2020春新教材高中物理第13章電磁感應(yīng)與電磁波初步第4節(jié)電磁波發(fā)現(xiàn)應(yīng)用教案新人教版必修第三冊

第4節(jié)電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用物理觀點科學(xué)思想科學(xué)研究1.知道麥克斯韋電磁場理1.認識電磁波的發(fā)現(xiàn)對人類文明的影響，領(lǐng)會科學(xué)家研究物理論，理解麥克斯韋電磁理論問題的思想方法。的兩個重點。2.認識麥克斯韋電磁場理論在1.研究電磁波產(chǎn)生核心素2.認識電磁波的形成。掌握物理學(xué)發(fā)展史上的意義。的條件。養(yǎng)波長、頻次和波速的關(guān)系。3.認識麥克斯韋和赫茲在物理2.電磁波的特征及3.認識電磁波的特色，知道學(xué)發(fā)展中的貢獻。應(yīng)用。電磁場的物質(zhì)性。4.經(jīng)過實例認識電磁波譜，認識4.知道電磁波與機械波的電磁波的構(gòu)成，知道它們各自的差別。特色及重要應(yīng)用。知識點一電磁場及電磁波[觀圖助學(xué)]電磁波在平時生活中的應(yīng)用愈來愈多，思慮電磁波是如何形成的？麥克斯韋的電磁場理論變化的磁場產(chǎn)生電場麥克斯韋以為，磁場隨時間變化快，產(chǎn)生的電場強；磁場隨時間的變化不平均時，產(chǎn)生變化的電場；穩(wěn)固的磁場四周不產(chǎn)生電場。變化的電場產(chǎn)生磁場麥克斯韋以為，若電場隨時間變化快，則產(chǎn)生的磁場強；若電場隨時間的變化不平均，則會產(chǎn)生變化的磁場。穩(wěn)固的電場四周不產(chǎn)生磁場。電磁場假如在空間某地區(qū)有周期性變化的電場，那么這個變化的電場在它四周空間產(chǎn)生周期性變化1的磁場；這個變化的磁場又在它四周空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場變化的電場和磁場相互聯(lián)系，形成了不行切割的一致體，這就是電磁場。3.電磁波的產(chǎn)生：變化的電場和磁場交替產(chǎn)生而形成的電磁場是由近及遠地流傳的，這類變化的電磁場在空間的流傳稱為電磁波。麥克斯韋預(yù)知電磁波的速度等于光速。[思慮判斷]在電場四周，必定存在著和它聯(lián)系著的磁場。(×)在變化的磁場四周必定會產(chǎn)生變化的電場。(×)恒定電流四周產(chǎn)生磁場，磁場又產(chǎn)生電場。(×)麥克斯韋預(yù)知并考證了電磁波的存在。(×)知識點二電磁波譜、電磁波的能量及電磁波通信[觀圖助學(xué)]思慮生活中除了電視、雷達、挪動電話外，還有哪些現(xiàn)象應(yīng)用了電磁波？1.電磁波譜電磁波的頻次范圍很廣，包含無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等，把這些電磁波按波長或頻次次序擺列起來，就構(gòu)成了電磁波譜。電磁波譜中的各樣波在真空中的流傳速度均等于光速。不一樣電磁波擁有不一樣的特征，比如，無線電波中的長波、中波、短波能夠用于廣播及其余信號的傳輸，微波能夠用于衛(wèi)星通信、電視等的信號傳輸。紅外線可以用來加熱理療，可見光讓我們看見這個世界，也能夠用于通信。紫外線能夠消毒，X射線片能夠用于診療病情，γ射線能夠摧毀病變的細胞。電磁波的能量——紅外線和紫外線的應(yīng)用赫茲經(jīng)過實考證明了電磁波的存在，這意味著，電磁場是真實的物質(zhì)存在。電磁波擁有能量，電磁波是一種物質(zhì)。電磁波通信電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)逐漸整合成為一致的信息通信網(wǎng)絡(luò)，這些信息都是經(jīng)過電磁波來傳達的。電磁波攜帶的信息，既能夠有線流傳，也能夠無線流傳。[思慮判斷]可見光是整個電磁波譜中極狹小的一段，此中紅光波長最長。(√)紅外線屬于可見光。(×)紫外線有顯然的熱效應(yīng)。