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  • 2021-07-09 发布

高中物理 第14章 第1节电磁波的发现课件 新人教版选修3-4

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第一节 电磁波 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 课标定位 知能优化训练 第 一 节   电 磁 波 § ●知识导航 § 生活中的许多现象表明,我们周围存在着电磁 波,如电话机、手机、通讯卫星等工具的信息 传播都是靠电磁波进行传递的,电磁波的存在, 使当代人“顺风耳,千里眼”的梦想成为了现 实. § 本章主要对电磁波的发现及应用做了详细的介 绍.第一节介绍电磁理论的提出及产生,从此, 人类的生活进入了一个新的时代;第二节讲电 磁振荡及LC电路的周期及频率,让我们了解电 磁波产生的原理;第三、四节讲电磁波在社会 生活、科技等领域中的应用. § 本章的重点是电磁振荡,难点和核心是麦 克斯韦的电磁场理论. § ●学法指导 § 本章是电磁学部分的基础应用,且本章所讲多 为理论知识,理解起来较为繁琐,在学习时, 一定要与机械振动、机械波对应地进行比较, 注意它们的共性和区别,要学习麦克斯韦在建 立电磁场理论的过程中,根据电与磁的对称性, 跟变化的磁场产生电场类比,提出变化的电场 产生磁场这一科学预言的研究方法.另外我们 还应从实际应用中多加学习、多加了解电磁 波. § ●考纲须知 内 容 要求 变化的磁场产生电场,变化的电 场产生磁场,电磁波及其传播 Ⅰ 电磁波的产生、发射和接收 Ⅰ 电磁波谱 Ⅰ ※ 了解电与磁的关系,知道 电磁波的概念 ※ 知道电磁波的产生条件和 传播速度 ※ 了解电磁波的发现过程和 物理学史 § 当我们看到东方明珠电视塔、卫星接收天 线、从电视中欣赏到“神舟”七号飞船的 发射过程和“嫦娥一号”传回的月球高清 晰度图片,以及用手机同远方的亲友通话 时,我们都会感到电磁波的神奇!你是否 知道电磁波是怎样发现的? § 1.1886年,人类第一次主动地发射、接收 . § 2.麦克斯韦电磁理论为: ; ,电磁波在真空的传播速度为 , 电磁波的传播不需 . § 3.1866年, 用实验证明了麦克斯韦预言的 正确性,第一次发现了 .他还通过实验观察到 了电磁波的 和衍射等 现象.通过实验证明了电磁波在真空中具有与光相同的 . 电磁波 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 光速 介质 赫兹 电磁波 反射、折射、干涉、偏振 速度c § (1)电磁场理论的核心之一:变化的磁场产 生电场. § (2)电磁场理论的核心之二:变化的电场产 生磁场. § (3)麦克斯韦电磁波理论的理解 § ①恒定的电场不产生磁场. § ②恒定的磁场不产生电场. § ③均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的 电场. § ④均匀变化的电场在周围空间产生恒定的 磁场. § ⑤振荡电场产生同频率的振荡磁场. § ⑥振荡磁场产生同频率的振荡电场. § (4)电磁场 § 变化的电场和变化的磁场是相互联系着的, 形成不可分割的统一体,这就是电磁场. § 特别提醒: § ①变化的磁场周围产生电场,是一种普遍 存在的现象,跟闭合电路是否存在无关. § ②在变化的磁场中所产生的电场的电场线 是闭合的,而静电场中的电场线是不闭合 的. § ③有单独存在的静电场,也有单独存在的 静磁场,但没有静止的电磁场. § 实验装置如图所示,当穿过螺线管的磁场 随时间变化时,上面的线圈中产生感应电 流,使灯泡发光. § 讨论:①如果用不导电的塑料线绕制线圈, 线圈中还有电流、电场吗? § ②想像线圈不存在时,线圈所在处的空间 还有电场吗? § 答案:①有电场,无电流 ②有 § (1)电磁波的产生 § 变化的电场和变化的磁场总是交替产生, 并且由发生的区域向周围空间传播,电磁 场由发生区域向远处的传播就是电磁波. § (2)电磁波的特点 § ①电磁波是横波,在传播方向上的任一点 E和B随时间做正弦规律变化,E与B彼此 垂直且与传播方向垂直. § ②电磁波的传播不需要介质,在真空中的 电磁波的传播速度跟光速相同,即c= 3.00×108m/s. § ③电磁波具有波的共性,能产生干涉、衍 射等现象.电磁波与物质相互作用时,能 发生反射、吸收、折射等现象. § (3)电磁波的波速、波长与频率的关系 § 说明:①同一种电磁波在不同介质中传播 时,频率不变(频率由波源决定),波速、 波长发生改变.在介质中的速度都比真空 中速度小. § ②不同电磁波在同一种介质中传播时,传 播速度不同,频率越高波速越小,频率越 低波速越大. § (4)电磁波的实验证明 § 1886年,赫兹用实验证明了麦克斯韦预言 的正确性,第一次发现了电磁波. § ①赫兹的实验装置,如图所示 § ②实验现象:当感应圈两个金属球间有火 花跳过时,导线环两个小球间也跳过火 花. § ③现象分析:当感应圈使得与它相连的两 个金属球间产生电火花时,空间出现了迅 速变化的电磁场.这种电磁场以电磁波的 形式在空间传播.当电磁波到达导线环时, 它在导线环中激发出感应电动势,使得导 线环的空隙中也产生了火花. 