2020-2021學(xué)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(yīng)用教案-粵教版必修3

2020-2021學(xué)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(yīng)用教案粵教版必修32020-2021學(xué)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(yīng)用教案粵教版必修3PAGE6-2020-2021學(xué)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(yīng)用教案粵教版必修32020-2021學(xué)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(yīng)用教案粵教版必修3年級：姓名：第四節(jié)電磁波及其應(yīng)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(nèi)容。(2)知道電磁波的形成及電磁場的物質(zhì)性。(3)知道電磁波在電視廣播、雷達、移動電話中的應(yīng)用?？茖W(xué)思維理解電磁波的形成和傳播?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任能體會電磁技術(shù)應(yīng)用對人類生活和社會發(fā)展帶來的影響，具有學(xué)習(xí)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(zhì)性)1．填一填(1)電磁場與電磁波英國物理學(xué)家麥克斯韋在研究了法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后，提出了電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的電場和變化的磁場構(gòu)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(zhì)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(xué)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(yù)言的光壓。這表明電磁場具有與其他物質(zhì)相互作用的屬性。③電磁場雖然沒有靜止質(zhì)量，但愛因斯坦提出的質(zhì)能關(guān)系，揭示出電磁場因具有能量而具有運動質(zhì)量。光壓現(xiàn)象也說明電磁場是有質(zhì)量的，因為有質(zhì)量的物質(zhì)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(chǎn)生穩(wěn)定的磁場。(×)(2)周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場。(√)(3)電磁波可以在介質(zhì)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(yù)言電磁波存在的科學(xué)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(yù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號發(fā)射到空中，同時它又相當(dāng)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(chǎn)生磁場恒定的磁場不產(chǎn)生電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場2．電磁場的產(chǎn)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(chǎn)生周期性變化的磁場，這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)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(guān)于電磁場的理論，下列說法正確的是()A．變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的B．變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場一定是變化的C．均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場是均勻變化的D．振蕩電場周圍產(chǎn)生的磁場也是振蕩的[解析]非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，而均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，所以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，但不一定變化，故A、B錯誤；均勻變化的磁場一定產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，而非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，故C錯誤；周期性變化的振蕩電場一定產(chǎn)生同周期變化的振蕩磁場，故D正確。[答案]D[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．下列有關(guān)電磁場理論說法正確的是()A．法拉第預(yù)言了電磁波的存在，并揭示了電、磁、光現(xiàn)象在本質(zhì)上的統(tǒng)一性B．變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場產(chǎn)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(yù)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(zhì)上的統(tǒng)一性，A錯誤，D正確；均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，B錯誤；均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，C錯誤。2．有關(guān)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(chǎn)生變化的電場B．任何電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場C．任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生磁場，并不是任何電場都會在周圍空間產(chǎn)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(chǎn)生的電場中的某一點場強E應(yīng)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(qū)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(zhì)——場物質(zhì)，所以傳播時不再需要其他介質(zhì)。(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(guān)系波速＝波長×頻率，即v＝λf。(1)頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，波長、波速的大小與介質(zhì)有關(guān)。所以同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，波速、波長發(fā)生改變，在介質(zhì)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(zhì)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(guān)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(xùn)練]1．關(guān)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(zhì)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(zhì)中傳播，選項B錯誤；不同頻率的電磁波在不同的介質(zhì)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(guān)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(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)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(zhì)，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(zhì)D．電磁波可在真空中傳播，也可在介質(zhì)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(chǎn)生變化的磁場，均勻變化的電場周圍產(chǎn)生的是穩(wěn)定的磁場，所以A項錯誤。3．[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(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)必須是非均勻變化的，A錯誤；電磁波是物質(zhì)波，電磁波的傳播可以不需要介質(zhì)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(yīng)用)[重難釋解]不同電磁波的特性及應(yīng)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(xué)作用熒光效應(yīng)穿透力強穿透力最強用途通信廣播、導(dǎo)航加熱、遙測遙感、紅外攝像、紅外制導(dǎo)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(yīng)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(nèi)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(yīng)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(yīng)，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(xùn)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