(×)麥克斯韋電磁場理論把電磁學(xué)發(fā)展成為完好的、優(yōu)美的理論系統(tǒng)，一致了人們對電磁和光現(xiàn)2象的認識，為電和磁的利用開拓了理論遠景，為深入研究物質(zhì)的電磁構(gòu)造及客觀性供給理論基礎(chǔ)。不平均變化的磁場和電場互相耦連，形成不行分別的一致的電磁場。變化的電場與變化的磁場互相激發(fā)，由近及遠地向四周空間流傳，就形成了電磁波。麥克斯韋在理論上預(yù)知了電磁波的存在。生活鏈接微波爐紫外線消毒柜3核心重點對麥克斯韋電磁場理論的理解[察看研究]如下圖，在變化的磁場中擱置一個閉合線圈。你能察看到什么現(xiàn)象？這類現(xiàn)象說了然什么？答案(1)敏捷電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，有電流產(chǎn)生。變化的磁場產(chǎn)生了電場，使閉合線圈的自由電荷發(fā)生了定向運動而形成了電流。[研究概括]對麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的電場不產(chǎn)生磁場恒定的磁場不產(chǎn)生電場平均變化的電場在四周空間產(chǎn)生恒定的磁場平均變化的磁場在四周空間產(chǎn)生恒定的電場不平均變化的電場在四周空間產(chǎn)生變化的磁不平均變化的磁場在四周空間產(chǎn)生變化的電場場振蕩電場產(chǎn)生同頻次的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻次的振蕩電場電場、磁場的變化關(guān)系可用下邊的框圖表示[試題事例][例1]對于電磁場理論，以下說法正確的選項是( )在電場四周必定產(chǎn)生磁場，變化的磁場四周必定產(chǎn)生電場在變化的電場四周必定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場四周必定產(chǎn)生變化的電場C.平均變化的電場四周必定產(chǎn)生平均變化的磁場D.周期性變化的電場四周必定產(chǎn)生周期性變化的磁場思路點撥要注意電場或磁場是如何變化的，變化規(guī)律不一樣，產(chǎn)生的場的特色也不同樣。分析依據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產(chǎn)生磁場，平均變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)固的磁場，非平均變化的電場才產(chǎn)生變化的磁場，A、B、C錯誤，D正確。答案D方法總結(jié)4麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場產(chǎn)生電場；變化的電場產(chǎn)生磁場，而產(chǎn)生的電場或磁場如何變化，與原磁場或電場的變化規(guī)律相關(guān)。[針對訓(xùn)練1](多項選擇)依據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，以下表達中正確的選項是( )教室中亮著的日光燈四周空間必有磁場和電場工作時的電磁打點計時器四周必有磁場和電場C.穩(wěn)固的電場產(chǎn)生穩(wěn)固的磁場，穩(wěn)固的磁場產(chǎn)生穩(wěn)固的電場D.只需空間某處的電場或磁場發(fā)生變化，就會在其四周產(chǎn)生電磁波分析教室中亮著的日光燈、工作時的電磁打點計時器中流的電流是交變電流，在其四周產(chǎn)生交變磁場和電場，應(yīng)選項A、B正確；穩(wěn)固的電場不會產(chǎn)生磁場，應(yīng)選項C錯誤；只有周期性變化的電場和磁場才能交替產(chǎn)生，由發(fā)生地區(qū)向外流傳形成電磁波，選項D錯誤。答案AB核心重點電磁波、電磁波譜及電磁波的應(yīng)用[察看研究]如下圖，中國女航天員王亞平在“天宮一號”為中小學(xué)生講課。思慮一下，王亞平講課的視頻是如何傳到地面上的？答案經(jīng)過電磁波來傳達。紅外體溫計不用與人體接觸便能夠快速丈量體溫，如下圖，你知道它的工作原理嗎？答案依據(jù)體溫越高，輻射紅外線越強的原理。5[研究概括]不一樣電磁波的比較電磁波名稱波長、頻次特色應(yīng)用很多自然過程也輻射無線廣播和通信，天體衛(wèi)星研究電波全部物體都會發(fā)射紅外紅外線拍照無線電波線，熱物體的紅外線輻射紅外線遙感比冷物體強紅外線

