《第13章 4.电磁波的发现及应用》课件、同步练习、导学案

第四节电磁波的发现及应用第十三章电磁感应与电磁波初步顺风耳、千里眼法拉第发现电磁波的那年，麦克斯韦在英国爱丁堡诞生了。法拉第麦克斯韦一、麦克斯韦电磁场理论1.变化的磁场产生电场（即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场。）2.变化的电场产生磁场一、麦克斯韦电磁场理论根据以上两个基本论点，麦克斯韦进一步推断：不均匀变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播。变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。麦克斯韦方程组深刻的指出电磁场的传播是一种波动过程，这就是电磁波。激发二、电磁波电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。电磁波形成示意图：非均匀变化的磁场变化电场若是均匀变化稳定磁场不再激发若非均匀变化变化磁场若是均匀变化稳定电场若非均匀变化激发激发激发捕捉电磁波二、电磁波二、电磁波1.电磁波的特点：（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。（2）电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，C=3×108m/s。（3）电磁波的传播不需要介质。（4）电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等现象。（光是电磁波）二、电磁波1.电磁波与机械波比较（1）传播条件：机械波传播需要介质，而电磁波不需要介质。（2）传播规律：都遵循“V=λf=λ/T”这个关系式；且电磁波也能发生反射、折射、衍射、干涉等现象。（3）传播本质：机械波传播的是机械能，电磁波传播的是电磁能。三、电磁波谱按照电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。四、电磁波的能量电磁波不仅仅是一种描述方式，而且是真正的物质存在。电磁波具有能量。四、电磁波通信1.下列关于电磁波的说法中正确的是（）A.只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波B.电磁波传播需要介质C.停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在D.电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的解析：对电磁波的产生机制及传播途径要搞清，如果电场（或磁场）是均匀变化的，产生的磁场（或电场）是恒定的，就不能产生新的电场（或磁场），也就不能产生电磁波。电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质，故应选C、D项。

2.电磁场理论预言了什么（）A.预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场B.预言了变化的电场能够在周围空间产生磁场C.预言了电磁波的存在,电磁波在真空中的传播速度为光速D.预言了电能够产生磁,磁能够产生电解析：电磁场理论预言了电磁波的存在，所以正确选项为C。其中A、B是电磁场理论，不是预言的内容。

3.对于声波和电磁波的比较,下面说法中正确的是（）A.它们都能发生反射现象B.声音是由物体振动产生的,电磁波是由变化的电磁场产生的C.光是一种电磁波,B超利用的是声波D.它们都能在真空中传播解析：声波和电磁波都属于波，所以它们都具有波的共性，能发生反射现象，故选项A正确。但它们产生的机理不同，声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故选项B正确。光是一种电磁波，B超利用的是超声波，故选项C正确。电磁波既能在介质中传播又能在真空中传播，而声波只能在介质中传播，故选项D错误。

《4.电磁波的发现及应用》同步练习必备知识自我检测一、电磁场1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点:变化的磁场产生电场;变化的电场产生磁场。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。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,形成电磁波。2.1886年赫兹通过实验捕捉到了电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论。必备知识自我检测三、电磁波谱1.波速、波长、频率三者之间的关系是:波速=波长×频率。2.电磁波在真空中的传播速度c=3×108m/s。

3.电磁波谱:按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来,就是电磁波谱。4.电磁波谱按波长由长到短依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。必备知识自我检测四、电磁波的能量和电磁波通信1.电磁场不仅仅是一种描述方式,而且是真正的物质存在。2.微波炉可以加热食物,说明电磁波具有能量;用收音机能够听到播音员的声音,是因为电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流,有电流就有能量。各种各样的仪器,能够探测到各种电磁波。所有这些都表明电磁波具有能量,电磁波是一种物质。3.人们可以通过接入互联网的手机看电影、聊天、购物、查阅资料、视频通话。这些信息都是通过电磁波来传递的。电磁波携带的信息,既可以有线传播,也可以无线传播。必备知识自我检测1.正误判断。(1)只有均匀变化的电场(磁场)才能产生均匀变化的磁场(电场)。

(

)解析:均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)。周期性变化的电场(磁场)产生同频率的周期性变化的磁场(电场)。答案:×(2)红外线、X射线、β射线和γ射线都属于电磁波。

