人教版高中物理必修第三册第十三章电磁感应与电磁波初步13-4电磁波的发现及应用课件

第十三章电磁感应与电磁波初步学习目标1.通过对电磁感应现象实质的分析,知道麦克斯韦的电磁场理论,体会电场和磁场是相互联系的统一体和物理的对称之美,领会在电磁波的发现过程中所蕴含的科学方法.2.通过对物理史实的研究,知道麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在,知道赫兹用实验证实了电磁波的存在,了解电磁波的产生,知道电磁场的物质性,体会赫兹实验以及麦克斯韦电磁理论的重要意义.3.了解电磁波的特点,会用c=λf解决问题,知道电磁波谱中的不同波段和用途,体验科学知识在生产和生活中的应用,理解科学、技术、社会、环境之间的关系.4电磁波的发现及应用知识点一电磁场答案:库仑——库仑定律;安培——安培定则、分子电流假说等;奥斯特——电流的磁效应;法拉第——电磁感应现象等.1.麦克斯韦在哪些科学家的研究成果基础上建立了经典电磁场理论?他们的主要研究成果分别是什么?2.麦克斯韦认为:电磁感应现象的实质是变化的磁场产生了电场.对于这一观点,麦克斯韦是如何论证的?答案:在变化的磁场中放入一个闭合电路,电路里会产生感应电流,既然产生了感应电流,一定是有了电场,它促使导体中的自由电荷做定向运动;即使在变化的磁场中没有闭合电路,同样会在空间中产生电场.因此,麦克斯韦认为:电磁感应现象的实质是变化的磁场产生了电场.3.麦克斯韦关于电磁场的观点:(1)电磁感应现象的实质是

.(2)变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即

.(3)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

.变化的磁场产生了电场变化的电场产生磁场电磁场知识点二电磁波1.伟大的预言.麦克斯韦推断:如果在空间某区域中有周期性变化的电场,那么它就在空间引起

;这个变化的磁场又引起新的变化的

,如下图所示.于是,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.一个伟大的预言诞生了——空间可能存在

.周期性变化的磁场电场电磁波2.电磁波的特点:(1)电磁波可以在真空中传播,电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”,不需要

.(2)电磁波的速度等于

.(3)光是以

传播的一种电磁振动.3.

通过实验捕捉到了电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论,为无线电技术的发展开拓了道路.介质光速波动形式赫兹知识点三电磁波谱1.下图是一列水波的示意图.阅读教材,完成下列问题.(1)在一列水波中,凸起的最高处叫作波峰,如图中标示的

;凹下的最低处叫作波谷,如图中标示的

.临近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长,用λ表示,如图所示.(2)在1s内有多少次波峰(或波谷)通过,波的

就是多少赫兹.用来描述波传播快慢的物理量叫作

,波速、波长、频率三者的关系是

.A、A'D、D'频率波速波速=波长×频率2.电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是

,电磁波在真空中的传播速度c=

.

3.电磁波的频率范围很广.按电磁波的

的顺序把各种电磁波排列起来,就是电磁波谱.阅读教材相关内容,了解电磁波谱及其应用.c=λf3×108m/s波长或频率大小知识点四电磁波的能量1.赫兹通过实验证实了

的存在,这意味着,电磁场不仅仅是一种描述方式,而且是真正的

存在.2.生活中常用微波炉来加热食物,食物增加的能量是微波给它的,可见,电磁波具有

.电磁波物质能量小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误的打“×”).1.恒定电流周围产生磁场,磁场又产生电场.(