大波長復(fù)色光(紅)――→小頻次(紫)

太空黑暗，原由天空光亮――→沒有小原由大大氣，天空藍色――→短波原由散射，夜晚陽光紅色――→可見光

短波汲取滅菌消毒能量較高促令人體對鈣的汲取，利用熒光效應(yīng)防偽對生命物質(zhì)有較強作用，檢查人體內(nèi)部器官、零件內(nèi)紫外線過度會惹起病變，穿透本部缺點領(lǐng)強X射線治療疾病能量很高，損壞生命物質(zhì)γ射線探測金屬零件內(nèi)部缺點c2.電磁波的波速、波長與頻次的關(guān)系：c＝λf，λ＝f同一種電磁波在不一樣介質(zhì)中流傳時，頻次不變(頻次由波源決定)，波速、波長發(fā)生改變。在介質(zhì)中的速度都比真空中的速度小。不一樣電磁波在同一種介質(zhì)中流傳時，流傳速度不一樣，頻率越高波速越小，頻次越低波速越大。[試題事例][例2](多項選擇)電磁波與聲波比較，以下表達中正確的選項是( )電磁波的流傳不需要介質(zhì)，聲波的流傳需要介質(zhì)由空氣進入水中時，電磁波速度變小，聲波速度變大C.由空氣進入水中時，電磁波波長變小，聲波波長變大D.電磁波和聲波在介質(zhì)中的流傳速度，都是由介質(zhì)決定，與頻次沒關(guān)v分析選項A、B均與事實符合，所以A、B正確；依據(jù)λ＝f，電磁波波速變小，頻次不變，6波長變??；聲波速度變大，頻次不變，波長變大，所以選項C正確；電磁波在介質(zhì)中的速度，與介質(zhì)相關(guān)，也與頻次相關(guān)，在同一種介質(zhì)中，頻次越大，波速越小，所以選項D錯誤。答案ABC方法總結(jié)對電磁波的理解電磁波的流傳不需要介質(zhì)，可在真空中流傳，在真空中，不一樣頻次的電磁波流傳速度是同樣的(都等于光速)。不一樣頻次的電磁波，在同一種介質(zhì)中流傳，其速度是不一樣的，頻次越高，波速越小。[例3]下邊列出一些醫(yī)療器材的名稱和這些器材應(yīng)用的物理現(xiàn)象，請將相應(yīng)的字母填寫在應(yīng)用這類現(xiàn)象的醫(yī)療器材后邊的空格上。(1)X光機，________。(2)紫外線燈，________。(3)用理療“神燈”照耀傷口，可使傷口愈合得較好，這里的“神燈”是利用________。紫外線擁有很強的熒光作用紫外線擁有殺菌消毒作用C.X射線的很強的貫串力D.紅外線擁有明顯的熱效應(yīng)分析(1)X光機是用來透視人的體內(nèi)器官的，所以需要擁有較強穿透力的電磁波，但又不能對人體造成太大的損害，所以應(yīng)用了穿透能力比較強又不會給人體造成太大損害的X射線，選擇C。紫外線燈主假如用來殺菌的，所以它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，所以選擇B?！吧駸簟庇址Q紅外線燈，主假如用于促使局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，令人體局部受熱，血液循環(huán)加速，所以選擇D。答案(1)C(2)B(3)D[針對訓(xùn)練2](多項選擇)以下對于電磁波的說法中，正確的選項是( )電磁波是電磁場由發(fā)生地區(qū)向遠處的流傳B.電磁波在任何介質(zhì)中的流傳速度均為83.0×10m/sC.電磁波由真空進入介質(zhì)流傳時，波長將變短D.只需空間中某個地區(qū)有變化的電場或變化的磁場，就能產(chǎn)生電磁波分析電磁波在真空中的流傳速度為光速c＝3.0×108m/s，且c＝，從一種介質(zhì)進入另λf一種介質(zhì)，頻次不變，但速度、波長會變化。電磁波仍擁有波的特色，電磁波只有在真空中的流傳速度才為3.0×108m/s，在其余介質(zhì)中的流傳速度小于3.0×108m/s，波長變短，只有交變的電場和磁場才能產(chǎn)生電磁波，A、C正確，B、D錯誤。答案AC7[針對訓(xùn)練3]無線電波的中波波長范圍為200～3000m。求該波段的頻次范圍。