2019_20學年高考物理主題3電磁場與電磁波初步5電磁波的發(fā)現(xiàn)及其應用課件（必修）.pptx

5 電磁波的發(fā)現(xiàn)及其應用,主題3 電磁場與電磁波初步,學科素養(yǎng)與目標要求,物理觀念： 1.了解麥克斯韋電磁場理論，了解電磁波的產(chǎn)生機理. 2.知道電磁波的特點，知道電磁場的物質(zhì)性. 3.了解電磁波的應用及其帶來的影響. 4.知道光是一種電磁波，知道光的能量的不連續(xù)性. 科學態(tài)度與責任： 1.了解麥克斯韋在物理學發(fā)展中的貢獻，體會其研究物理問題的方法. 2.了解電磁波在現(xiàn)代生活中的應用，激發(fā)熱愛科學、獻身科學的熱情.,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,自主預習,達標檢測,課時對點練,預習新知 夯實基礎(chǔ),檢測評價 達標過關(guān),注重雙基 強化落實,重點探究,啟迪思維 探究重點,自主預習,一、麥克斯韋偉大的預言,1.變化的磁場產(chǎn)生電場 (1)在變化的磁場中放一個閉合的電路，由于穿過電路的 ，電路里會產(chǎn)生感應電流.這個現(xiàn)象的實質(zhì)是變化的磁場在空間產(chǎn)生了 . (2)即使在變化的磁場中沒有閉合電路，也同樣要在空間產(chǎn)生 . 2.變化的電場產(chǎn)生磁場 變化的電場也相當于一種電流，也在空間產(chǎn)生 ，即 的電場在空間產(chǎn)生磁場.,磁通量發(fā)生變化,電場,電場,磁場 變化,1.電磁波的產(chǎn)生：如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在空間引起周期性變化的 ；這個變化的磁場又會引起新的_ 于是，變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，由近及遠地傳播. 這樣由近及遠地傳播，就形成 . 2.特點 (1)電磁波 在真空中傳播. (2)電磁波的傳播速度等于 . (3)光在本質(zhì)上是一種 . (4)光是以 形式傳播的一種電磁振動.,二、電磁波,變化的電場,電磁場,電磁波,磁場,可以,光速,電磁波,波動,3.電磁波的波速 (1)波速、波長、頻率三者之間的關(guān)系：波速 . 電磁波的波速c與波長、頻率f的關(guān)系是c . (2)電磁波在真空中的傳播速度c .,波長 頻率,f,3.00108 m/s,1.按電磁波的 或 大小的順序把它們排列成譜，叫做電磁波譜. 2.不同波長電磁波的特性 (1)無線電波 波長大于 mm(頻率小于300 GHz)的電磁波是無線電波.無線電波用于_ 和 .,三、電磁波譜,波長 頻率,1,通信,廣播,(2)紅外線 紅外線是一種光波，它的波長比無線電波的波長 ，比可見光 . 所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射 .我們看不見紅外線. 利用 可以在飛機或人造衛(wèi)星上勘測地熱、尋找水源、監(jiān)視森林火情、預報風暴和寒潮. (3)可見光 可見光的波長在400760 nm之間.,短,長,強,紅外線遙感,(4)紫外線 波長范圍在5370 nm的電磁波是紫外線.可以利用紫外線 .人體接受適量的紫外線照射，能促進 的吸收，改善身體健康.在紫外線的照射下，許多物質(zhì)會發(fā)出 ，根據(jù)這個特點可以設(shè)計防偽措施. (5)X射線和射線 波長比紫外線更 的電磁波就是X射線和射線.X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變.X射線能夠穿透物質(zhì)，可以用來_ . 波長最 的電磁波是射線，它具有更高的能量.在醫(yī)學上可以治療某些癌癥，還可用于探測金屬部件內(nèi)部的 .,滅菌消毒,鈣,熒光,短,體內(nèi)部器官,檢查人,短,缺陷,即學即用,判斷下列說法的正誤. (1)變化的磁場可以產(chǎn)生電場，但變化的電場不能產(chǎn)生磁場.( ) (2)電磁波在空氣中可以傳播，在真空中不能傳播.( ) (3)光在真空中的速度與電磁波在真空中的速度相同，光是一種電磁波. ( ) (4)無線電波、可見光、紅外線、紫外線都屬于電磁波.( ),重點探究,一、麥克斯韋電磁場理論,1.變化的磁場產(chǎn)生電場 如圖1所示，麥克斯韋認為在變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路(導體環(huán))是否存在無關(guān).導體環(huán)的作用只是用來顯示電流的存在.,圖1,注意：在變化的磁場中所產(chǎn)生的電場的電場線是閉合的；而靜電場中的電場線是不閉合的.,2.變化的電場產(chǎn)生磁場 根據(jù)麥克斯韋理論，在給電容器充電的時候，不僅導體中的電流要產(chǎn)生磁場，而且在電容器兩極板間變化著的電場周圍也要產(chǎn)生磁場.(如圖2所示).,圖2,3.小結(jié) (1)變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場也在周圍空間產(chǎn)生磁場. (2)均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場. (3)振蕩的磁場產(chǎn)生同頻率振蕩的電場，振蕩的電場產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場. (4)周期性變化的電場和磁場相互聯(lián)系，形成一個統(tǒng)一的場，就是電磁場，而電磁場由近及遠地向周圍空間傳播形成電磁波.,例1 (多選)關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是 A.