2019-2020学年高中物理 第二章 电磁感应与电磁场 4 第四节 麦克斯韦电磁场理论学案 粤教版选修1-1

第四节麦克斯韦电磁场理论1.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想；变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场相互联系着的变化的电场和磁场统称为电磁场2.了解电磁波的产生和电磁波的特点3.了解电磁场的物质性4.了解麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的意义一、电磁场理论的建立及验证1麦克斯韦的电磁场理论变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场2电磁场和电磁波如果在空间某处产生了变化的电场，就会在空间引起变化的磁场，而这个变化的电场和磁场又在较远的空间引起新的电场和磁场变化的电场和变化的磁场相互联系，形成了一个不可分割的统一体电磁场变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播开去，形成电磁波3麦克斯韦预言：光是一种电磁波赫兹证实了光是一种电磁波4电磁波的传播速度：在真空中c3.0108_m/s波速vf.5电磁波的特点(1)电磁波的物质性：电磁波有能量，有光压说明电磁波的物质性，传播时不需要介质，可在真空中传播(2)电磁波是横波：电场方向与磁场方向相互垂直，且都和传播方向垂直能够产生干涉、衍射现象，还能够发生反射、折射现象6电磁波可以脱离“波源”独立存在电磁波发射出去后，即便电磁波停止发射，在空间的电磁波仍能继续传播电磁波与机械波有什么区别呢？提示：(1)机械波只能在介质中传播，传播速度由介质决定，与机械波的频率无关(2)电磁波可以在真空中传播，在介质中传播的速度不仅取决于介质，还与电磁波的频率有关，频率越大，传播速度越小二、电磁场也是物质电磁场是物质存在的基本形态之一1电磁场可以使电荷移动，也就是可以对外做功，所以电磁场具有能量2俄国物理学家列别捷夫测量到光对被照射物的压力，表明电磁场具有与其它物质相互作用的属性一、对麦克斯韦电磁场理论的理解1变化的磁场在空间产生的电场，与自由电荷激发的静电场不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导体、有无闭合电路无关2均匀变化的磁场产生稳定的电场“均匀变化”指的是在相等的时间内磁感应强度的变化量相同，即磁感应强度对时间的变化率恒定3产生电磁波的电磁场，必须是振荡的电磁场，“振荡的”是指周期性变化并且变化是不均匀的即时应用 (即时突破，小试牛刀)1(双选)关于电磁场的理论，下列说法正确的是()a变化的电场周围产生的磁场一定是变化的b变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的c均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的d振荡电场周围产生的磁场也是振荡的解析：选bd.根据麦克斯韦电磁场理论，如果电场的变化是均匀的，产生的磁场就是稳定的；如果电场的变化是不均匀的，产生的磁场就是变化的，故a选项错，b选项正确均匀变化的磁场产生稳定的电场，c选项错振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场，故d选项正确二、电磁波与机械波的比较1电磁波的特点(1)电磁波是横波，在传播方向上任一点e和b随时间按正弦规律变化，e和b彼此垂直且与电磁波的传播方向垂直(2)电磁波的传播速度vf，在真空中的传播速度等于光速(3)电磁场贮存电磁能电磁波的发射过程就是辐射能量的过程(4)麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，测出了波长和频率，证实了真空中传播速度等于光速，验证了电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉等现象2电磁波与机械波的相同点和不同点机械波在介质中的传播速度由介质决定，与机械波的频率无关电磁波在介质中的传播速度不仅取决于介质，还与电磁波的频率有关，频率越大，传播速度越小电磁波本身是一种物质，所以电磁波的传播不像机械波需要别的物质作为介质机械波不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是3108 m/s.电磁波与机械波也有相同之处，两者都是周期性的，都是传播能量的过程，vf关系式都适用即时应用 (即时突破，小试牛刀)2(单选)以下关于机械波与电磁波的说法中，不正确的是()a机械波与电磁波本质上是一致的b机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关c机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波d它们都可发生干涉、衍射现象解析：选a.机械波与电磁波产生的根源不同，是由不同的运动形成的，产生的本质也不同，a错误，b、c、d正确故选a.麦克斯韦电磁场理论(单选)关于电磁场理论，下列说法中正确的是()a在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场b在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场c均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场d周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场解析麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的电场产生磁场；变化的磁场产生电场根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围才产生磁场，所以a错而非均匀变化的电场产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，所以b、c错答案d不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场，但如果电场是均匀变化的，产生的磁场是恒定的；如果电场是周期性(振荡)变化的，产生的磁场将是同频率的周期性(振荡)变化的磁场，反之也成立 电磁波与机械波的区别(单选)电磁波和声波相比较，下列说法不正确的是()a电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质b由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大c由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大d电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关思路点拨 波速公式形式相同，但波速不同，故波长与频率不同，传播过程中频率不变解析此题考查电磁波和声波的区别，可从它们的特点上分析，a、b符合物理事实所以正确根据vf，电磁波速度变小，频率不变，波长变小；声波速度变大，频率不变，波长变大，所以c正确电磁波在介质中的速度，与介质有关，也与频率有关，在同一介质中频率越大，波速越小，所以d错误故选d.答案d电磁波和机械波从一种介质进入另一种介质，频率都不变，这是做本题的关键，vf是机械波和电磁波都能用的公式 (双选)下列关于电磁波的说法中正确的是()a只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波b电磁波的传播需要介质c停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在d电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的解析：选cd.要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场