2024-2025学年高中物理第4章1电磁波的发现学案新人教版选修1-1

PAGE5-一、电磁波的发觉学习目标知识脉络1.理解麦克斯韦的电磁场理论．(重点)2．知道电磁波是如何形成的．(难点)3．知道赫兹试验在物理学发展中的贡献．4．驾驭电磁波的传播速度．(重点)一、麦克斯韦的电磁场理论1．改变的磁场产生电场(1)在改变的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生改变，电路里会产生感应电流．这个现象的实质是改变的磁场在空间产生了电场．(2)即使在改变的磁场中没有闭合电路，也同样在空间产生电场．2．改变的电场产生磁场改变的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即改变的电场在空间产生磁场．3．麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一．二、电磁波及赫兹的火花试验1．电磁场(1)假如在空间某区域有不匀称改变的电场，那么这个改变的电场就在空间引起改变的磁场，这个改变的磁场又会引起新的改变的电场和磁场……于是，改变的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波．(2)特点①电磁波可以在真空中传播．②电磁波的传播速度等于光速．③光在本质上是一种电磁波．④光是以波动形式传播的一种电磁振动．2．赫兹的火花试验(1)赫兹首先捕获到电磁波，在以后的一系列试验中，证明白电磁波与光具有相同的性质．他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c.(2)赫兹证明白麦克斯韦关于光的电磁理论．(3)赫兹被誉为无线电通信的先驱．后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹．1．思索推断(1)匀称改变的磁场产生匀称改变的电场． (×)(2)匀称改变的电场产生稳定的磁场． (√)(3)稳定的电场也能产生改变的磁场． (×)(4)电磁波的传播不须要介质． (√)(5)赫兹证明白麦克斯韦的电磁场理论． (√)(6)电磁波的传播不须要介质，机械波的传播也不须要介质． (×)2．(多选)关于电磁场理论的叙述正确的是()A．改变的磁场四周肯定存在着电场，与是否有闭合电路无关B．周期性改变的磁场产生同频率改变的电场C．改变的电场和改变的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场D．电场四周肯定存在磁场，磁场四周肯定存在电场AB[改变的磁场四周产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流．若无闭合回路，电场仍旧存在，A对；若形成电磁场必需有周期性改变的电场和磁场，B对，C、D错．]3．在下图所示的四种磁场状况中能产生恒定的感生电场的是()C[由电磁场理论，结合图象，则有：A中磁场不变，则不会产生电场，故A错误；B中磁场方向改变，而大小不变，则不会产生恒定的电场，故B错误；C中磁场随着时间匀称改变，则会产生恒定的电场，故C正确；D中磁场随着时间非匀称改变，则会产生非匀称改变的电场，故D错误．]麦克斯韦的电磁场理论的理解19世纪60年头，英国物理学家麦克斯韦总结前人对电磁规律的探讨成果，建立了完善的电磁场理论，并预言了电磁波的存在，其主要内容为：改变的磁场产生电场，改变的电场产生磁场，要正确理解这个理论须要明确以下几点：1．改变的磁场产生电场：匀称改变的磁场产生稳定的电场，周期性改变的振荡磁场能产生同周期性的振荡电场，这条理论的基础是法拉第的电磁感应现象．2．改变的电场产生磁场：匀称改变的电场产生稳定的磁场，周期性改变的振荡电场产生同频率的振荡磁场，这一条是麦克斯韦的一个宏大的预言．3．不匀称改变的磁场产生改变的电场，不匀称改变的电场产生改变的磁场．4．改变的电场和磁场相互联系，形成一个统一的场，就是电磁场，而电磁场由近及远地向四周空间传播形成电磁波．5．电场、磁场的改变关系：【例1】有关电磁场理论的下列说法中，正确的是()A．任何改变的磁场都要在空间产生改变的电场B．任何电场都要在四周空间产生磁场C．任何改变的电场都要在四周空间产生磁场D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不行分别的统一体，即电磁场思路点拨：依据麦克斯韦电磁场理论的内容理解推断．C[依据麦克斯韦理论，匀称改变的磁场在四周空间产生的电场是稳定的，故A错．同理，并不是任何电场都会在四周空间产生磁场，故B错．电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电荷四周只有静电场，静止磁体四周只有稳定的磁场．只有改变的电场和改变的磁场才能形成一个不行分别的统一体，即电磁场，故D错．]1．