變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān) B.周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率變化的電場 C.變化的電場和穩(wěn)定的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場 D.電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場,解析 變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，當電場中有閉合回路時，回路中有電流，若無閉合回路，電場仍然存在，A正確； 若形成電磁場必須有周期性變化的電場和磁場，B對，C、D錯.,二、電磁波,1.電磁波的形成 周期性變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，形成電磁場，電磁場由近及遠傳播，形成電磁波. 2.電磁波的特點 (1)電磁波的傳播不需要介質(zhì).在真空中傳播速度等于光速c3.00108 m/s. (2)電磁場儲存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程. (3)只有周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)才能形成電磁波. (4)電磁波是電磁場在空中的傳播，電磁場是一種客觀存在的物質(zhì)場物質(zhì). (5)電磁波具有波的一切特性，能夠發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象.,3.麥克斯韋電磁理論的實驗驗證 赫茲在實驗室研究證實了電磁波的存在，并且證明了電磁波與光具有相同的性質(zhì)，證實了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論. 4.電磁波波速與波長和頻率的關(guān)系 (1)波長、波速、頻率的概念 在一列水波中，凸起的最高處叫做波峰；凹下的最低處叫做波谷.相鄰的兩個波峰(或波谷)的距離叫做波長. 在1 s內(nèi)有多少次波峰或波谷通過，波的頻率就是多少. 用來描述波傳播快慢的物理量叫做波速.,(2)波速、波長、頻率之間的關(guān)系： 波速波長頻率 (3)對于電磁波，用表示電磁波的波長、f 表示頻率、c表示波速，則有cf，電磁波在真空中的傳播速度c3.00108 m/s.,例2 (多選)下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是 A.只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波 B.電磁波的傳播需要介質(zhì) C.停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨立存在 D.電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的,解析 要想產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，變化的電場(或磁場)產(chǎn)生的磁場(或電場)必須是非均勻變化的，所以A選項錯誤； 電磁波是物質(zhì)波，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，B選項錯誤； 電磁波可以脫離“波源”而獨立存在，C選項正確； 電磁波具有能量，電磁波傳播的過程，也就是能量的傳播過程，所以D正確.,例3 電磁波在真空中傳播的速度c是3.00108 m/s，有一個廣播電臺的頻率f90.0 MHz，這個電臺發(fā)射的電磁波的波長為 A.2.70 m B.270 m C.3.00 m D.3.33 m,三、電磁波譜,1.電磁波譜 電磁波譜的順序為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線.它們共同構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜.,2.不同波長的電磁波的比較,例4 下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運用的物理現(xiàn)象.請將相應的字母填寫在運用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上. (1)X光機，_.,解析 X光機是用來透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較強穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大傷害，因此采用了穿透能力比較強又不會給人體造成太大傷害的X射線，選D.,(2)紫外線燈，_.,解析 紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，因此選C.,D,C,(3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好.