分析依據(jù)頻次公式f＝c得f1＝c3×108Hz＝1.5×106＝c3×108Hz＝λ＝200Hz，f2＝3000λ1λ21.0×105Hz，即該波段的頻次范圍為1.0×105～1.5×106Hz。答案1.0×105～1.5×106Hz1.(對于麥克斯韋電磁場理論的理解)(多項選擇)對于麥克斯韋的電磁場理論及其成就，以下說法正確的選項是( )變化的電場能夠產(chǎn)生磁場變化的磁場能夠產(chǎn)生電場C.證明了電磁波的存在D.預(yù)示了真空中電磁波的流傳速度大于光速分析選項A和B是電磁場理論的兩大支柱，所以A和B正確；麥克斯韋預(yù)知了電磁波的存在，赫茲最早證明了電磁波的存在，C錯誤；麥克斯韋預(yù)示了真空中電磁波的流傳速度等于光速，D錯誤。答案AB2.(對電磁波譜的認識)電磁波包含了γ射線、紅外線、紫外線、無線電波等，按波長由長到短的擺列次序是()A.無線電波、紅外線、紫外線、γ射線B.紅外線、無線電波、γ射線、紫外線C.γ射線、紅外線、紫外線、無線電波D.紫外線、無線電波、γ射線、紅外線分析在電磁波家族中，按波長由長到短分別為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等，所以A項正確。答案A3.(麥克斯韋電磁場理論的應(yīng)用)(多項選擇)依據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的磁場能夠產(chǎn)生電場。當產(chǎn)生的電場的電場線如下圖時，可能是( )向上方向的磁場在加強向上方向的磁場在減弱C.向上方向的磁場先加強，而后反向減弱D.向上方向的磁場減弱，而后反向加強分析向上方向的磁場加強時，感覺電場的磁場阻攔原磁場的加強而方向向下，依據(jù)安培定則知感覺電場方向如圖中E的方向，選項A正確，B錯誤；同理，當磁場反向即向下的磁場8減弱時，也會獲得如圖中E的方向，選項C正確，D錯誤。答案AC4.(電磁波的利用)(多項選擇)當前雷達發(fā)射的電磁波頻次多在200MHz至1000MHz的范圍內(nèi)。以下對于雷達和電磁波的說法正確的選項是()A.真空中上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3m至1.5m之間B.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)射電磁波到接收到反射波的時間間隔能夠確立雷達和目標的距離D.雷達使用的無線電波的微波波段分析由公式v＝可得，λmin＝v＝3×1086m＝0.3m，max＝v＝3×1086m＝1.5λffmax1000×10λfmin200×10m，A正確；電磁波是由周期性變化的電場或磁場產(chǎn)生的，B錯誤；由雷達的工作原理可知，C正確；雷達使用的無線電波的微波波段，D正確。答案ACD基礎(chǔ)過關(guān)1.(多項選擇)依據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，以下說法中正確的選項是( )恒定的電場四周產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場四周產(chǎn)生恒定的電場變化的電場四周產(chǎn)生磁場，變化的磁場四周產(chǎn)生電場C.平均變化的電場四周產(chǎn)生平均變化的磁場，平均變化的磁場四周產(chǎn)生平均變化的電場D.平均變化的電場四周產(chǎn)生穩(wěn)固的磁場，平均變化的磁場四周產(chǎn)生穩(wěn)固的電場分析麥克斯韋電磁場理論的核心內(nèi)容是：變化的電場產(chǎn)生磁場；變化的磁場產(chǎn)生電場，對此理論全面正確理解為：不變化的電場四周不產(chǎn)生磁場；變化的電場能夠產(chǎn)生變化的磁場，也可產(chǎn)生不變化的磁場；平均變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)固的磁場；周期性變化的電場產(chǎn)生同頻次的周期性變化的磁場，由變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與上相像，由此可知，選項B、D正確，A、C錯誤。答案BD92.