人教版高中物理必修第三冊第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步13-4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用課件

第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過對電磁感應(yīng)現(xiàn)象實質(zhì)的分析,知道麥克斯韋的電磁場理論,體會電場和磁場是相互聯(lián)系的統(tǒng)一體和物理的對稱之美,領(lǐng)會在電磁波的發(fā)現(xiàn)過程中所蘊含的科學(xué)方法.2.通過對物理史實的研究,知道麥克斯韋根據(jù)電磁場理論預(yù)言了電磁波的存在,知道赫茲用實驗證實了電磁波的存在,了解電磁波的產(chǎn)生,知道電磁場的物質(zhì)性,體會赫茲實驗以及麥克斯韋電磁理論的重要意義.3.了解電磁波的特點,會用c=λf解決問題,知道電磁波譜中的不同波段和用途,體驗科學(xué)知識在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用,理解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境之間的關(guān)系.4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用知識點一電磁場答案:庫侖——庫侖定律;安培——安培定則、分子電流假說等;奧斯特——電流的磁效應(yīng);法拉第——電磁感應(yīng)現(xiàn)象等.1.麥克斯韋在哪些科學(xué)家的研究成果基礎(chǔ)上建立了經(jīng)典電磁場理論?他們的主要研究成果分別是什么?2.麥克斯韋認(rèn)為:電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是變化的磁場產(chǎn)生了電場.對于這一觀點,麥克斯韋是如何論證的?答案:在變化的磁場中放入一個閉合電路,電路里會產(chǎn)生感應(yīng)電流,既然產(chǎn)生了感應(yīng)電流,一定是有了電場,它促使導(dǎo)體中的自由電荷做定向運動;即使在變化的磁場中沒有閉合電路,同樣會在空間中產(chǎn)生電場.因此,麥克斯韋認(rèn)為:電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是變化的磁場產(chǎn)生了電場.3.麥克斯韋關(guān)于電磁場的觀點:(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是

.(2)變化的電場就像導(dǎo)線中的電流一樣,會在空間產(chǎn)生磁場,即

.(3)變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個不可分割的統(tǒng)一的

.變化的磁場產(chǎn)生了電場變化的電場產(chǎn)生磁場電磁場知識點二電磁波1.偉大的預(yù)言.麥克斯韋推斷:如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場,那么它就在空間引起

;這個變化的磁場又引起新的變化的

,如下圖所示.于是,變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生,由近及遠地向周圍傳播.一個偉大的預(yù)言誕生了——空間可能存在

.周期性變化的磁場電場電磁波2.電磁波的特點:(1)電磁波可以在真空中傳播,電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”,不需要

.(2)電磁波的速度等于

.(3)光是以

傳播的一種電磁振動.3.

通過實驗捕捉到了電磁波,證實了麥克斯韋的電磁場理論,為無線電技術(shù)的發(fā)展開拓了道路.介質(zhì)光速波動形式赫茲知識點三電磁波譜1.下圖是一列水波的示意圖.閱讀教材,完成下列問題.(1)在一列水波中,凸起的最高處叫作波峰,如圖中標(biāo)示的

;凹下的最低處叫作波谷,如圖中標(biāo)示的

.臨近的兩個波峰(或波谷)的距離叫作波長,用λ表示,如圖所示.(2)在1s內(nèi)有多少次波峰(或波谷)通過,波的

就是多少赫茲.用來描述波傳播快慢的物理量叫作

,波速、波長、頻率三者的關(guān)系是

.A、A'D、D'頻率波速波速=波長×頻率2.電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關(guān)系是

,電磁波在真空中的傳播速度c=

.

3.電磁波的頻率范圍很廣.按電磁波的

的順序把各種電磁波排列起來,就是電磁波譜.閱讀教材相關(guān)內(nèi)容,了解電磁波譜及其應(yīng)用.c=λf3×108m/s波長或頻率大小知識點四電磁波的能量1.赫茲通過實驗證實了

的存在,這意味著,電磁場不僅僅是一種描述方式,而且是真正的

存在.2.生活中常用微波爐來加熱食物,食物增加的能量是微波給它的,可見,電磁波具有

.電磁波物質(zhì)能量小試身手判斷下列說法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯誤的打“×”).1.恒定電流周圍產(chǎn)生磁場,磁場又產(chǎn)生電場.(

