高中物理 第14章 第1节电磁波的发现课件 新人教版选修3-4

高中物理 第14章 第1节电磁波的发现课件 新人教版选修3-4

第一节　电磁波 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 课标定位 知能优化训练 第 一 节 　 电 磁 波 § ●知识导航 § 生活中的许多现象表明，我们周围存在着电磁 波，如电话机、手机、通讯卫星等工具的信息 传播都是靠电磁波进行传递的，电磁波的存在， 使当代人“顺风耳，千里眼”的梦想成为了现 实． § 本章主要对电磁波的发现及应用做了详细的介 绍．第一节介绍电磁理论的提出及产生，从此， 人类的生活进入了一个新的时代；第二节讲电 磁振荡及LC电路的周期及频率，让我们了解电 磁波产生的原理；第三、四节讲电磁波在社会 生活、科技等领域中的应用． § 本章的重点是电磁振荡，难点和核心是麦 克斯韦的电磁场理论． § ●学法指导 § 本章是电磁学部分的基础应用，且本章所讲多 为理论知识，理解起来较为繁琐，在学习时， 一定要与机械振动、机械波对应地进行比较， 注意它们的共性和区别，要学习麦克斯韦在建 立电磁场理论的过程中，根据电与磁的对称性， 跟变化的磁场产生电场类比，提出变化的电场 产生磁场这一科学预言的研究方法．另外我们 还应从实际应用中多加学习、多加了解电磁 波． § ●考纲须知 内　容 要求 变化的磁场产生电场，变化的电 场产生磁场，电磁波及其传播 Ⅰ 电磁波的产生、发射和接收 Ⅰ 电磁波谱 Ⅰ ※ 了解电与磁的关系，知道 电磁波的概念 ※ 知道电磁波的产生条件和 传播速度 ※ 了解电磁波的发现过程和 物理学史 § 当我们看到东方明珠电视塔、卫星接收天 线、从电视中欣赏到“神舟”七号飞船的 发射过程和“嫦娥一号”传回的月球高清 晰度图片，以及用手机同远方的亲友通话 时，我们都会感到电磁波的神奇！你是否 知道电磁波是怎样发现的？ § 1．1886年，人类第一次主动地发射、接收 ． § 2．麦克斯韦电磁理论为： ； ，电磁波在真空的传播速度为 ， 电磁波的传播不需 ． § 3．1866年， 用实验证明了麦克斯韦预言的 正确性，第一次发现了 ．他还通过实验观察到 了电磁波的 和衍射等 现象．通过实验证明了电磁波在真空中具有与光相同的 . 电磁波 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 光速 介质 赫兹 电磁波 反射、折射、干涉、偏振 速度c § (1)电磁场理论的核心之一：变化的磁场产 生电场． § (2)电磁场理论的核心之二：变化的电场产 生磁场． § (3)麦克斯韦电磁波理论的理解 § ①恒定的电场不产生磁场． § ②恒定的磁场不产生电场． § ③均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的 电场． § ④均匀变化的电场在周围空间产生恒定的 磁场． § ⑤振荡电场产生同频率的振荡磁场． § ⑥振荡磁场产生同频率的振荡电场． § (4)电磁场 § 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． § 特别提醒： § ①变化的磁场周围产生电场，是一种普遍 存在的现象，跟闭合电路是否存在无关． § ②在变化的磁场中所产生的电场的电场线 是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合 的． § ③有单独存在的静电场，也有单独存在的 静磁场，但没有静止的电磁场． § 实验装置如图所示，当穿过螺线管的磁场 随时间变化时，上面的线圈中产生感应电 流，使灯泡发光． § 讨论：①如果用不导电的塑料线绕制线圈， 线圈中还有电流、电场吗？ § ②想像线圈不存在时，线圈所在处的空间 还有电场吗？ § 答案：①有电场，无电流　②有 § (1)电磁波的产生 § 变化的电场和变化的磁场总是交替产生， 并且由发生的区域向周围空间传播，电磁 场由发生区域向远处的传播就是电磁波． § (2)电磁波的特点 § ①电磁波是横波，在传播方向上的任一点 E和B随时间做正弦规律变化，E与B彼此 垂直且与传播方向垂直． § ②电磁波的传播不需要介质，在真空中的 电磁波的传播速度跟光速相同，即c＝ 3.00×108m/s. § ③电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍 射等现象．电磁波与物质相互作用时，能 发生反射、吸收、折射等现象． § (3)电磁波的波速、波长与频率的关系 § 说明：①同一种电磁波在不同介质中传播 时，频率不变(频率由波源决定)，波速、 波长发生改变．在介质中的速度都比真空 中速度小． § ②不同电磁波在同一种介质中传播时，传 播速度不同，频率越高波速越小，频率越 低波速越大． § (4)电磁波的实验证明 § 1886年，赫兹用实验证明了麦克斯韦预言 的正确性，第一次发现了电磁波． § ①赫兹的实验装置，如图所示 § ②实验现象：当感应圈两个金属球间有火 花跳过时，导线环两个小球间也跳过火 花． § ③现象分析：当感应圈使得与它相连的两 个金属球间产生电火花时，空间出现了迅 速变化的电磁场．这种电磁场以电磁波的 形式在空间传播．当电磁波到达导线环时， 它在导线环中激发出感应电动势，使得导 线环的空隙中也产生了火花. 