新教材2023-2024学年高中物理第4章电磁振荡与电磁波2电磁场与电磁波课件新人教版选择性必修第二册

第四章2电磁场与电磁波学习目标1.了解电磁波的基本特点及其发现过程。(物理观念)2.知道电磁波的概念,通过电磁波体会电磁场的物质性。(物理观念)3.体会赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法,领会实验对物理学发展的意义。(科学探究)4.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容及其在物理学发展史上的意义。(物理观念)基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引

学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关一、电磁场1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点:

的磁场产生电场,

的电场产生磁场。

2.变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一的电磁场。电场和磁场交替激发

变化

变化

二、电磁波1.变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成

。

2.电磁波的传播不需要介质,在真空中也能传播。3.麦克斯韦预言:电磁波在真空中的传播速度等于

。

4.电磁波在真空中传播时,它的电场强度E与磁感应强度B

,而且二者均与波的传播方向

。

5.1886年,

通过实验证实了麦克斯韦的电磁场理论。

6.赫兹在一系列的实验中观察到电磁波的

、

、

、

和

现象。

电磁场传播出去

电磁波光速c互相垂直垂直赫兹反射折射干涉偏振衍射情境链接电子感应加速器是用来获得高速电子的装置,其基本原理如图所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电磁铁线圈中通入变化的电流,真空室中的带电粒子就会被加速,其速率会越来越大。请思考:带电粒子受到什么力的作用而被加速?如果线圈中通以恒定电流会使粒子加速吗?这个现象说明什么?提示

带电粒子受到电场力作用做加速运动。线圈中通入恒定电流时,带电粒子不会被加速。变化的磁场能产生电场。易错辨析(1)在电场周围,一定存在和它联系着的磁场。(

)(2)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。(

)(3)电磁波也能产生干涉、衍射现象。(

)(4)电磁波在真空和介质中传播速度相同。(

)×提示

变化的电场产生磁场,静电场周围没有磁场。

提示

均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。

提示

电磁波在真空中和介质中的传播速度不同。

×√×重难探究·能力素养全提升探究点一对麦克斯韦电磁场理论的理解导学探究下图是赫兹实验的装置示意图,请问赫兹通过此实验装置证实了什么问题。

要点提示

实验演示了电磁波的发射和接收,验证了电磁波的存在。

知识归纳1.电磁场的产生如果在空间某处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变化的电场——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。2.对麦克斯韦电磁场理论的理解

恒定的磁场不产生电场恒定的电场不产生磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场振荡电场产生同频率的振荡磁场特别提示

变化的磁场周围产生电场,与是否有闭合电路存在无关。

应用体验【例1】

根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(

)A.有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场B.在变化的电场周围空间一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围空间一定产生变化的电场C.均匀变化的电场周围空间一定产生均匀变化的磁场D.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场D解析

根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,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,只有选项D正确。方法技巧

理解麦克斯韦电磁场理论的关键掌握四个关键词:“恒定的”“均匀变化的”“非均匀变化的”“周期性变化的(即振荡的)”,这些都是对时间来说的,是时间的函数。对点演练1.如图所示的四种电场中,能产生电磁波的是(

)D解析

由麦克斯韦电磁场理论,当空间出现恒定的电场时(如A图),由于它不激发磁场,故无电磁波产生;当出现均匀变化的电场时(如B、C图),会激发出磁场,但磁场恒定,不会激发出电场,故也不会产生电磁波;只有振荡的电场(即周期性变化的电场)(如D图),才会激发出振荡的磁场,振荡的磁场又激发出振荡的电场……如此周而复始,便会形成电磁波。探究点二电磁波与机械波的比较导学探究如图所示,某同学正在回答神舟十号航天员王亚平的问题,请问她们的通话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的,为什么?要点提示