机械波 电磁波 对象 研究力学现象 研究电磁现象 周期性变化 的物理量 位移随时间和空间 做周期性变化 电场E和磁感应强度B随时间 和空间做周期性变化 传播 传播需要介质,波 速与介质有关, 与频率无关 传播无需介质,在真空中波速 总是c,在介质中传播时, 波速与介质及频率都有关 系 产生 由质点(波源)的振 动产生 由周期性变化的电流(电磁振 荡)激发 联系 都具有波的一切特性,例如干涉、衍射、反射、折 射等性质,它们的波速、波长与频率的关系都 是v=fλ,都能传播能量. § (2009·北京)类比是一种有效的学习方法,通过 归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效 率.在类比过程中,既要找出共同之处,又要 抓住不同之处.某同学对机械波和电磁波进行 类比,总结出下列内容,其中不正确的是 (  ) § A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系, 对电磁波也适用 § B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 § C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波 可以在真空中传播 § D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波 只有纵波 § 答案:D § 解析:电磁波是电磁场传播形成的.在传 播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感 应强度B的方向都与波的传播方向垂直, 所以电磁波应为横波.故选D. § 关于电磁场理论,下列说法中正确的是 (  ) § A.在电场周围一定产生磁场,磁场周围 一定产生电场 § B.在变化的电场周围一定产生变化的磁 场,变化的磁场周围一定产生变化的电场 § C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变 化的磁场 § D.周期性变化的电场周围一定产生周期 性的磁场 § 解析:根据麦克斯韦的电磁场理论,只有 变化的电场才产生磁场,均匀变化的电场 产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生 变化的磁场. § 答案:D § 点评:在理解麦克斯韦的电磁场理论时, 要注意静电场不产生磁场,静磁场也不产 生电场.还要注意根据电场(或磁场)的变 化情况来确定所产生的是什么样的磁场(或 电场). § (2010·湖北黄冈中学高二检测)根据麦克斯 韦电磁场理论,下列说法中正确的是 (  ) § A.变化的电场一定产生变化的磁场 § B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的 磁场 § C.稳定的电场一定产生稳定的磁场 § D.周期性变化的电场一定产生同频率的 周期性变化的磁场 § 答案:D § 电磁波与声波比较,下列说法正确的是 (  ) § A.电磁波的传播不需要介质,声波的传 播需要介质 § B.由空气进入水中时,电磁波速度变小, 声波速度变大 § C.由空气进入水中时,电磁波波长变小, 声波波长变大 § D.电磁波和声波在介质中的传播速度, 都是由介质决定,与频率无关 § 答案:ABC § 点评:电磁波是电磁现象,声波是机械波,是 力学现象,两者都具有波的特性干涉、衍射等, 但它们具有本质的不同,如声波的传播依赖于 介质的存在,但电磁波的传播则不需要介质. § 以下关于机械波与电磁波的说法中,正确 的是(  ) § A.机械波与电磁波,本质上是一致的 § B.机械波的波速只与介质有关,而电磁 波在介质中的波速,不仅与介质有关,而 且与电磁波的频率有关 § C.机械波可能是纵波,而电磁波必定是 横波 § D.它们都可发生干涉、衍射现象 § 答案:BCD § 解析:机械波与电磁波产生的根源不 同.产生的本质不同,A错误.B、C、D正 确. § (物理与日常生活)高压线向远方输送着 大量电能,如果居民的房屋在高压线下边 不远处,对人会有影响吗? § 解析:高压线中通过的是三相交流电,每 相电流都是按正弦规律变化的交变电流, 这就满足了产生电磁场的条件,如果人长 期处在较强电磁场中会受到电磁场的影 响.在变压电站的工作人员都有电磁辐射 费,这也说明电磁辐射对人体会产生不好 的作用. § 点评:类似的情况还有手机,手机在通话 时会在人头部形式较强电磁场,这会对人 体健康产生一定影响,手机在接通的那一 瞬间激发的电磁场是很强的,所以最好等 手机接通后才放到耳朵旁边或者使用免提 功能. § 手机A的号码为12345670002,手机B的号码为 12345670008,手机A拨手机B时,手机B发出响 声并且显示屏上显示A的号码为12345670002.若 手机A置于一透明真空罩中,用手机B拨叫手机 A,则 (  ) § A.发出响声,并显示B的号码为12345670008 § B.不发出响声,但显示B的号码为12345670008 § C . 不 发 出 响 声 , 但 显 示 B 的 号 码 为 12345670002 § D.即不发出响 声,也不显示号码 § 答案:B § 解析:电磁波可以在真空中传播,而声波 传播则需要介质,当手机B拨打手机A时(A 置于一透明真空罩中),A能显示B的号码, 不能发出响声,即B正确.