(

)解析:红外线、X射线、γ射线是电磁波,β射线是电子流,不是电磁波。答案:×(3)人体每时每刻都在发射红外线。

(

)答案:√(4)用金属或瓷器盛食物在微波炉中加热效果相同。

(

)答案:×必备知识自我检测2.探究讨论。(1)为了避免敌军的雷达发现我们战机的行踪,人们研制了隐形飞机。我们用肉眼能不能看到隐形飞机?为什么?答案:能看到。隐形飞机不反射敌方雷达的探测波,对雷达“隐形”。但可以反射可见光,肉眼能直接看到。(2)红外线的频率比可见光的频率高还是低?根据电磁波谱上的位置说说它为什么叫红外线?用肉眼能不能观察到红外线?答案:红外线的频率低于可见光。在电磁波谱上红外线处在可见光红光的外侧,所以叫红外线。红外线不属于可见光,用肉眼不能观察到红外线。(3)举例说明在工农业生产和日常生活中,有哪些利用红外线的地方?答案:红外线烤箱、红外线照相机、红外线遥控器等。探究一探究二随堂检测

对麦克斯韦电磁场理论的理解情景导引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,验证了麦克斯韦电磁场理论。探究一探究二随堂检测知识归纳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。探究一探究二随堂检测2.对麦克斯韦电磁场理论的理解

画龙点睛

变化的磁场周围产生电场,与是否有闭合电路存在无关。探究一探究二随堂检测实例引导例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.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在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.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场解析: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。答案:D归纳总结理解麦克斯韦的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。探究一探究二随堂检测变式训练1如图所示的四种电场中,哪一种能产生电磁波(

)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;只有周期性变化的电场(如D图),才会激发出周期性变化的磁场,周期性变化的磁场又激发出周期性变化的电场……如此周而复始,便会形成电磁波。答案:D探究一探究二随堂检测各种电磁波的共性及个性的比较情景导引在我们身边到处都有电磁波的影子,它的应用更是比比皆是。下面列出的设备中工作时所发出的波,哪些不属于电磁波?(1)微波炉加热食物时发出的波。(2)电视发射塔发出的波。(3)互联网光缆中传播的波。(4)电视机遥控器发出的波。要点提示:均属于电磁波。探究一探究二随堂检测知识归纳从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波,其行为遵从共同的规律,但因波长(频率)不同,又表现出不同的特点。1.共性(1)它们在本质上都是电磁波,它们的行为遵从相同的规律,各波段之间的区别并没有绝对的意义。(2)都遵守公式v=λf,它们在真空中的传播速度都是c=3.0×108m/s。(3)它们的传播都不需要介质。探究一探究二随堂检测2.个性(1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性。波长越短穿透能力越强。(2)同频率的电磁波,在不同介质中速度不同。不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越大,速度越小。(3)用途不同:无线电波用于通信和广播,红外线用于加热和遥感技术,紫外线用于杀菌消毒,X射线应用于医学上的X光照相,γ射线用于检查金属部件的缺陷,摧毁病变的细胞等。画龙点睛

不同的电磁波由于具有不同的波长(频率),才具有不同的特性。探究一探究二随堂检测实例引导例2下列有关电磁波的特性和应用,说法正确的是

(

)A.红外线和X射线都有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C.电磁波中频率最高的为γ射线,可用于消毒D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光解析:X射线有很高的穿透本领,医学上常用于透视人体,红外线不能,A错误;过强的紫外线照射对人的皮肤有害,B错误;电磁波中频率最高的为γ射线,可以摧毁病变的细胞,C错误;紫外线和X射线都可以使感光底片感光,D正确。答案:D探究一探究二随堂检测归纳总结电磁波的特点和应用我们不仅要牢记电磁波谱中的不同的电磁波(如红外线、紫外线、X射线、γ射线)的特点和应用,还要记住电磁波谱中波长、频率的变化规律,如频率越高,波长越短,穿透性越强;频率越低,波长越长,穿透性越弱。探究一探究二随堂检测变式训练2下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上。(1)X光机,

。

(2)紫外线灯,

。

(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用

。

A.紫外线具有很强的荧光作用B.紫外线具有杀菌消毒作用C.X射线具有很强的穿透性D.红外线具有显著的热效应探究一探究二随堂检测解析:(1)X光机是用来透视人的体内器官的,因此需要具有较强穿透力的电磁波,但又不能对人体造成太大的伤害,因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线,选C。(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,因此选B。(3)“神灯”又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快,因此选D。答案:(1)C

(2)B

(3)D探究一探究二随堂检测1.下列说法正确的是(

)A.在电场周围一定存在着磁场B.任何变化的电场周围一定存在着变化的磁场C.均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场D.电磁波是一种物质解析:在变化的电场周围才存在磁场,周期性变化的电场(非均匀变化的)会产生同频率周期性变化的磁场。均匀变化的磁场周围存