【立體設(shè)計(jì)】2013高考?xì)v史 第12章 第1節(jié) 電磁波的描述及其應(yīng)用 相對論與量子論初步知識研習(xí)課件 魯科版選修3-4

1、1初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想以及在物初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想以及在物理學(xué)發(fā)展史上的意義理學(xué)發(fā)展史上的意義2了解電磁波的產(chǎn)生，通過電磁波體會(huì)電磁場的物質(zhì)了解電磁波的產(chǎn)生，通過電磁波體會(huì)電磁場的物質(zhì)性性3了解電磁波的發(fā)射、傳播和接收了解電磁波的發(fā)射、傳播和接收4通過實(shí)例認(rèn)識電磁波譜，知道光是電磁波通過實(shí)例認(rèn)識電磁波譜，知道光是電磁波5知道狹義相對論的基本假設(shè)知道狹義相對論的基本假設(shè)6知道質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系知道質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系7知道相對論質(zhì)能關(guān)系式知道相對論質(zhì)能關(guān)系式本章的大部分內(nèi)容是記憶性的，定性了解的在高考本章的大部分內(nèi)容是記憶性的，定性了解的在高考中，電磁波部分單獨(dú)出現(xiàn)

2、的機(jī)會(huì)不多，相對論部分是新增添中，電磁波部分單獨(dú)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)不多，相對論部分是新增添的知識，要求也不高在高考中一般也不會(huì)單獨(dú)考查，有可的知識，要求也不高在高考中一般也不會(huì)單獨(dú)考查，有可能與光學(xué)部分相結(jié)合，考查對基本概念的掌握和理解能與光學(xué)部分相結(jié)合，考查對基本概念的掌握和理解1電磁場與電磁波電磁場與電磁波(1)電磁振蕩：由振蕩電路產(chǎn)生，若電磁振蕩：由振蕩電路產(chǎn)生，若LC回路的電磁能量回路的電磁能量始終在電路中且沒有損耗，則該回路電磁振蕩的周期就是始終在電路中且沒有損耗，則該回路電磁振蕩的周期就是，完全由自身參數(shù)決定，叫做回路的，完全由自身參數(shù)決定，叫做回路的，其倒數(shù)叫做回路的固有頻率，與回路中有

3、沒，其倒數(shù)叫做回路的固有頻率，與回路中有沒有電流有電流固有周期固有周期無關(guān)無關(guān)電磁振蕩是回路中電容器上的電磁振蕩是回路中電容器上的和電感中和電感中等做等做 變化的過程變化的過程(2)麥克斯韋電磁理論：麥克斯韋電磁理論：19世紀(jì)世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家年代，英國物理學(xué)家建立了完整建立了完整的電磁場理論，并預(yù)言了電磁波的存在的電磁場理論，并預(yù)言了電磁波的存在.1888年，德國物理學(xué)年，德國物理學(xué)家家 用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在， 還預(yù)言光還預(yù)言光也是電磁波，開創(chuàng)了人類對光的認(rèn)識的新紀(jì)元也是電磁波，開創(chuàng)了人類對光的認(rèn)識的新紀(jì)元電荷量、電場強(qiáng)度、電荷量、電場強(qiáng)度、電場能電場能

4、電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場能電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場能麥克斯韋麥克斯韋赫茲赫茲麥克斯韋麥克斯韋周期性周期性電磁場：變化的磁場產(chǎn)生電磁場：變化的磁場產(chǎn)生，變化的，變化的 產(chǎn)產(chǎn)生磁場，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系，形成一個(gè)不可分生磁場，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一的場，這就是割的統(tǒng)一的場，這就是電磁波：電磁波：電磁波的產(chǎn)生：電磁波的產(chǎn)生：和和 交替產(chǎn)生，且由近及遠(yuǎn)交替產(chǎn)生，且由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成了電磁波地向周圍傳播，形成了電磁波電磁波的特點(diǎn)：電磁波的特點(diǎn)：a電磁波中的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電場強(qiáng)度的方向與傳電磁波中的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電場強(qiáng)度的方向與傳播方向播方向，所以電磁波是所以

