2024-2025学年新教材高中物理第十三章电磁感应与电磁波初步第四节电磁波的发现及应用教案新人教版必修3

PAGE6-第4节电磁波的发觉及应用问题与目标对电磁波的产生、传播和接收有所了解。驾驭波长、频率和波速的关系。知道电磁波在真空中的传播速度跟光速相同。了解电磁波是由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线组成的，知道他们各自的特点与主要应用。了解电磁波具有能量。重点与难点重点电磁场理论的两大观点。电磁波的特点及组成难点电磁场理论的两大观点教学打算老师要求电源、电感线圈、开关、灯泡、导线学生要求复习电磁感应，预习本节课内容。教学过程一、导入新课电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的幻想变成了现实。那么，电磁波是怎样发觉的呢？二、新课教学（一）电磁场【老师活动】演示变更的磁场产生电场依据下图组装试验装置当我们不断变更螺线管中的电流时，螺旋管内部的磁场也会随之变更，靠近螺线管的线圈的磁通量也会随之变更，依据法拉第的电磁感应，我们不难想到线圈内也会产生电流，使小灯泡发光。【老师】在原来的学习中我们知道，电路中想要小灯泡发光，必需有电源供应电流，电流的产生是因为电池赐予了电路两端电势差，即电场。电路想要形成电流，就须要有电场的存在，促使导体中的自由电荷定向移动。所以我们可以认为，试验中线圈所在的位置，有电场的存在。电场的存在是因为变更的磁场而产生的，假如线圈不在现在的位置，那么线圈原来的位置是否还有电场的存在呢？【学生】即使在变更的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产生电场。【老师】因此，麦克斯韦认为：这个现象的实质是变更的磁场产生了电场。既然磁场可以产生电场，那么电场能产生磁场吗？【学生】可以【老师】麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，信任电场与磁场的对称之美。他大胆地假设：变更的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变更的电场产生磁场。【老师】电场和磁场的变更符合什么规律呢？大家可以回忆一下速度与加速度之间的关系。当速度匀称变更时，加速度大小如何？速度非匀称变更时，加速度大小如何？【学生】当速度匀称变更时，加速度大小恒定。速度非匀称变更时，加速度大小不恒定。【老师】对的，我们用同样的道理去记忆磁场和电场的变更规律。①匀称变更的电场（磁场）会产生稳定的磁场（电场）。②非匀称变更的电场（磁场）会产生变更的磁场（电场）。依据这个理论，变更的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不行分割的统一的电磁场。（二）电磁波麦克斯韦推断：假如在空间某区域中有周期性变更的电场，那么它就在空间引起周期性变更的磁场；这个变更的磁场又引起新的变更的电场（如下图）。于是，变更的电场和变更的磁场交替产生，由近及远地向四周传播。我们熟识声波和水波，耳朵能够听到声波是因为耳朵和声源之间有空气，水波的传播则须要水。空气、水是声波和水波传播的介质。水波和声波的传播都离不开介质。与这些波不同，电磁波可以在真空中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”1886年，赫兹通过试验捕获到了电磁波，证明了麦克斯韦的电磁场理论，为无线电技术的发绽开拓了道路。上图为赫兹做的电火花试验。（三）电磁波谱如图所示：1.波长：相邻两个波峰或波谷之间的距离，单位是米（m）。用λ表示。2.波速：电磁波传播的快慢，单位是米每秒（m/s）。用v表示。3.周期：波峰或波谷传播一个波长距离所用时间，单位是秒（s）。用T表示。4.频率：1s内波峰或波谷通过的次数，单位是赫兹（Hz）。用f表示。5.关系：波速、波长、频率三者之间的关系是：波速=波长×频率。公示表示为：v=λf。6.对于电磁波，因为它在真空中传播的速度等于光速，则存在c=λf。c=3×108m/s电磁波的频率范围很广。无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，都是电磁波。可见光只是电磁波中的一小部分。按电磁波的波长或频率大小的依次把它们排列起来，就是电磁波谱。磁波在生产、生活中有广泛的应用。例如，无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，微波可以用于，卫星通信、电视等的信号传输。红外线可以用来加热理疗，可见光让我们望见这个世界，也可以用于通信。紫外线可以消毒，X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞（四）电磁波的能量法拉第发觉电磁感应后，麦克斯韦猜想到电磁波的存在，最终由赫兹证明电磁波的存在，这说明电磁波是一种客观存在的物质，并非一种描述方法。我们用微波炉对食物进行加热，说明微波存在能量，可以使分子具有动能；光是一种电磁波，太阳光具有热量；收音机可以接受电磁波信号，使收音机缠产生电流发出声音。这些都说明电磁波具有能量。（五）电磁波通信1.互联网：看电影、闲聊、汽车导航、查阅资料等这些互联网活动都是基于电磁波通信。2.卫星通信：卫星电话、卫星导航、全球定位等都是通过通信卫星与通信地面站之间的电磁波通信实现的。三、课堂小结本节课主要学习了麦克斯韦的电磁场理论和电磁波，对电磁波进行了深刻了解。四、作业设计完成课本第123页练习题。课堂练习1.(多选)下列说法正确的是()A.恒定电流能够在四周空间产生稳定的磁场B.稳定电场能够在四周空间产生稳定的磁场C.匀称变更的电场能够在四周空间产生稳定的磁场D.匀称变更的电场和磁场相互激发,形成由近及远传播的电磁波2.某长直导线中分别通以如图所示的电流,则下列说法中正确的是()A.图①所示电流四周产生匀强磁场B.图②所示电流四周的磁场是稳定的C.图③所示电流四周各点的磁场方向在时间内与时间内的方向是相反的D.图④所示电流四周的磁场先变强再变弱,磁场中各点的磁感应强度方向不变3.下列关于无线电广播要对电磁波进行调制的缘由的说法正确的是()A.经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本事更强B.经过调制后的高频电磁波在空间传播得更快C.只有经过调制后的高频电磁波在空间传播的波长才能不变D.只有经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传递过去

答案以及解析1.答案：AC解析：电场按其是否随时间变更分为稳定电场（静电场）和变更电场(如运动电荷形成的电场），稳定电场不产生磁场，只有变更的电场四周空间才存在对应磁场，故B错，C对；恒定电流四周存在稳定磁场，A对。电磁波的形成必需有周期性变更的电磁场相互激发，D项错。2.答案：BD解析：题图①是恒定电流,则电流四周不产生磁场,故A不正确;题图②是匀称变更的电流,则其四周的磁场是稳定的,故B正确;题图③电流大小在时间内匀称增加,在时间内匀称减小,但方向却没有变更,所以产生的磁场方向也不会变更,故C不正确;题图④电流大小先增后减,则磁场也先增后减,且方向不变,故D正确。3.答案：A解析：调制是把要放射的信号“加”到高频等幅振荡上去,频率越高,传播信息实力越强,故A正确,D错。电磁波在空气中以接近光速传播,故B错。由知,波长与波速和传播频率有关,故C错。板书设计第4节电磁波的发觉及应用（一）电磁场①匀称变更的电场（磁场）会产生稳定的磁场（电场）。②非匀称变更的电场（磁场）会产生变更的磁场（电场）。依据这个理论，变更的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不行分割的统一的电磁场。（二）电