高二物理课件第18章第三节~第四节.ppt

第三节节 电电磁场场 第四节节 电电磁波 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第三节第四节 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习习目标标：1.知道麦克斯韦电韦电 磁场场理论论的意义义 2理解电电磁波的产产生，掌握电电磁波的特性及其 波长长、波速的关系 重点难难点：1.麦克斯韦电韦电 磁场场理论论要点及电电磁波 的产产生过过程、传传播特点 2对对麦克斯韦电韦电 磁场场理论论要点的理解 课前自主学案 一、麦克斯韦电韦电 磁场场理论论 变变化的磁场产场产 生_，变变化的电场产电场产 生_ 变变化的电场电场 和磁场总场总 是相互联联系的，形成一个不 可分离的统统一的场场，这这就是_ 二、电电磁波的产产生 1电电磁波的形成：电电磁场场由_地传传播就形成 电电磁波 2要有效地向外界发发射电电磁波，振荡电荡电 路必须须具 有两个特点：第一，_；第二 ，振荡电荡电 路的电场电场 和磁场场必须须 _ 电场电场磁场场 电电磁场场 近及远远 足够够高的振荡频荡频 率 分散到尽可能大的空间间 三、电电磁波的特点 电电磁波是_波(填“纵纵”或“横”)，在电电磁波中，每 处处的电场电场 强度和磁感应应强度的方向总总是相互_， 且与电电磁波的传传播方向_电电磁波的传传播_ 介质质(这这是与机械波的本质质区别别)，电电磁波在真空中 的传传播 速度为为_m/s，vf对电对电 磁波_ ，电电磁波也能产产生反射、折射、_现现象， 电电磁波向外传传播的过过程就是向外辐辐射_的过过程 四、电电磁波的发现发现 德国物理学家_第一次用实验证实实验证实 了电电磁波的 存在证实证实 了传传播速度为为光速，证证明了电电磁波能产产 生反射、折射、衍射、干涉等现现象 横 垂直 垂直不需要 3.0108 适用 干涉、衍射 能量 赫兹兹 核心要点突破 一、怎样样理解麦克斯韦韦的电电磁场场理论论？ 理论论内容理解图图解 变变化的磁 场产场产 生电电 场场 恒定磁场场不产产生电场电场 均匀变变化的磁场产场产 生 恒定的电场电场 振荡荡磁场产场产 生同频频率 的振荡电场荡电场 变变化的电电 场产场产 生磁 场场 恒定电场电场 不产产生磁场场 均匀变变化的电场产电场产 生 恒定的磁场场 振荡电场产荡电场产 生同频频率 的振荡荡磁场场 二、对对感应电场应电场 的认识认识 1感应电场应电场 方向的判定楞次定律 图图1831 图图1831表示一个空间间的磁场场增强时时，所产产生 感应电场应电场 的情况图图中感应电场应电场 的电场线电场线 方向 和有导导体存在时产时产 生的感应电应电 流方向一致 2感应电场应电场 与静电场电场 的区别别 变变化的磁场产场产 生的电场电场 ，称之为为感应电场应电场 ，也叫 涡涡旋场场，跟前面学过过的静电场电场 一样样，处处于电场电场 中 的电电荷受力的作用，且FqE.但它们们也有显显著的区 别别，最明显显的莫过过于以下几点： (1)静电场电场 的电场线电场线 是非闭闭合曲线线，而感应电场应电场 的 电场线电场线 是闭闭合曲线线； (2)静电场电场 中有电势电势 的概念，而感应电场应电场 中无电势电势 的概念； (3)在同一静电场电场 中，电电荷运动动一周(路线闭线闭 合)，电电 场场力做功一定为为零，而在感应电场应电场 中，电电荷沿闭闭合 线线运动动一周，电场电场 力做功不一定为为零； (4)静电场电场 的“源”起于“电电荷”，而感应电场应电场 