動電話)填一填(1)電視廣播：利用電磁波將電視信號先傳送給地球同步通信衛(wèi)星，然后由通信衛(wèi)星將信號轉發(fā)回地面，大大增加了信號的覆蓋面積。(2)雷達：雷達是利用電磁波進行測距、定位的儀器，主要由發(fā)射機、接收機和顯示器等部分組成。(3)移動電話：無線電話、無線對講機、移動電話均是通過電磁波實現(xiàn)信號的發(fā)射與接收的。每臺手機都是一個小型電磁波發(fā)射臺，將用戶的聲音或數(shù)字信息轉變?yōu)楦哳l信號發(fā)射到空中，同時它又相當于一個收音機，捕捉空中的電磁波，使用戶接收到對方發(fā)射來的信息。eq\a\vs4\al(探究一)eq\a\vs4\al(對麥克斯韋電磁場理論的理解)[重難釋解]1．對麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的電場不產生磁場恒定的磁場不產生電場均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產生變化的電場振蕩電場產生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產生同頻率的振蕩電場2．電磁場的產生：如果在空間某處有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間產生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產生變化的電場——變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場。關于電磁場的理論，下列說法正確的是()A．變化的電場周圍產生的磁場一定是變化的B．變化的磁場周圍產生的電場一定是變化的C．均勻變化的磁場周圍產生的電場是均勻變化的D．振蕩電場周圍產生的磁場也是振蕩的[解析]非均勻變化的電場產生變化的磁場，而均勻變化的電場產生穩(wěn)定的磁場，所以變化的電場周圍一定產生磁場，變化的磁場周圍一定產生電場，但不一定變化，故A、B錯誤；均勻變化的磁場一定產生穩(wěn)定的電場，而非均勻變化的電場產生變化的磁場，故C錯誤；周期性變化的振蕩電場一定產生同周期變化的振蕩磁場，故D正確。[答案]D[素養(yǎng)訓練]1．下列有關電磁場理論說法正確的是()A．法拉第預言了電磁波的存在，并揭示了電、磁、光現(xiàn)象在本質上的統(tǒng)一性B．變化的磁場一定產生變化的電場C．均勻變化的電場產生均勻變化的磁場D．赫茲通過一系列實驗，證明了麥克斯韋的電磁場理論解析：選D麥克斯韋預言了電磁波的存在，赫茲通過一系列實驗，證明了麥克斯韋的電磁場理論，并揭示了電、磁、光現(xiàn)象在本質上的統(tǒng)一性，A錯誤，D正確；均勻變化的磁場產生恒定的電場，B錯誤；均勻變化的電場產生恒定的磁場，C錯誤。2．有關電磁場理論的下列說法中，正確的是()A．任何變化的磁場都要在空間產生變化的電場B．任何電場都要在周圍空間產生磁場C．任何變化的電場都要在周圍空間產生磁場D．電場和磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場解析：選C根據(jù)麥克斯韋理論，均勻變化的磁場在周圍空間產生的電場是穩(wěn)定的，故A錯誤。只有變化的電場才能在周圍產生磁場，并不是任何電場都會在周圍空間產生磁場，故B錯誤，C正確。電場和磁場并不總是相互聯(lián)系著的，例如，靜止電荷周圍只有靜電場，靜止磁體周圍只有穩(wěn)定的磁場，只有變化的電場和變化的磁場才能形成一個不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場，故D錯誤。3．如圖所示是某一固定面的磁通量的變化圖像，在它周圍空間產生的電場中的某一點場強E應是()A．逐漸增強 B．逐漸減弱C．不變 D．無法確定解析：選C由題圖可知磁通量Φ隨時間t均勻變化，而Φ＝BS，所以磁場是均勻變化的，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知C正確。eq\a\vs4\al(探究二)eq\a\vs4\al(對電磁波的理解)eq\a\vs4\al([問題驅動])為了避免雷達發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)機的行蹤，人們研制了隱形飛機。我們用肉眼能不能看到隱形飛機？為什么？提示：能看到。隱形飛機不反射敵方雷達的探測波，對雷達“隱形”，但可以反射可見光，肉眼能直接看到。[重難釋解]1．電磁波的特點(1)電磁場中儲存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程。(2)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。(3)電磁波可以在真空中傳播，因為電磁波本身就是一種物質——場物質，所以傳播時不再需要其他介質。(4)任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×1082．