)2.電磁波的傳播不需要介質(zhì).(

)3.赫茲證實了麥克斯韋的電磁場理論.(

)4.電磁波在真空中的傳播速度是3×108m/s.(

)5.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.(

)6.γ射線比X射線的頻率還要高.(

)×√√√√√探究一電磁場問題情境1.如圖所示,當(dāng)穿過螺線管的磁場隨時間變化時,上面的閉合線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光.(1)上面的閉合線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流?答案:變化的磁場產(chǎn)生電場,正是這種電場促使閉合線圈中的自由電子做定向運動,產(chǎn)生感應(yīng)電流.(2)用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈,線圈中會不會有電流?線圈所在位置是否存在電場?線圈不存在時線圈所在處的空間是不是仍有電場?這說明了什么?答案:塑料線圈中無電流,因為塑料線圈內(nèi)沒有自由電荷.線圈所在的位置有電場.線圈只是用來顯示電場的存在的,線圈不存在時,變化的磁場同樣在周圍空間產(chǎn)生電場.這說明變化的磁場產(chǎn)生電場是一種普遍存在的現(xiàn)象,跟閉合線圈是否存在無關(guān).2.如圖所示,在平行板電容器的外面放一小磁針,電容器不帶電時,小磁針指向如圖所示.(1)在給電容器充電過程中,極板上的電荷量增加,板間的電場如何變化?小磁針的指向發(fā)生了變化,說明了什么?答案:板間的電場增強;小磁針指向變化,說明有其他磁場產(chǎn)生,變化的電場產(chǎn)生了磁場.(2)給電容器充電結(jié)束后,板間是否存在電場?小磁針的指向與電容器不帶電時的指向相同,這說明了什么?答案:充電結(jié)束后,極板上電荷量不再增加,板間仍有電場,不過電場不再變化;小磁針的指向與原來相同說明穩(wěn)定的電場不產(chǎn)生磁場.過程建構(gòu)1.對麥克斯韋電磁場理論的理解.電生磁磁生電變化的電場產(chǎn)生磁場變化的磁場產(chǎn)生電場均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場2.電磁場.電磁場通常是動態(tài)的,并且電場和磁場不可分割.【典例1】(多選)關(guān)于麥克斯韋電磁場理論,下列說法正確的是(

)A.恒定電流能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場B.穩(wěn)定的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場C.均勻變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場D.均勻變化的電場和磁場互相激發(fā),形成由近及遠的電磁場解析:當(dāng)電流恒定時,其產(chǎn)生的磁場是穩(wěn)定的,選項A正確.穩(wěn)定的電場不能產(chǎn)生磁場,選項B錯誤.均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定磁場,而穩(wěn)定的磁場不能激發(fā)電場,故不能形成由近及遠的電磁場,選項C正確,選項D錯誤.答案:AC探究二電磁波和電磁波譜問題情境1.麥克斯韋推斷的電磁波產(chǎn)生和傳播的示意圖如圖所示.電場和磁場有什么特點?答案:周期性變化的電場在空間引起周期性變化的磁場,這個變化的磁場又引起新的變化的電場,變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生,由近及遠地向周圍傳播.2.收音機能接收某電臺發(fā)出的無線電波的中波信號,中波波長范圍為200~3000m.如何計算中波信號的頻率范圍?

過程建構(gòu)1.對電磁波的理解.(1)麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在,赫茲證實了電磁波的存在,測出了波長和頻率,證實了電磁波在真空中傳播速度等于光速.(2)電磁波是一種客觀存在的物質(zhì),是物質(zhì)存在的另一種形式.(3)電磁波具有能量,電磁場的能量通過電磁波來傳播.(4)電磁波的傳播不需要介質(zhì),電磁波可以在真空中傳播,電磁波在其他介質(zhì)中的傳播速度都比在真空中的小.(5)電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的速度,即c=3.0×108m/s.(6)電磁波能傳遞信息.2.電磁波譜.不同電磁波具有不同的波長(或頻率),因此具有不同的特性,在生產(chǎn)、生活中有不同的應(yīng)用.電磁波應(yīng)用長波、中波、短波廣播信號的傳輸微波衛(wèi)星通信、電視信號傳輸紅外線紅外線理療儀紫外線紫外線消毒燈X射線診斷病情γ射線伽馬刀【典例2】(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述,正確的是(

)A.電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處傳播而產(chǎn)生的B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3×108m/sC.電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時,波長變短D.電磁波具有波的特征解析:電磁波是周期性變化的電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處傳播而產(chǎn)生的,選項A正確;電磁波在真空中傳播時速度為3×108m/s,選項B錯誤;電磁波在傳播過程中其頻率f不變,由電磁波的波速公式c=λf知,由于電磁波在介質(zhì)中的傳播速度比在真空中的傳播速度小,所以可得電磁波在介質(zhì)中傳播時波長變短,選項C正確;電磁波是一種波,具有波的特性,選項D正確.答案:ACD課堂評價答案:BD1.(多選)根據(jù)麥克斯韋電磁場理論,下列說法正確的是(

)A.在電場的周圍空間,一定存在著和它聯(lián)系著的磁場B.在變化的電場周圍空間,一定存在著和它聯(lián)系著的磁場C.恒定電流在其周圍不產(chǎn)生磁場D.恒定電流周圍存在著穩(wěn)定的磁場答案:CD2.(多選)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 (

)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的傳遞的

答案:B4.(多選)甲、乙兩種磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示,下列說法正確的是(

)A.磁場甲能夠產(chǎn)生電場B.磁場甲能夠產(chǎn)生電磁波C.磁場乙的磁感應(yīng)強度最大時產(chǎn)生的電場最強D.磁場乙的磁感應(yīng)強度為0時產(chǎn)生的電場最強