【优化方案】2013年高中物理 第四章 第一节 电磁波的发现 第二节 电磁波谱精品课件 新人教版选修1-1

1、第四章电磁波及其应用第四章电磁波及其应用第四章电磁波及其应用第四章电磁波及其应用第一节电磁波的发现第一节电磁波的发现第二节电磁波谱第二节电磁波谱目标导航目标导航1.了解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的了解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的形成和传播形成和传播(重点难点重点难点)2知道波长、频率和波速的关系知道电知道波长、频率和波速的关系知道电磁波在真空中的传播速度磁波在真空中的传播速度(重点重点)3了解电磁波谱是由无线电波、红外线、了解电磁波谱是由无线电波、红外线、可见光、紫外线、可见光、紫外线、X射线、射线、射线组成的，知射线组成的，知道它们各自的特点与主要应用道它们各自的特点与主要应用新知初

2、探自学导引新知初探自学导引一、伟大的预言一、伟大的预言1变化的磁场产生变化的磁场产生_2变化的电场产生变化的电场产生_电场电场磁场磁场二、电磁波二、电磁波1产生：如果在空间某区域有不均匀变化的产生：如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起变电场，那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化的电场和磁场化的电场和磁场于是，变化的电场和磁于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，这种电场和场交替产生，由近及远地传播，这种电场和磁场的传播是一种磁场的传播是一种_，这就是电磁波，这就是电磁波.波动过程波动

3、过程2传播速度：电磁波可以在真空中传播传播速度：电磁波可以在真空中传播,它它的传播速度等于的传播速度等于_,光也是一种光也是一种_光速光速电磁波电磁波三、赫兹的电火花三、赫兹的电火花物理学家物理学家_用实验证实了电磁波的存在用实验证实了电磁波的存在及麦克斯韦电磁理论的正确性及麦克斯韦电磁理论的正确性赫兹赫兹想一想想一想1手机发射的是电磁波还是机械波？手机发射的是电磁波还是机械波？提示：提示：是电磁波是电磁波因为手机信号能在真空中因为手机信号能在真空中传播传播四、波长、频率和波速四、波长、频率和波速1概念概念(1)在波的传播在波的传播,凸起的最高处凸起的最高处,叫做叫做_凹下的最低处叫做凹下的最

4、低处叫做_相邻的两个波峰相邻的两个波峰(或波谷或波谷)的距离叫的距离叫_(2)在一秒内所通过波峰或波谷的在一秒内所通过波峰或波谷的_叫叫波的频率波的频率(3)波的传播快慢用波的传播快慢用_来表示来表示波峰波峰波谷波谷波长波长次数次数波速波速2波长、频率和波速的关系波长、频率和波速的关系波长、频率和波速三者的关系式为波长、频率和波速三者的关系式为_，即，即cf.3电磁波在真空中传播的速度为电磁波在真空中传播的速度为c_m/s.波速波长波速波长频率频率3.00108五、电磁波谱五、电磁波谱按电磁波的按电磁波的_或或_大小的顺序把大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱它们排列成谱，叫做电磁波谱按波长

5、由大按波长由大到小的顺序到小的顺序,它们分别是它们分别是:无线电波、无线电波、_、可见光、可见光、_、_和和_波长波长频率频率红外线红外线紫外线紫外线X射线射线射线射线六、电磁波的能量六、电磁波的能量1电磁波具有能量，电磁波是电磁波具有能量，电磁波是_存在存在的一种形式的一种形式2微波炉的工作应用了一种电磁波微波炉的工作应用了一种电磁波_，食物中的水分子在微波的作用下，食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高加剧了热运动，内能增加，温度升高物质物质微波微波七、太阳辐射七、太阳辐射1.太阳光中含有可见光、太阳光中含有可见光、_、_、X射线、射线、射线、无线电波射线、无线电波2

6、辐射的能量主要集中在辐射的能量主要集中在_、_和和_三个区域内三个区域内.眼睛正好接收眼睛正好接收_这个区域的辐射这个区域的辐射红外线红外线紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线紫外线紫外线可见光可见光想一想想一想2太阳光是包含各种颜色的白光太阳光是包含各种颜色的白光为什么为什么清晨和傍晚的时候，我们看到太阳发红呢？清晨和傍晚的时候，我们看到太阳发红呢？提示：提示：清晨或傍晚时，太阳光几乎平行于地清晨或傍晚时，太阳光几乎平行于地平面，穿过的大气层最厚平面，穿过的大气层最厚,波长较短的蓝光、波长较短的蓝光、紫光等侧向散射较多紫光等侧向散射较多,剩下波长较长的红光、剩下波长较长的红光、橙光透过大气射

7、入我们的眼睛，所以看起来橙光透过大气射入我们的眼睛，所以看起来太阳就是红色的了太阳就是红色的了当天空中有云块时，云块为阳光所照射，也当天空中有云块时，云块为阳光所照射，也呈红色，从而形成了朝霞和晚霞呈红色，从而形成了朝霞和晚霞而正午时而正午时大气层最薄，散射不多，因此阳光仍然呈白大气层最薄，散射不多，因此阳光仍然呈白色色要点探究讲练互动要点探究讲练互动对电磁场理论的理解对电磁场理论的理解学案导引学案导引1麦克斯韦电磁场理论的两个核心是什么？麦克斯韦电磁场理论的两个核心是什么？2什么样的电磁场才能形成电磁波？什么样的电磁场才能形成电磁波？1电磁场的产生电磁场的产生(1)变化的磁场产生电场变化的磁