)2.电磁波的传播不需要介质.(

)3.赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论.(

)4.电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s.(

)5.X射线对生命物质有较强的作用,过量的X射线辐射会引起生物体的病变.(

)6.γ射线比X射线的频率还要高.(

)×√√√√√探究一电磁场问题情境1.如图所示,当穿过螺线管的磁场随时间变化时,上面的闭合线圈中产生感应电流,感应电流使灯泡发光.(1)上面的闭合线圈中为什么会产生感应电流?答案:变化的磁场产生电场,正是这种电场促使闭合线圈中的自由电子做定向运动,产生感应电流.(2)用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中会不会有电流?线圈所在位置是否存在电场?线圈不存在时线圈所在处的空间是不是仍有电场?这说明了什么?答案:塑料线圈中无电流,因为塑料线圈内没有自由电荷.线圈所在的位置有电场.线圈只是用来显示电场的存在的,线圈不存在时,变化的磁场同样在周围空间产生电场.这说明变化的磁场产生电场是一种普遍存在的现象,跟闭合线圈是否存在无关.2.如图所示,在平行板电容器的外面放一小磁针,电容器不带电时,小磁针指向如图所示.(1)在给电容器充电过程中,极板上的电荷量增加,板间的电场如何变化?小磁针的指向发生了变化,说明了什么?答案:板间的电场增强;小磁针指向变化,说明有其他磁场产生,变化的电场产生了磁场.(2)给电容器充电结束后,板间是否存在电场?小磁针的指向与电容器不带电时的指向相同,这说明了什么?答案:充电结束后,极板上电荷量不再增加,板间仍有电场,不过电场不再变化;小磁针的指向与原来相同说明稳定的电场不产生磁场.过程建构1.对麦克斯韦电磁场理论的理解.电生磁磁生电变化的电场产生磁场变化的磁场产生电场均匀变化的电场产生恒定的磁场均匀变化的磁场产生恒定的电场周期性变化的电场产生周期性变化的磁场周期性变化的磁场产生周期性变化的电场2.电磁场.电磁场通常是动态的,并且电场和磁场不可分割.【典例1】(多选)关于麦克斯韦电磁场理论,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.稳定的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互相激发,形成由近及远的电磁场解析:当电流恒定时,其产生的磁场是稳定的,选项A正确.稳定的电场不能产生磁场,选项B错误.均匀变化的电场产生稳定磁场,而稳定的磁场不能激发电场,故不能形成由近及远的电磁场,选项C正确,选项D错误.答案:AC探究二电磁波和电磁波谱问题情境1.麦克斯韦推断的电磁波产生和传播的示意图如图所示.电场和磁场有什么特点?答案:周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场,这个变化的磁场又引起新的变化的电场,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.2.收音机能接收某电台发出的无线电波的中波信号,中波波长范围为200~3000m.如何计算中波信号的频率范围?

过程建构1.对电磁波的理解.(1)麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹证实了电磁波的存在,测出了波长和频率,证实了电磁波在真空中传播速度等于光速.(2)电磁波是一种客观存在的物质,是物质存在的另一种形式.(3)电磁波具有能量,电磁场的能量通过电磁波来传播.(4)电磁波的传播不需要介质,电磁波可以在真空中传播,电磁波在其他介质中的传播速度都比在真空中的小.(5)电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的速度,即c=3.0×108m/s.(6)电磁波能传递信息.2.电磁波谱.不同电磁波具有不同的波长(或频率),因此具有不同的特性,在生产、生活中有不同的应用.电磁波应用长波、中波、短波广播信号的传输微波卫星通信、电视信号传输红外线红外线理疗仪紫外线紫外线消毒灯X射线诊断病情γ射线伽马刀【典例2】(多选)下列关于电磁波的叙述,正确的是(

)A.电磁波是电磁场由发生区域向远处传播而产生的B.电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108m/sC.电磁波由真空进入介质传播时,波长变短D.电磁波具有波的特征解析:电磁波是周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播而产生的,选项A正确;电磁波在真空中传播时速度为3×108m/s,选项B错误;电磁波在传播过程中其频率f不变,由电磁波的波速公式c=λf知,由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小,所以可得电磁波在介质中传播时波长变短,选项C正确;电磁波是一种波,具有波的特性,选项D正确.答案:ACD课堂评价答案:BD1.(多选)根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(

)A.在电场的周围空间,一定存在着和它联系着的磁场B.在变化的电场周围空间,一定存在着和它联系着的磁场C.恒定电流在其周围不产生磁场D.恒定电流周围存在着稳定的磁场答案:CD2.(多选)下列关于电磁波的说法正确的是 (

)A.只要电场和磁场发生变化,就能产生电磁波B.电磁波的传播需要介质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的传递的

答案:B4.(多选)甲、乙两种磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示,下列说法正确的是(

)A.磁场甲能够产生电场B.磁场甲能够产生电磁波C.磁场乙的磁感应强度最大时产生的电场最强D.磁场乙的磁感应强度为0时产生的电场最强