5、電磁波是電場電場電場電場電磁場電磁場電場電場磁場磁場互相垂直互相垂直橫波橫波b電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)，它在真空中傳播的電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)，它在真空中傳播的速度是速度是c，c電磁波能產(chǎn)生反射、折射、電磁波能產(chǎn)生反射、折射、和和等現(xiàn)象等現(xiàn)象2電磁波發(fā)射與接收電磁波發(fā)射與接收(1)發(fā)射和接收：發(fā)射和接收：發(fā)射條件：振蕩頻率和足夠高發(fā)射條件：振蕩頻率和足夠高調(diào)制：有兩種形式：調(diào)制：有兩種形式：和和 接收調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生接收調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生的過程的過程解調(diào)：使解調(diào)：使信號從高頻電流中還原信號從高頻電流中還原3.0108 m/s干涉干涉衍射衍射電場和磁場電場和磁場盡可能分布到較大的空間

6、盡可能分布到較大的空間調(diào)幅調(diào)幅調(diào)頻調(diào)頻電諧振電諧振聲音或圖像聲音或圖像(2)電磁波譜：電磁波譜：按電磁波的波長從長到短，分布順序是：無線電波、按電磁波的波長從長到短，分布順序是：無線電波、紅外線、紅外線、X射線和射線和射線，形成電磁波射線，形成電磁波譜譜不同的電磁波具有不同的波長不同的電磁波具有不同的波長(頻率頻率)，因此才具有不，因此才具有不同的特性同的特性3相對論簡介相對論簡介(1)狹義相對論的基本假設(shè)：狹義相對論的基本假設(shè)：在不同的慣性參考系中，在不同的慣性參考系中， 都是相同的都是相同的真空中的光速在不同的真空中的光速在不同的 中都是相同的中都是相同的可見光、紫外線可見光、紫外線一切物

7、理規(guī)律一切物理規(guī)律慣性參考系慣性參考系(2)時(shí)間和空間的相對性時(shí)間和空間的相對性(以下公式均不要求定量計(jì)算以下公式均不要求定量計(jì)算)時(shí)間間隔的相對性：時(shí)間間隔的相對性：t長度的相對性：長度的相對性：l(3)相對論的速度變換公式：相對論的速度變換公式：u .(4)相對論質(zhì)量：相對論質(zhì)量：m .(5)質(zhì)能方程：質(zhì)能方程：E.(6)廣義相對論廣義相對論基本原理基本原理廣義相對性原理：在任何參考系中，廣義相對性原理：在任何參考系中，都是都是相同的相同的等效原理：一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)等效原理：一個(gè)均勻的引力場與一個(gè)等價(jià)等價(jià)廣義相對論的預(yù)言與證實(shí)：時(shí)空彎曲、光線彎曲、廣義相對論的預(yù)言與證實(shí)：時(shí)空彎曲、光

8、線彎曲、引力紅移等引力紅移等mc2物理規(guī)律物理規(guī)律做勻加速做勻加速運(yùn)動(dòng)的參考系運(yùn)動(dòng)的參考系考點(diǎn)一電磁場與電磁波考點(diǎn)一電磁場與電磁波1對麥克斯韋電磁場理論的進(jìn)一步理解對麥克斯韋電磁場理論的進(jìn)一步理解(1)恒定的磁場恒定的磁場(電場電場)不能產(chǎn)生電場不能產(chǎn)生電場(磁場磁場)(2)周期性變化的電場周期性變化的電場(磁場磁場)產(chǎn)生同頻率的磁場產(chǎn)生同頻率的磁場(電場電場)才才能形成電磁波能形成電磁波(3)變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，這種電場與變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，這種電場與電荷激發(fā)的靜電場不同，它的電場線是閉合的，它的存在與電荷激發(fā)的靜電場不同，它的電場線是閉合的，它的存在與空間有無導(dǎo)