這里的“神燈”是利用_. A.光的全反射 B.紫外線具有很強的熒光作用 C.紫外線具有殺菌消毒作用 D.X射線具有很強的穿透力 E.紅外線具有顯著的熱效應 F.紅外線波長較長，易發(fā)生衍射,E,解析 “神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快，因此選E.,四、光的能量,1.光是一種電磁波，光能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和偏振，光具有波的一切特征. 2.普朗克的能量子概念 (1)能量子：普朗克認為微觀世界帶電粒子的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量的整數(shù)倍，當帶電粒子輻射或吸收能量時，也只能以這個最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射，這樣的一份最小能量叫做能量子，h，其中h叫做普朗克常量，實驗測得h6.631034 Js，為電磁波的頻率.,(2)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫做能量的量子化.量子化的基本特征就是在某一范圍內(nèi)取值是不連續(xù)的，即相鄰兩個值之間有一定距離. 3.愛因斯坦的光子說 光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱為光量子，簡稱光子.頻率為的光子的能量為h. 4.光的波粒二象性 光子說說明光具有粒子性，光的干涉、衍射說明光具有波動性.所以光既具有波動性，也具有粒子性，即光具有波粒二象性.,例5 光是一種電磁波，可見光的波長的大致范圍是400700 nm.400 nm、700 nm電磁輻射的能量子的值各是多少？,答案 見解析,達標檢測,1.(電磁波)(多選)關(guān)于電磁場和電磁波的說法中正確的是 A.電場和磁場總是相互聯(lián)系的，它們被統(tǒng)稱為電磁場 B.電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠處的傳播就是電磁波 C.電磁波在真空中的傳播速度是3108 m/s D.電磁波是一種物質(zhì)，可以在真空中傳播,1,2,3,4,5,2.(電磁波)(多選)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是 A.麥克斯韋用實驗成功地證明了電磁波的存在 B.電磁波的傳播不需要借助任何介質(zhì) C.電磁波的傳播過程是電磁場能的傳播過程 D.均勻變化的電場一定能形成電磁波,1,2,3,4,5,解析 麥克斯韋提出電磁理論，赫茲用實驗證明了電磁波的存在，A錯誤； 電磁波可以在真空中傳播，B正確； 電磁波是將電磁場能傳播出去，C正確； 均勻變化的電場形成的磁場是穩(wěn)定的，無法形成電磁波，D錯誤.,3.(電磁波譜)下列各組電磁波中，按波長由長到短排列正確的是 A.紅外線、紫外線、可見光、射線 B.射線、紫外線、紅外線、可見光 C.射線、紫外線、可見光、紅外線 D.紅外線、可見光、紫外線、射線,1,2,3,4,5,4.(電磁波的特性)(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是 A.X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變 B.射線是波長最短的電磁波，它的頻率比X射線還要高 C.紫外線的頻率比紫光低 D.在電磁波譜中，穿透能力最強的是X射線,1,2,3,4,5,解析 X射線對生命物質(zhì)有較強的作用，過量的X射線輻射會引起生物體的病變，選項A正確； 射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，選項B正確； 在電磁波譜中從無線電波到射線，波長逐漸減小，頻率逐漸增大，紫外線的頻率比紫光高，在電磁波譜中射線的穿透能力最強，故選項C、D錯誤.,5.(光能量的量子化)已知某單色光的波長為，真空中光速為c，普朗克常量為h，則電磁波輻射的能量子的值為,1,2,3,4,5,故A選項正確.,課時對點練,一、選擇題 考點一 麥克斯韋電磁場理論 1.(多選)下列說法中，正確的有 A.最早發(fā)現(xiàn)電和磁有密切聯(lián)系的科學家是奧斯特 B.電磁感應現(xiàn)象是法拉第發(fā)現(xiàn)的 C.建立完整的電磁場理論的科學家是麥克斯韋 D.最早預言電磁波存在的科學家是赫茲,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 最早預言電磁波存在的科學家是麥克斯韋，赫茲用實驗證明了電磁波的存在，D項錯誤； 由物理學史的知識可知，A、B、C都是正確的.,2.(多選)按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法正確的是 A.恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場 B.