的“源”起于变变化的磁场场 三、对电对电 磁波的理解 1电电磁波的特点 (1)电电磁波是横波在传传播方向的任一点E和B随 时间时间 按正弦规规律变变化，E和B彼此垂直且与电电磁 波的传传播方向垂直 (2)电电磁波的传传播速度 vf，在真空中的传传播速 度等于光速电电磁波的频频率跟产产生电电磁波的振荡荡 电电路的固有频频率相同 (3)电电磁波的传传播不需要介质质 (4)电电磁波可以脱离“波源”而存在，电电磁波发发射 出去后，产产生电电磁波的LC回路停止振荡荡后，在空 间间中的电电磁波仍继续传继续传 播 (5)电电磁波具有波的共性：能发发生反射、折射、干 涉、衍射等现现象 2电电磁波与机械波的区别别与联联系 电电磁波机械波 本质质不同电电磁现现象力学现现象 产产生方 式不同 由LC振荡荡回路 产产生，频频率一般 较较高 由质质点振动产动产 生， 频频率一般较较低 传传播方 式不同 传传播过过程不需 要介质质 在真空中速度 最大为为c 波速与介质质及 频频率都有关系 横波 传传播过过程需要有 介质质 真空中不能传传播 波速与介质质及频频 率都有关系 有横波、纵纵波 电电磁波机械波 变变化的物 理量不同 E、B随时时 间间、空间间 做周期性 变变化 位移随时间时间 、空间间做周 期性变变化 共性 都遵守速度公式： vf 都具有波的共性，能产产生反射、折 射、衍射和干涉等现现象 传传播过过程都是辐辐射能量的过过程 波的周期和频频率与振源相同，从一 种介质进质进 入另一种介质质不发发生变变 化 课堂互动讲练 按照麦克斯韦韦的电电磁场场理论论，以下说说法正 确的是( ) A恒定的电场电场 周围产围产 生恒定的磁场场，恒定的磁 场场周围产围产 生恒定的电场电场 B变变化的电场电场 周围产围产 生磁场场，变变化的磁场场周围围 产产生电场电场 对对麦克斯韦电韦电 磁场场理论论的理解 例例1 1 C均匀变变化的电场电场 周围产围产 生均匀变变化的磁场场， 均匀变变化的磁场场周围产围产 生均匀变变化的电场电场 D均匀变变化的电场电场 周围产围产 生稳稳定的磁场场，均匀 变变化的磁场场周围产围产 生稳稳定的电场电场 【解析】 根据麦克斯韦电韦电 磁场场理论论，只有变变化 的电场电场 (磁场场)才能产产生磁场场(电场电场 )，B对对；而恒 定的电场电场 (磁场场)不产产生磁场场(电场电场 )，A错错；若电电 场场(磁场场)的变变化是均匀的，产产生的磁场场(电场电场 )则则 是稳稳定的，D对对，C错错 【答案】 BD 【点评评】 理解麦克斯韦电韦电 磁场场理论论的关键键在于 把握“变变化”二字，分清“变变化”的种类类 变变式训练训练 1 在空间间某处处存在一变变化的磁场场，则则( ) A在磁场场中放一闭闭合线线圈，线线圈里一定会产产生 感应电应电 流 B在磁场场中放一闭闭合线线圈，线线圈里不一定会产产 生感应电应电 流 C在磁场场中不放闭闭合线线圈，在变变化的磁场场周围围 一定不会产产生电场电场 D在磁场场中不放闭闭合线线圈，在变变化的磁场场周围围 一定会产产生电场电场 解析：选选BD.由产产生感应电应电 流的条件知，闭闭合电电 路的磁通量发发生变变化才能产产生感应电应电 流，如果线线 圈平面与磁场场方向平行，则则无感应电应电 流产产生，故 A错错，B对对；由麦克斯韦电韦电 磁场场理论论知感应电场应电场 的产产生与磁场场周围围是否有闭闭合回路无关，故C错错 ，D对对 一带带正电电离子在垂直于匀强磁场场的平面内 做匀速圆圆周运动动，如图图1832所示，当磁场场的 磁感应应强度均匀增大时时，此离子的( ) A动动能不变变B动动能增大 C动动能减小 