9、體或者有無閉合電路無關(guān)空間有無導(dǎo)體或者有無閉合電路無關(guān)2對電磁波的理解對電磁波的理解(1)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播在真電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播在真空中，不同頻率的電磁波傳播速度是相同的空中，不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速都等于光速)(2)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小不同的，頻率越高，波速越小(3)vf中，中，f是電磁波的頻率，即為發(fā)射電磁波的是電磁波的頻率，即為發(fā)射電磁波的LC 【技巧提示】【技巧提示】電磁波不同于機(jī)械波，機(jī)械波傳播必電磁波不同于機(jī)械波，機(jī)械波傳播必須

10、有介質(zhì)，而電磁波傳播不需要介質(zhì)，電磁波和機(jī)械波都有須有介質(zhì)，而電磁波傳播不需要介質(zhì)，電磁波和機(jī)械波都有波特有的特性波特有的特性【案例【案例1】(1)麥克斯韋理論的內(nèi)容是：麥克斯韋理論的內(nèi)容是：_.(2)電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是總是_的，并和該處電磁波的傳播方向的，并和該處電磁波的傳播方向_，這就，這就說明電磁波是說明電磁波是_波波(3)目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至至1 000 MHz 的范圍內(nèi)請回答下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的有關(guān)問的范圍內(nèi)請回答下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的有關(guān)問題題雷達(dá)發(fā)射電磁

11、波的波長范圍是多少？雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？能否根據(jù)雷達(dá)發(fā)出的電磁波確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距能否根據(jù)雷達(dá)發(fā)出的電磁波確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離？離？【解析】【解析】熟記麥克斯韋理論及電磁波的特點(diǎn)，電磁熟記麥克斯韋理論及電磁波的特點(diǎn)，電磁波滿足波滿足vf.(1)麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是：變化的磁場周圍會(huì)產(chǎn)麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是：變化的磁場周圍會(huì)產(chǎn)生電場，變化的電場周圍會(huì)產(chǎn)生磁場生電場，變化的電場周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(2)電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是垂直的，并和該處電磁波的傳播方向垂直，這說明電磁總是垂直的，并和該處電磁波的傳播方向垂直，

12、這說明電磁波是橫波波是橫波電磁波測距的原理就是通過發(fā)射和接收的時(shí)間間隔電磁波測距的原理就是通過發(fā)射和接收的時(shí)間間隔來確定距離，所以可根據(jù)來確定距離，所以可根據(jù)svt確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離【答案】【答案】(1)見解析見解析(2)垂直垂直橫垂直垂直橫(3)0.31.5 m能確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離能確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離【即時(shí)鞏固【即時(shí)鞏固1】(2010天津理綜天津理綜)下列關(guān)于電磁波的說下列關(guān)于電磁波的說法正確的是法正確的是()A均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場B電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C只要有電場和磁場

13、，就能產(chǎn)生電磁波只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波D電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播【解析】【解析】變化的磁場就能產(chǎn)生電場，變化的磁場就能產(chǎn)生電場，A正確若只有正確若只有電場和磁場而電場和磁場都穩(wěn)定或電場、磁場僅均勻變化都電場和磁場而電場和磁場都穩(wěn)定或電場、磁場僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波，不能產(chǎn)生電磁波，C錯(cuò)光也是電磁波，在真空和介質(zhì)中傳錯(cuò)光也是電磁波，在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同，可判斷播的速度不同，可判斷B錯(cuò)錯(cuò)D選項(xiàng)中沒強(qiáng)調(diào)是選項(xiàng)中沒強(qiáng)調(diào)是“均勻均勻”介介質(zhì)，若介質(zhì)密度不均勻會(huì)發(fā)生折射，故質(zhì)，若介質(zhì)密度不均勻會(huì)發(fā)生折射，故D錯(cuò)錯(cuò)【答案】【答案】A考點(diǎn)二關(guān)于電磁

