2024-2025學年新教材高中物理第六章電磁現象與電磁波第四節(jié)電磁波及其應用教案粵教版必修3

PAGE6-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看法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，具有學習和探討物理的新奇心與求知欲。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探討了法拉第電磁感應現象之后，提出了電磁場理論：變更的磁場產生電場，變更的電場產生磁場，變更的電場和變更的磁場構成了一個不行分別的統(tǒng)一的場，稱為電磁場。變更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耀的物體有壓力，用試驗證明白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)周期性變更的磁場產生周期性變更的電場。(√)(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，主要由放射機、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信號的放射與接收的。每臺手機都是一個小型電磁波放射臺，將用戶的聲音或數字信息轉變?yōu)楦哳l信號放射到空中，同時它又相當于一個收音機，捕獲空中的電磁波，運用戶接收到對方放射來的信息。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勻稱變更的電場在四周空間產生恒定的磁場勻稱變更的磁場在四周空間產生恒定的電場不勻稱變更的電場在四周空間產生變更的磁場不勻稱變更的磁場在四周空間產生變更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：假如在空間某處有周期性變更的電場，那么這個變更的電場就在它四周空間產生周期性變更的磁場，這個變更的磁場又在它四周空間產生變更的電場——變更的電場和變更的磁場是相互聯系著的，形成不行分割的統(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．變更的電場四周產生的磁場肯定是變更的B．變更的磁場四周產生的電場肯定是變更的C．勻稱變更的磁場四周產生的電場是勻稱變更的D．振蕩電場四周產生的磁場也是振蕩的[解析]非勻稱變更的電場產生變更的磁場，而勻稱變更的電場產生穩(wěn)定的磁場，所以變更的電場四周肯定產生磁場，變更的磁場四周肯定產生電場，但不肯定變更，故A、B錯誤；勻稱變更的磁場肯定產生穩(wěn)定的電場，而非勻稱變更的電場產生變更的磁場，故C錯誤；周期性變更的振蕩電場肯定產生同周期變更的振蕩磁場，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、光現象在本質上的統(tǒng)一性B．變更的磁場肯定產生變更的電場C．勻稱變更的電場產生勻稱變更的磁場D．赫茲通過一系列試驗，證明白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，赫茲通過一系列試驗，證明白麥克斯韋的電磁場理論，并揭示了電、磁、光現象在本質上的統(tǒng)一性，A錯誤，D正確；勻稱變更的磁場產生恒定的電場，B錯誤；勻稱變更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．任何變更的磁場都要在空間產生變更的電場B．任何電場都要在四周空間產生磁場C．任何變更的電場都要在四周空間產生磁場D．電場和磁場總是相互聯系著，形成一個不行分別的統(tǒng)一體，即電磁場解析：選C依據麥克斯韋理論，勻稱變更的磁場在四周空間產生的電場是穩(wěn)定的，故A錯誤。只有變更的電場才能在四周產生磁場，并不是任何電場都會在四周空間產生磁場，故B錯誤，C正確。電場和磁場并不總是相互聯系著的，例如，靜止電荷四周只有靜電場，靜止磁體四周只有穩(wěn)定的磁場，只有變更的電場和變更的磁場才能形成一個不行分別的統(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更圖像，在它四周空間產生的電場中的某一點場強E應是()A．漸漸增加 B．漸漸減弱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勻稱變更，而Φ＝BS，所以磁場是勻稱變更的，依據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])為了避開雷達發(fā)覺戰(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，肉眼能干脆看到。[重難釋解]1．電磁波的特點(1)電磁場中儲存電磁能，電磁波的放射過程就是輻射能量的過程。(2)只有周期性變更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，所以傳播時不再須要其他介質。(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)頻率由波源確定，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)生變更，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，大約須要多長時間？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，可依據電磁波波長、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．全部電磁波的頻率相同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電磁波的頻率不肯定相同，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肯定相同，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．變更的電場四周產生變更的磁場，變更的磁場四周產生變更的電場，兩者相互聯系，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，平常說真空沒有實物粒子，但不等于什么都沒有，還有“場”這種特別物質D．電磁波可在真空中傳播，也可在介質中傳播解析：選A依據麥克斯韋電磁場理論，非勻稱變更的電場四周產生變更的磁場，勻稱變更的電場四周產生的是穩(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)生變更，就能產生電磁波B．電磁波的傳播須要介質C．停止放射電磁波，放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，變更的電場(或磁場)產生的磁場(或電場)必需是非勻稱變更的，A錯誤；電磁波是物質波，電磁波的傳播可以不須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象。請將相應的字母填寫在運用這種現象的醫(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”照耀傷口，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，因此須要具有較強穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的損害，因此采納了穿透實力比較強又不會給人體造成太大的損害的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依次是()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，所以正確的依次為A。2．[多選]