波長、頻率與波速之間的關系波速＝波長×頻率，即v＝λf。(1)頻率由波源決定，與介質無關，波長、波速的大小與介質有關。所以同一電磁波在不同介質中傳播時，頻率不變，波速、波長發(fā)生改變，在介質中的速度都比在真空中速度小。(2)不同頻率的電磁波在同一介質中傳播時，傳播速度不同。(3)在真空中傳播時，不同頻率的電磁波的速度都相同：v＝c。波長為0.6μm的紅光，從10m外的交通信號燈傳到你的眼睛，大約需要多長時間？它的頻率是多少？(c＝3×108m[解析]由速度公式v＝eq\f(x,t)可求得時間，可根據(jù)電磁波波長、頻率和波速關系式c＝λf可得頻率，其中t＝eq\f(x,c)＝eq\f(10,3×108)s≈3.33×10－8s由c＝λf得f＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,6×10－7)Hz＝5×1014Hz。[答案]3.33×10－8s5×1014Hz[素養(yǎng)訓練]1．關于電磁波，下列說法正確的是()A．所有電磁波的頻率相同B．電磁波只能在真空中傳播C．電磁波在任何介質中的傳播速度都相同D．電磁波在真空中的傳播速度是3×108解析：選D電磁波的頻率不一定相同，選項A錯誤；電磁波既能在真空中傳播，也能在介質中傳播，選項B錯誤；不同頻率的電磁波在不同的介質中的傳播速度不一定相同，選項C錯誤；電磁波在真空中的傳播速度是3×1082．關于電磁場和電磁波，下列說法不正確的是()A．變化的電場周圍產生變化的磁場，變化的磁場周圍產生變化的電場，兩者互相聯(lián)系，統(tǒng)稱為電磁場B．電磁場從發(fā)生區(qū)域由近及遠地傳播形成電磁波C．電磁波是一種物質，可在真空中傳播。所以，平時說真空沒有實物粒子，但不等于什么都沒有，還有“場”這種特殊物質D．電磁波可在真空中傳播，也可在介質中傳播解析：選A根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，非均勻變化的電場周圍產生變化的磁場，均勻變化的電場周圍產生的是穩(wěn)定的磁場，所以A項錯誤。3．[多選]下列關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，就能產生電磁波B．電磁波的傳播需要介質C．停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨立存在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：選CD要想產生持續(xù)的電磁波，變化的電場(或磁場)產生的磁場(或電場)必須是非均勻變化的，A錯誤；電磁波是物質波，電磁波的傳播可以不需要介質而在真空中傳播，B錯誤；電磁波可以脫離“波源”而獨立存在，C正確；電磁波具有能量，電磁波傳播的過程，也就是能量傳播的過程，D正確。eq\a\vs4\al(探究三)eq\a\vs4\al(電磁波的不同應用)[重難釋解]不同電磁波的特性及應用電磁波種類無線電波紅外線可見光紫外線X射線γ射線特性波動性強熱作用強感光性強化學作用熒光效應穿透力強穿透力最強用途通信廣播、導航加熱、遙測遙感、紅外攝像、紅外制導照明、照相等殺菌消毒、治療皮膚病等檢查、探測、透視、治療探測、治療下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運用的物理現(xiàn)象。請將相應的字母填寫在運用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上。(1)X光機，________。(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．紫外線具有很強的熒光作用C．紫外線具有殺菌消毒作用D．X射線的很強的穿透力E．紅外線具有顯著的熱作用[解析](1)X光機是用來透視人的體內器官的，因此需要具有較強穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的傷害，因此采用了穿透能力比較強又不會給人體造成太大的傷害的X射線，故選D。(2)紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，故選C。(3)“神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快，故選E。[答案](1)D(2)C(3)E[素養(yǎng)訓練]1．紅外線、紫外線、無線電波、可見光、γ射線、X射線按波長由大到小的排列順序是()A．無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線B．紅外線、可見光、紫外線、無線電波、γ射線、X射線C．γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波D．紫外線、紅外線、γ射線、X射線、無線電波、可見光解析：選A在電磁波譜中以無線電波波長最大，γ射線波長最小，所以正確的順