在以下圖所示的四種磁場狀況中能產(chǎn)生恒定的電場的是( )分析A中磁場不變，則不會產(chǎn)生電場，故A錯誤；B中磁場方向變化，而大小不變，則不會產(chǎn)生恒定的電場，故B錯誤；C中磁場隨時間平均變化，則會產(chǎn)生恒定的電場，故C正確；D中磁場隨時間做非平均變化，則會產(chǎn)生非平均變化的電場，故D錯誤。答案C3.(多項選擇)以下說法中正確的選項是( )夏季太陽光把地面曬得發(fā)熱是由于可見光的熱效應(yīng)在各樣電磁波中是最弱的醫(yī)院里用X射線進行人體透視，是由于它是各樣電磁波中穿透本事最大的C.科學(xué)家關(guān)注南極臭氧層空洞是由于它將使天氣惡化D.在熱學(xué)中所說的熱輻射就是指紅外線輻射分析熱效應(yīng)最強的是紅外線，熱輻射即紅外線輻射，A錯誤，D正確；穿透本事最強的是γ射線，B錯誤；臭氧層可汲取、阻攔過強的紫外線，使地球上的動植物免受過強紫外線的損害，此外臭氧層空洞可惹起天氣惡化，C正確。答案CD4.(多項選擇)對于生活中碰到的各樣波，以下說法正確的選項是( )電磁波能夠傳達信息聲波不可以傳達信息C.手機在通話時波及的波既有電磁波又有聲波D.太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波流傳速度不同樣分析聲波、電磁波都能傳達能量和信息，A項正確，B項錯誤；在手機通話過程中，既涉及電磁波又波及聲波，C項正確；可見光屬于電磁波，B超中的超聲波是聲波，波速不一樣，D項正確。答案ACD如下圖是某一固定面積的磁通量的變化圖線，它在四周空間某一點激發(fā)的電場的場強E應(yīng)是( )A.漸漸加強B.漸漸減弱C.不變D.沒法確立分析由題圖知，磁通量平均變化，而面積必定，故磁感覺強度B平均變化，故在其四周產(chǎn)生穩(wěn)固的電場，故C正確。答案C6.對于電磁波，以下說法中正確的選項是( )10電磁波是電磁場由發(fā)生地區(qū)向遠處的流傳B.電磁波在任何介質(zhì)中的流傳速度均為3×108m/sC.電磁波由真空進入某種介質(zhì)流傳時，波長將變長D.電磁波只好在真空中流傳分析電磁波是交替變化的電磁場由發(fā)生地區(qū)向遠處的流傳，在真空中的流傳速度是3×108m/s。在其余介質(zhì)中的流傳速度小于3×108m/s。電磁波在流傳的過程中，頻次f不變，由v＝λf可知流傳速度變小時，波長變短，故B、C、D均錯誤。答案A7.(多項選擇)對于電磁波，以下說法正確的選項是( )只需有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波電磁波在真空和介質(zhì)中流傳速度不同樣C.平均變化的磁場能夠在空間形成電磁波D.赫茲證明了電磁波的存在分析若只有電場和磁場，而電場和磁場都穩(wěn)固或電場、磁場僅平均變化都不可以產(chǎn)生電磁波，A、C錯誤；光也是電磁波，在真空和介質(zhì)中流傳的速度不一樣，可判斷B正確；赫茲證明了電磁波的存在，D正確。答案BD8.以下對于電磁波的說法不正確的選項是( )無線通信是用電磁波進行流傳的醫(yī)院B超發(fā)出的超聲波是電磁波C.遙控器發(fā)出的紅外線是電磁波D.透視使用的X射線是電磁波分析無線通信譽的是頻次為數(shù)百千赫至數(shù)百兆赫的無線電波，它是電磁波；超聲波是聲波(機械波)，不是電磁波；遙控器發(fā)出的紅外線是電磁波；X射線也是電磁波。所以A、C、D正確，B不正確。答案B電磁波由真空中進入介質(zhì)中時，其波速變成本來的一半，則波長將變成本來的多少倍？分析電磁波由真空進入介質(zhì)中時，周期不變。v1由λ＝vT可知，＝＝λ0v021即λ＝2λ0＝0.5λ0。答案0.5倍能力提高10.(多項選擇)應(yīng)用麥克斯韋的電磁場理論判斷如下圖的表示電場產(chǎn)生磁場(或磁場產(chǎn)生電場)11的關(guān)系圖像中(每個選項中的上圖是表示變化的場，以下圖是表示變化的場產(chǎn)生的此外的場)，正確的選項是( )分析A圖中的上圖磁場是穩(wěn)固的，由麥克斯韋的電磁場理論可知，其四周空間不會產(chǎn)生電場，A圖中的以下圖是錯誤的；B圖中的上圖是平