电磁波。因为机械波的传播离不开介质,而电磁波可以在真空中传播。知识归纳电磁波是电磁现象,机械波是力学现象,两种波产生机理不同,所以除具有波的共性外,还有不同之处。分类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强度和磁感应强度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,与频率无关传播不需要介质,在真空中波速总等于光速,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)激发分类机械波电磁波干涉可以发生可以发生衍射可以发生可以发生横波可以是是纵波可以是不是应用体验【例2】

(多选)关于电磁波与声波,下列说法正确的是(

)A.电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播,声波是声源的振动向远处传播B.电磁波的传播不需要介质,声波的传播有时也不需要介质C.由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变大D.由空气进入水中传播时,电磁波的波长不变,声波的波长变小AC解析

由电磁波和声波的概念可知A正确;因为电磁波可以在真空中传播,而声波属于机械波,它的传播需要介质,在真空中不能传播,故B错误;电磁波在空气中的传播速度大于在水中的传播速度,在真空中的传播速度最大;声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大,故C正确;无论是电磁波还是声波,从一种介质进入另一种介质时频率都不变,所以由波长λ=及它们在不同介质中的传播速度可知,由空气进入水中时,电磁波的波长变短,声波的波长变长,故D错误。方法技巧

理解电磁波与机械波的三点不同(1)电磁波由电磁振荡产生;机械波由机械振动产生。(2)机械波的传播依赖于介质的存在,但电磁波的传播不需要介质。(3)若机械波为横波,则不同频率的横波在同一介质中传播速度相同,在不同介质中传播速度不同,若机械波为纵波,则可得出同样结论,但同一种介质中的横波和纵波传播速度不同;不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不同。对点演练2.关于电磁波与机械波,下列说法正确的是(

)A.机械波和电磁波,本质上是一样的B.电磁波在任何介质中传播速度都相同,机械波在同一种介质中传播速度都相同C.电磁波和机械波都不能发生干涉D.电磁波与机械波都能发生衍射D解析

机械波由机械振动产生,电磁波由振荡的电磁场产生,选项A错误;电磁波的波速与介质和频率都有关,而机械波的传播速度与介质有关,选项B错误;电磁波和机械波都具有波的特性,选项C错误,D正确。学以致用·随堂检测全达标123451.(电磁波与机械波的比较)电磁波与机械波具有的共同性质是(

)A.都是横波B.都能传输能量C.都能在真空中传播D.都具有恒定的波速B解析

电磁波是横波,但机械波既有横波也有纵波,A错误;电磁波可以在真空中传播,机械波的传播需要介质,不能在真空中传播,C错误;电磁波在真空中速度是恒定的,在不同介质中速度不同,机械波的波速受介质的影响,在不同介质中波速一般是不同的,D错误;电磁波与机械波都能传输能量,B正确。123452.(电磁波)下列关于电磁波的说法正确的是(

)A.只要有电场和磁场,就能产生电磁波B.电场随时间变化时,一定产生电磁波C.做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在C解析

只有变化的电场和磁场,才能激发电磁波,而稳定的电场和磁场不能产生电磁波,A错误;均匀变化的电场产生恒定的磁场,但是恒定的磁场不能产生电场,不能产生电磁波,B错误;做非匀变速运动的电荷可以在空间产生变化的电磁场,形成电磁波,C正确;赫兹证实了电磁波的存在,D错误。123453.(电磁波)关于电磁波的特点,下列说法不正确的是(

)A.电磁波中电场和磁场互相垂直,电磁波沿二者垂直的方向传播B.电磁波是横波C.电磁波传播不需要介质D.电磁波不具有干涉和衍射现象D解析

电磁波具有波所特有的各种属性,即电磁波具有干涉、衍射、反射等现象。123454.(麦克斯韦电磁场理论)根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(

)A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场B.变化的电场周围产生变化的磁场,变化的磁场周围产生变化的电场C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D.均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,均匀变化的磁场周围产生恒定的电场D12345解析

麦克斯韦电磁场理论的核心内容是:变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场。即恒定的电场周围不产生磁场;变化的电场周围可以