D无法确定 麦克斯韦电韦电 磁场场理论论的应应用 例例2 2 图图1832 【自主解答】 由变变化的磁场产场产 生电场电场 可知：均 匀增大的磁场场将产产生一个稳稳定的电场电场 ，这这个电电 场场不是静电场电场 而是涡涡旋电场电场 ，这这个涡涡旋电场电场 的 电场线电场线 是闭闭合的，根据楞次定律可知其方向就是 在变变化的磁场场中的线线圈内电电流的方向为为逆时时 针针即这这个涡涡旋电场电场 的电场线电场线 也为为逆时针时针 方向 的闭闭合曲线线由于电场线电场线 方向与正离子做圆圆周运 动动的方向一致，故电场电场 力对对正离子做正功，正离 子动动能增大 【答案】 B 【点评评】 此题创题创 新之处处是带电带电 粒子处处于变变化 的磁场场中，产产生的感应电场对应电场对 粒子做功，从而改 变变了粒子的动动能 变变式训练训练 2 图图1833 如图图1833所示，在内壁光滑、水平放置的玻 璃圆环圆环 内，有一直径略小于环环口径的带带正电电的小 球，正以速率 v0 沿逆时针时针 方向匀速转动转动 若在 此空间间突然加上方向竖竖直向上、磁感应应强度B随 时间时间 成正比例增加的变变化磁场场，设设运动过动过 程中小 球的带电带电 荷量不变变，那么( ) A小球对对玻璃环环的压压力不断增大 B小球受到的磁场场力不断增大 C小球先沿逆时针时针 方向做减速运动动，过过一段时时 间间后，沿顺时针顺时针 方向做加速运动动 D磁场场力对对小球一直不做功 解析：选选CD.因为为玻璃圆环圆环 所在处处有均匀变变化的 磁场场，在周围产围产 生稳稳定的涡涡旋电场电场 ，对带对带 正电电 的小球做功由楞次定律，判断电场电场 方向为顺时为顺时 针针方向在电场电场 力作用下，小球先沿逆时针时针 方向 做减速运动动，后沿顺时针顺时针 方向做加速运动动 小球在水平面内沿轨轨迹半径方向受两个力作用： 环环的弹弹力FN和磁场场的洛伦兹伦兹 力FBqv，而且两 个力的矢量和时时刻等于小球做圆圆周运动动的向心力 考虑虑到小球速度大小的变变化和方向的变变化以及 磁场场强弱的变变化，弹弹力FN和洛伦兹伦兹 力F不一定始 终终在增大 磁场场力始终终与圆圆周运动动的线线速度方向垂直，所以 磁场场力对对小球不做功 (2010年江苏苏宿迁高二检测检测 )关于电电磁波， 下列说说法中正确的是( ) A在真空中，频频率高的电电磁波传传播速度较较大 B在真空中，电电磁波的能量越大，传传播速度越 大 C电电磁波由真空进进入介质质，速度变变小，频频率不 变变 D只要发发射电电路的电电磁振荡荡一停止，产产生的电电 磁波立即消失 电电磁波的特点 例例3 3 【解析】 在真空中，各种频频率的电电磁波传传播的 速度都相等，与电电磁波的能量无关，所以选项选项 A 和B错误错误 电电磁波的频频率由产产生电电磁场场的振荡电荡电 路决定，与 介质质无关；电电磁波传传播的速度与介质质有关，选项选项 C正确 电电磁波从发发射电电路向空间传间传 播时时，电电磁场场的能 量也随同一起传传播，所以电电磁振荡荡停止，产产生的 电电磁波不会立即消失 【答案】 C 【点评评】 解决此类问题应类问题应 牢记电记电 磁波的特性及 其波长长、波速的关系 变变式训练训练 3 类类比是一种有效的学习习方法，通过过 归类归类 和比较较，有助于掌握新知识识，提高学习习效率 在类类比过过程中，既要找出共同之处处，又要抓住 不同之处处某同学对对机械波和电电磁波进进行类类比， 总结总结 出下列内容，其中不正确的是( ) A机械波的频频率、波长长和波速三者满满足的关系 ，对电对电 磁波也适用 B机械波和电电磁波都能产产生干