某闭合电路的电流或电压随时间改变的规律如图所示，能放射电磁波的是()C[非匀称改变的电场产生改变的磁场，非匀称改变的磁场再产生改变的电场，从而形成电磁场，电磁场由近及远地传播，形成电磁波，故要求电流或电压是改变的，但不能是匀称改变的，C项正确．]电磁波的特点及其与机械波的区分1.电磁波的特点(1)电磁波是横波，在传播方向上，随意一点的E和B都随时间按正弦规律改变，E和B彼此垂直，且与电磁波的传播方向垂直．(2)电磁场中储存电磁能，电磁波的放射过程就是辐射能量的过程．(3)只有周期性改变的电场和磁场相互激发才能形成电磁波．(4)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波本身就是一种物质——场物质，所以传播时不再须要其他介质．任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度，即c＝3.0×108m/s，电磁波传播虽然不须要介质，但在其他介质中的速度都比在真空中的小．(5)电磁波能产生反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象．①麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一．②赫兹用试验证明白电磁波的存在，并探讨了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象，证明白电磁波与光具有相同的性质，测出了电磁波在真空中的传播速度与光速c相同．2．电磁波与机械波的比较电磁波机械波探讨对象电磁现象力学现象产生由周期性改变的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生纵、横波横波纵波或横波波速在真空中等于光速波速由传播介质确定，在空气中很小(如声波为340m/s)是否需要介质不须要介质(在真空中仍可传播)必需有介质(真空中不能传播)【例2】(多选)电磁波和声波相比较，下列说法正确的是()A．电磁波的传播不须要介质，声波的传播须要介质B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质确定的，与频率无关思路点拨：波速公式形式相同，但波速不同，波传播过程中频率不变．ABC[此题考查电磁波和声波的区分，可从它们的特点上分析，A、B符合物理事实所以正确．依据v＝λf，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以C正确．电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一介质中频率越大，波速越小，所以D错误．][留意事项](1)电磁波和机械波从一种介质进入另一种介质时，频率都不变，但机械波的传播须要介质，而电磁波的传播不须要介质．(2)v＝λf是机械波和电磁波都能用的公式．2．(多选)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改变，就能产生电磁波B．电磁波的传播须要介质C．停止放射电磁波，放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CD[要想产生持续的电磁波，改变的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必需是非匀称改变的，所以A选项错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不须要介质而在真空中传播，B选项错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C选项正确；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量传播的过程，所以D选项正确．]1．第一个用试验验证电磁波客观存在的科学家是()A．法拉第 B．奥斯特C．赫兹 D．麦克斯韦C[麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用试验验证了电磁波的存在，故C正确．]2．关于电磁场，下列说法中不正确的是()A．在一个磁铁旁放一带电体，则两者四周空间就形成了电磁场B．电磁场既不同于静电场，也不同于静磁场C．电磁场中的电场和磁场是不行分割的一个统一体D．电磁场中的电场的改变频率和磁场的改变频率是相同的A[电磁场是改变的电场和改变的磁场形成的不行分割的统一场，而不是静电场和静磁场简洁的复合．所以选项A错．]3．(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是()A．电磁波由电磁场发生区域向远处传播B．电磁波在任何介质中的传播速度均为cC．电磁波在真空中传播时，传播速度为cD．光是一种电磁波ACD[电磁波由电磁场发生区域向远处传播，电磁波在真空中的传播速度为c，故选项A、C、D正确．]4．关于电磁场理论，下列说法正确的是(