變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場 C.均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變 化的電場 D.均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 麥克斯韋的電磁場理論的核心內(nèi)容是：變化的電場周圍產(chǎn)生磁場；變化的磁場周圍產(chǎn)生電場.對此理論全面正確的理解為：恒定的電場周圍不產(chǎn)生磁場；變化的電場周圍可以產(chǎn)生變化磁場或不變化磁場；均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場；周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場，由變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與以上類似，故正確答案為B、D.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,3.(多選)關(guān)于電磁場的理論，下列說法中正確的是 A.變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的 B.變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的 C.均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的 D.周期性變化的電場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的周期性變化的磁場,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,4.(多選)某電場中電場強度隨時間變化的圖象如圖所示，能產(chǎn)生磁場的電場是,解析 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知變化的電場產(chǎn)生磁場，選項A、B、C正確.,考點二 電磁波的理解 5.(多選)下列關(guān)于機械波與電磁波的說法正確的是 A.聲波是機械波，耳朵能夠聽到聲波，是因為耳朵和聲源之間有空氣 B.水波的傳播需要水，沒有水就沒有水波 C.電磁波傳播需要空氣，沒有空氣，即使產(chǎn)生了電磁波也傳不出來 D.電磁波的傳播速率等于光速，不受其他因素影響,解析 機械波的傳播需要介質(zhì)，在真空中不能傳播；電磁波可以在真空中傳播，選項A、B正確，C錯誤； 電磁波只有在真空中的速度才等于光速，選項D錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,考點三 電磁波譜及電磁波的應用 6.(多選)關(guān)于光波和無線電波，下列說法正確的是 A.都是電磁波 B.都可以在真空中傳播 C.在真空中的傳播速度都是3108 m/s D.二者的波長、頻率均相同,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 光波和無線電波本質(zhì)上都是電磁波，都可以在真空中傳播，在真空中傳播的速度都是3108 m/s，所以A、B、C對； 光波和無線電波波長、頻率不同，所以D錯.,7.(多選)在電磁波譜中，下列說法正確的是 A.各種電磁波有明顯的頻率和波長區(qū)域界限 B.射線的頻率一定大于X射線的頻率 C.X射線的波長有可能等于紫外線波長 D.可見光波長一定比無線電波的短,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 X射線和射線、X射線和紫外線有一部分頻率重疊，界限不明顯，故C、D選項正確.,8.關(guān)于電磁波的特性和應用，下列說法正確的是 A.紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學上透視人體 B.過強的紫外線照射有利于人的皮膚健康 C.電磁波頻率最大的是X射線 D.紫外線和X射線都可以使感光底片感光,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 X射線有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學透視人體，紅外線沒有，A錯誤； 過強的紫外線照射對人的皮膚有害，B錯誤； 電磁波中頻率最大的是射線，C錯誤.,9.關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是 A.電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息 B.手機在通話時涉及的波既有電磁波又有聲波 C.太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同 D.遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 無論是電磁波還是聲波，都可以傳遞能量和信息，則A項錯誤； 太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超