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E和磁感应强度B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 传播无需介质，在真空中波速 总是c，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 联系 都具有波的一切特性，例如干涉、衍射、反射、折 射等性质，它们的波速、波长与频率的关系都 是v＝fλ，都能传播能量. § (2009·北京)类比是一种有效的学习方法，通过 归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效 率．在类比过程中，既要找出共同之处，又要 抓住不同之处．某同学对机械波和电磁波进行 类比，总结出下列内容，其中不正确的是 (　　) § A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系， 对电磁波也适用 § B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 § C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波 可以在真空中传播 § D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波 只有纵波 § 答案：D § 解析：电磁波是电磁场传播形成的．在传 播过程中电场的电场强度E和磁场的磁感 应强度B的方向都与波的传播方向垂直， 所以电磁波应为横波．故选D. § 关于电磁场理论，下列说法中正确的是 (　　) § A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围 一定产生电场 § B．在变化的电场周围一定产生变化的磁 场，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．周期性变化的电场周围一定产生周期 性的磁场 § 解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，只有 变化的电场才产生磁场，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． § 答案：D § 点评：在理解麦克斯韦的电磁场理论时， 要注意静电场不产生磁场，静磁场也不产 生电场．还要注意根据电场(或磁场)的变 化情况来确定所产生的是什么样的磁场(或 电场)． § (2010·湖北黄冈中学高二检测)根据麦克斯 韦电磁场理论，下列说法中正确的是 (　　) § A．变化的电场一定产生变化的磁场 § B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的 磁场 § C．稳定的电场一定产生稳定的磁场 § D．周期性变化的电场一定产生同频率的 周期性变化的磁场 § 答案：D § 电磁波与声波比较，下列说法正确的是 (　　) § A．电磁波的传播不需要介质，声波的传 播需要介质 § 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， 都是由介质决定，与频率无关 § 答案：ABC § 点评：电磁波是电磁现象，声波是机械波，是 力学现象，两者都具有波的特性干涉、衍射等， 但它们具有本质的不同，如声波的传播依赖于 介质的存在，但电磁波的传播则不需要介质． § 以下关于机械波与电磁波的说法中，正确 的是(　　) § A．机械波与电磁波，本质上是一致的 § B．机械波的波速只与介质有关，而电磁 波在介质中的波速，不仅与介质有关，而 且与电磁波的频率有关 § C．机械波可能是纵波，而电磁波必定是 横波 § D．它们都可发生干涉、衍射现象 § 答案：BCD § 解析：机械波与电磁波产生的根源不 同．产生的本质不同，A错误．B、C、D正 确. § (物理与日常生活)高压线向远方输送着 大量电能，如果居民的房屋在高压线下边 不远处，对人会有影响吗？ § 解析：高压线中通过的是三相交流电，每 相电流都是按正弦规律变化的交变电流， 这就满足了产生电磁场的条件，如果人长 期处在较强电磁场中会受到电磁场的影 响．在变压电站的工作人员都有电磁辐射 费，这也说明电磁辐射对人体会产生不好 的作用． § 点评：类似的情况还有手机，手机在通话 时会在人头部形式较强电磁场，这会对人 体健康产生一定影响，手机在接通的那一 瞬间激发的电磁场是很强的，所以最好等 手机接通后才放到耳朵旁边或者使用免提 功能． § 手机A的号码为12345670002，手机B的号码为 12345670008，手机A拨手机B时，手机B发出响 声并且显示屏上显示A的号码为12345670002.若 手机A置于一透明真空罩中，用手机B拨叫手机 A，则 (　　) § A．发出响声，并显示B的号码为12345670008 § B．不发出响声，但显示B的号码为12345670008 § C ． 不 发 出 响 声 ， 但 显 示 B 的 号 码 为 12345670002 § D．即不发出响 声，也不显示号码 § 答案：B § 解析：电磁波可以在真空中传播，而声波 传播则需要介质，当手机B拨打手机A时(A 置于一透明真空罩中)，A能显示B的号码， 不能发出响声，即B正确．