高中物理新课标版人教版选修1-1课件：4《电磁波的发现》 21页

4.1《电磁波的发现》 教学目标 知识与能力： 1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生 电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互 联系形成同一的电磁场。 了解电磁场在空间传播形成电磁波。 了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡 献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。 教学重点： 理解麦克斯韦电磁场理论；电磁场在空间传播形成电磁波 教学难点： 电磁场在空间传播形成电磁波 伟大的预言 一、麦克斯韦的电磁场理论要点——伟大的预言 § 1、变化的磁场产生电场 § 演示实验 § 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动势，引 起感应电流使灯泡发光。 § ——法拉第发现的 § （1）线圈中产生感应电动势说明了什么？ § 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场， 正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由 电子做定向的移动，引起了感应电流。 § （2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈 中还会有电流、电场吗？ § 有电场、无电流。 § （3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还 有电场吗？ § 有 ！ § （4）总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显 示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场 同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍 存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 § 2．变化的电场产生磁场 § 既然变化的磁场能够在空间产生电场， 那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？ 麦克斯韦相信自然界规 律的统一与和谐，相信电场 与磁场具有对称之美。他大 胆地提出的相似和联系。经 过反复思考提出假设：变化 的电场也相当于一种电流， 也在空间产生磁场，即变化 的电场在空间产生磁场。 二．电磁场、电磁波 § 1、电磁场 § 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果 在空间某域中有周期性变化的电场，那么， 这个变化的电场就在它周围空间产生周期性 变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空 间产生新的周期性变化的电场……。可见， 变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形 成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。 2、电磁波（1）变化的电场和变化的磁场交替产生，由 近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以 一定的速度传播的过程叫做电磁波。 （2）电磁波与机械波不同，不需要介质，可 以在真空中传播。电磁波的速度等于光速！ 光是以波动形式传播的一种电磁振动 § 3、电磁场和电磁波理论的理解 § （1）均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场， 产生稳定的磁场。这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感 应强度(或电场强度)的变化量相等，或者说磁感应强度(或电 场强度)对时间变化率一定。 § （2）非均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电 场产生变化的磁场 § （3）振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场， 振荡的电场产生同频率的振荡磁场。 § （4）变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个 不可分离的统一体，这就是电磁场，向周围空间传播这就是 电磁波。 三．赫兹的电火花 § 1、麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对 电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人 公认的真理，这是赫兹的功劳。 § 2、赫兹的实验： § 2、赫兹的实验： 小结一、 麦克斯韦电磁场理论 1．变化的磁场产生电场 2．变化的电场产生磁场 3．电磁场→传播→电磁波 4、电磁波不需介质，以光速传播。 二、赫兹证实： 1、电磁场、电磁波的存在。 2、电磁波能反射、折射、干涉、衍射和偏振等现 象，证明了电磁波与光具有相同的性质。 【练习】 1．根据麦克斯韦电磁理论，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．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场。 答案:D 2.下列说法正确的是( ) A.恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场 B.稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场 C.均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定 的磁场 D.均匀变化的电场和磁场相互激发，形成由 近及远的电磁波 AC 3.当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将( ) A.减小 B.增大 C.不变 D.减小、增大和不变均有可能 4.关于电磁波的传播速度，以下叙述正确的是 ( ) A.波长越长，传播速度越快 B.频率越高，传播速度越快 C.发射量越大，传播速度越快 D.所有电磁波在真空中的传播速度都一样大 C D 课堂练习和课外作业 课堂练习： P80问题与练习 1-4 课外作业： 作业本P44 1-7 选修1-1 第四章 电磁波及其应用问题与练习一 电磁波的发现 1．答：麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场。 麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场有对称之美。他认为；既 然变化的磁场能够空间产生电场，那么变化的电场也能够在空间产生磁场。 2．答：麦克斯韦关于电磁场理论的两大支柱是： （1）变化的磁场能够在空间产生电场， （2）变化的电场也能够在空间产生磁场。 根据上述两个基本论点，麦克斯韦进一步推断： 如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起变化的 磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化的电场和磁场……于是，变化的电场和磁场交 替产生，形成怀近及远的电磁波。 选修1-1 第四章 电磁波及其应用问题与练习一 电磁波的发现 3．答：可以。赫兹用电火花实验，已经证实了电磁波的存在。 4．答：电磁波的发现和和验证是人类走向现代文明的里程碑，是现代通信 设备广泛应用的基础。正是电磁波的发现才使人们告别了传统落后的通信方式，享 受当前各种通信方式带来的方便快捷，因此，人们要永远纪念麦克斯韦和赫兹这两 位科学伟人。教材中展示的墨西哥1967年发行的纪念邮票，票面上把麦克斯韦和赫 兹两位物理学家并列出来，已经反映人们对他们的历史功绩的纪念和缅怀。