14、波譜的理解考點(diǎn)二關(guān)于電磁波譜的理解不同的電磁波，由于頻率和波長的不同，因而表現(xiàn)了不同的電磁波，由于頻率和波長的不同，因而表現(xiàn)了不同的特性波長較長的無線電波和紅外線，很容易發(fā)生干不同的特性波長較長的無線電波和紅外線，很容易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；而波長較短的紫外線、倫琴射線、涉、衍射現(xiàn)象；而波長較短的紫外線、倫琴射線、射線，射線，不容易觀察到它的干涉、衍射現(xiàn)象不容易觀察到它的干涉、衍射現(xiàn)象在電磁波譜中，能引起視覺的可見光是頻率范圍很窄在電磁波譜中，能引起視覺的可見光是頻率范圍很窄的一段電磁波的一段電磁波【技巧提示】【技巧提示】各波段的電磁波在頻率上沒有明確的各波段的電磁波在頻率上沒有明確的界線，如紫

15、外線和界線，如紫外線和X射線，射線，X射線和射線和射線都有重疊，但它們射線都有重疊，但它們產(chǎn)生的機(jī)理不同產(chǎn)生的機(jī)理不同【案例【案例2】(1)近年來，在軍事行動(dòng)中，士兵都配戴近年來，在軍事行動(dòng)中，士兵都配戴“紅外夜視儀紅外夜視儀”這樣，在夜間也能清楚地看清目標(biāo)這是這樣，在夜間也能清楚地看清目標(biāo)這是為什么？為什么？(2)根據(jù)熱輻射理論，物體發(fā)出的最大波長根據(jù)熱輻射理論，物體發(fā)出的最大波長m與物體的與物體的絕對溫度絕對溫度T的關(guān)系滿足的關(guān)系滿足Tm2.90103 mK.若貓頭鷹的獵若貓頭鷹的獵物物蛇在夜間體溫為蛇在夜間體溫為27 ，則它發(fā)出光的最大波長為，則它發(fā)出光的最大波長為_ m，屬于，屬于_波

16、段波段【解析】【解析】根據(jù)各種電磁波的特性及應(yīng)用進(jìn)行分析判根據(jù)各種電磁波的特性及應(yīng)用進(jìn)行分析判斷斷(1)一切物體都在不停地向外輻射紅外線，不同物體輻一切物體都在不停地向外輻射紅外線，不同物體輻射出來的紅外線不同，采用紅外線接收器，可以清楚地分辨射出來的紅外線不同，采用紅外線接收器，可以清楚地分辨出物體的形狀、大小和位置，不受白天和夜晚的影響，確認(rèn)出物體的形狀、大小和位置，不受白天和夜晚的影響，確認(rèn)目標(biāo)后，可以采取有效的行動(dòng)目標(biāo)后，可以采取有效的行動(dòng)【答案】【答案】(1)見解析見解析(2)9.7106紅外線紅外線【即時(shí)鞏固【即時(shí)鞏固2】某一雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率在】某一雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率在300

17、 600 MHz的范圍內(nèi)下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的說法錯(cuò)誤的是的范圍內(nèi)下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的說法錯(cuò)誤的是()A真空中上述雷達(dá)發(fā)射的電磁波的波長范圍在真空中上述雷達(dá)發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.5 m 1 mB電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時(shí)間間隔，可以測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時(shí)間間隔，可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離D波長越短的電磁波，反射性能越強(qiáng)波長越短的電磁波，反射性能越強(qiáng)【答案】【答案】B考點(diǎn)三質(zhì)能方程考點(diǎn)三質(zhì)能方程愛因斯坦方程：愛因斯坦方程：Emc2.那么物體運(yùn)動(dòng)的能量那么物體運(yùn)動(dòng)的能量E和靜止時(shí)能量和靜止時(shí)能量E0的差就是物體的的差就是物體的動(dòng)能，即動(dòng)能，即EkEE0.代入質(zhì)量關(guān)系：代入質(zhì)量關(guān)系：【案例【案例3】一觀察者測出電子質(zhì)量為】一觀察者測出電子質(zhì)量為2m0，求電子速，求電子速度為多少？度為多少？(m0為電子的靜止質(zhì)量為電子的靜止質(zhì)量)【答案】【答案】0.866c【即時(shí)鞏固【即時(shí)鞏固3】根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系方程，下列說】根據(jù)愛