人教版選修3－4 14.1 電磁波的發(fā)現(xiàn) 學(xué)案.doc

14.1 電磁波的發(fā)現(xiàn) 學(xué)案 知識(shí)導(dǎo)學(xué) 學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，首先要對(duì)電磁場(chǎng)和電磁波的概念有一個(gè)了解，知道麥克斯韋電磁理論，麥克斯韋電磁理論是本節(jié)也是本章的知識(shí)核心.要認(rèn)識(shí)到電磁波與其他波一樣有波的共性，但與機(jī)械波又有區(qū)別，要分清它們的共性和特性.電磁波的內(nèi)容比較抽象，要注意理論和實(shí)踐相結(jié)合，這是學(xué)好本章內(nèi)容的基礎(chǔ)和前提.知識(shí)梳理1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論（1）變化的磁場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生_，變化的電場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生_.（2）均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生_的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)_.（3）振蕩的（即周期性變化的）磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的_，振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的_.2.電磁場(chǎng)變化電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生_，變化磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生_，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)成為一個(gè)完整的整體，這就是_.3.電磁波（1）定義：交替產(chǎn)生的_和_向周?chē)臻g的傳播形成電磁波.（2）特點(diǎn)：電磁波是_波，在電磁波中，每處的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向總是相互_，且與電磁波的傳播方向_. 疑難突破 理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 剖析：在19世紀(jì)60年代，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象成果的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場(chǎng)理論，預(yù)言了電磁波的存在.理解麥克斯韋電磁理論應(yīng)從以下三個(gè)方面進(jìn)行：1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)如圖所示，麥克斯韋認(rèn)為在變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng)，是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路（導(dǎo)體環(huán)）是否存在無(wú)關(guān)，導(dǎo)體環(huán)的作用只是用顯示電流的存在.注意：在變化的磁場(chǎng)中所產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的；而靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是不閉合的.2.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，在給電容器充電的時(shí)候，不僅導(dǎo)體中的電流要產(chǎn)生磁場(chǎng)，而且在電容器兩極板間變化的電場(chǎng)周?chē)惨a(chǎn)生磁場(chǎng)（如圖所示）.3.電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互產(chǎn)生的規(guī)律（1）恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng).（2）均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng).（3）振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)，振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng).典題精講【例1】關(guān)于電磁場(chǎng)的理論，下列說(shuō)法中正確的是（ )a.變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是變化的b.變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)不一定是變化的c.均勻變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生的電場(chǎng)也是均勻變化的d.振蕩電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生同樣頻率的振蕩磁場(chǎng)思路解析：麥克斯韋電磁理論指出，如果場(chǎng)的變化是均勻的，產(chǎn)生的場(chǎng)是穩(wěn)定的，如果場(chǎng)的變化是不均勻的，產(chǎn)生新的場(chǎng)也是變化的，振蕩電場(chǎng)按正弦（或余弦）規(guī)律變化，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)也按正弦（或余弦）規(guī)律變化.答案：bd綠色通道：變化的場(chǎng)有均勻變化和非均勻變化之分；由此產(chǎn)生新的場(chǎng)有穩(wěn)定和變化之分. 變式訓(xùn)練：一個(gè)電子向一個(gè)固定不動(dòng)的質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，則（ )a.有可能發(fā)射電磁波b.不可能發(fā)射電磁波c.電子和質(zhì)子組成的系統(tǒng)能量一定守恒d.電子和質(zhì)子組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒答案：ac【例2】 按照有關(guān)規(guī)定，工作場(chǎng)所受到的電磁輻射強(qiáng)度（單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)單位面積的電磁輻射能量）不得超過(guò)0.05 w/m2.若某小型無(wú)線通訊裝置的電磁輻射功率是1 w，那么在距離該通訊裝置_m以外是符合規(guī)定的安全區(qū)域（已知球面面積為s=4r2）.思路解析：以輻射為中心構(gòu)建一半徑為r的球面，則臨界狀態(tài)時(shí)，=0.05 w/m2r=0.40 m.則距離該通訊裝置0.4 m以外是符合規(guī)定的安全區(qū)域.答案：0.40綠色通道理解電磁輻射強(qiáng)度以及電磁波傳播過(guò)程中能量密度的分布是解決此類(lèi)題的關(guān)鍵.變式訓(xùn)練從地球向月球發(fā)射電磁波，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才能在地球上接收到反射回的電磁波？（地球到月球的距離為384 000 km）答案：1.28 s 問(wèn)題探究 問(wèn)題：電磁波與機(jī)械波有哪些不同點(diǎn)及相同點(diǎn)？ 導(dǎo)思：通過(guò)學(xué)習(xí)麥克斯韋電磁理論的基本思想，知道變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)不局限于空間某個(gè)區(qū)域，而由近及遠(yuǎn)地傳播開(kāi)去，電磁場(chǎng)的這種傳播就形成電磁波.而機(jī)械波是由媒質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)而形成的，所以它們的形成原因不同.電磁波可以發(fā)生偏振，而機(jī)械波不一定，它們傳播時(shí)的振動(dòng)方向不同，在傳播過(guò)程中需要的媒質(zhì)不同.這些都是由于它們的形成原因不同而造成的.探究：（1）電磁波是由變化的電場(chǎng)與磁場(chǎng)互相激發(fā)而形成的.機(jī)械波是由媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)向外傳播而形成的.（2）電磁波是橫波，機(jī)械波既可為縱波也可為橫波.（3）電磁波可在真空中傳播，機(jī)械波則靠媒質(zhì)的彈性而傳播，