8、场产生电场(如图如图411甲所示甲所示),这是电磁场理论的核心之一在变化的磁场这是电磁场理论的核心之一在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里将会产生感应电中放一个闭合电路，电路里将会产生感应电流，这是法拉第发现的电磁感应现象麦克流，这是法拉第发现的电磁感应现象麦克斯韦认为：斯韦认为：这个现象的实质是变化的磁场周这个现象的实质是变化的磁场周围产生电场，也正是由于这个电场的产生使围产生电场，也正是由于这个电场的产生使得放在它里面的闭合电路出现电流得放在它里面的闭合电路出现电流(如图乙所如图乙所示示)这是一种普遍存在的现象，就算闭合电这是一种普遍存在的现象，就算闭合电路不存在，电场也照样产生，而闭合电

9、路的路不存在，电场也照样产生，而闭合电路的作用只是用来显示电场的存在作用只是用来显示电场的存在图图411(2)变化的电场产生磁场，这是电磁场理论的变化的电场产生磁场，这是电磁场理论的核心之二这个假设没有直接的实验做基础核心之二这个假设没有直接的实验做基础,它出于麦克斯韦对自然规律的洞察力，是一它出于麦克斯韦对自然规律的洞察力，是一个大胆而且富有创造性的假设自然规律有个大胆而且富有创造性的假设自然规律有着和谐美和对称美着和谐美和对称美根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候,不仅导体中的电流会产生磁场，而且在电容不仅导体中的电流会产生磁场，而且在电容器两极板间

10、变化着的电场器两极板间变化着的电场(极板上的电荷量不极板上的电荷量不断改变造成电场变化断改变造成电场变化)周围也会产生磁场周围也会产生磁场2对麦克斯韦电磁场理论的理解对麦克斯韦电磁场理论的理解(1)恒定的电场不产生磁场；恒定的电场不产生磁场；(2)恒定的磁场不产生电场；恒定的磁场不产生电场；(3)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场；场；(4)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；场；(5)如果在空间某处有周期性变化的电场，就如果在空间某处有周期性变化的电场，就在空间产生周期性变化的磁场；这个周期性在空间产生周期性变化

11、的磁场；这个周期性变化的磁场又会引起新的周期性变化的电场变化的磁场又会引起新的周期性变化的电场,如此下去，变化的电场和磁场交替产生，从如此下去，变化的电场和磁场交替产生，从而形成由近至远传播的电磁波而形成由近至远传播的电磁波某电路中电场随时间变化的图象如图某电路中电场随时间变化的图象如图412所示，能发射电磁波的电场是所示，能发射电磁波的电场是()图图412例例1【关键提醒关键提醒】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)均匀变化的电场均匀变化的电场(磁场磁场)产生恒定的磁场产生恒定的磁场(电电场场)(2)非均匀变化的电场非均匀变化的电场(磁场磁场)产生变化的磁场产生变化的磁场(

12、电场电场)【精讲精析精讲精析】变化的电场可产生磁场，产变化的电场可产生磁场，产生磁场的性质是由电场的变化情况决定的生磁场的性质是由电场的变化情况决定的均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场同频率的振荡磁场A中电场不随时间变化中电场不随时间变化,不会产生磁场不会产生磁场B和和C中电场都随时间做均匀变化，在周围空中电场都随时间做均匀变化，在周围空间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发电场，所以不能激起电磁波电场，所以不能激起电磁波D中是

13、一振荡中是一振荡电场，它将在周围空间产生振荡的磁场，振电场，它将在周围空间产生振荡的磁场，振荡的磁场又产生振荡的电场，从而形成一个荡的磁场又产生振荡的电场，从而形成一个不可分割的统一体，即电磁场，它由近及远不可分割的统一体，即电磁场，它由近及远的传播即为电磁波的传播即为电磁波故选项故选项D正确正确【答案答案】D变式训练变式训练1关于电磁场理论关于电磁场理论,下列说法正确的是下列说法正确的是()A在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场产生电场B在变化的电场周围一定产生变化的磁场，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变化的磁

14、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均匀变化均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场的磁场D周期性变化的电场周围一定产生周期性周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场变化的磁场解析：选解析：选D.根据麦克斯韦电磁场理论，只有根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场故选化的磁场故选D.学案导引学案导引1电磁波的波速、频率和波长具备怎样的电磁波的波速、频率和波长具备怎样的关系？关系？2电磁波的传播速度由哪些因素决定？电磁波的传播速度

15、由哪些因素决定？电磁波的特点电磁波的特点1电磁波传播时不需要介质，机械波传播电磁波传播时不需要介质，机械波传播必须在介质中传播必须在介质中传播2电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射现象，也能发生反射、吸收、折射等现象射现象，也能发生反射、吸收、折射等现象.它是物质存在的一种形式，也是能量传递的它是物质存在的一种形式，也是能量传递的一种方式一种方式4在真空中传播时，不同频率的电磁波的在真空中传播时，不同频率的电磁波的传播速度相同，都等于光速，即传播速度相同，都等于光速，即vc3.00108m/s.特别提醒：特别提醒：(1)电磁波在介质中的传播速度小电磁波在介质中

16、的传播速度小于在真空中的传播速度，在一般计算中认为于在真空中的传播速度，在一般计算中认为电磁波在空气中的传播速度与真空中的传播电磁波在空气中的传播速度与真空中的传播速度相等速度相等(2)机械波和电磁波的频率取决于波源，从机械波和电磁波的频率取决于波源，从一种介质进入另一种介质时一种介质进入另一种介质时,波的频率不变波的频率不变例例2在真空中传播的波长为在真空中传播的波长为15m的电磁波的电磁波,进入某一介质中传播时，若传播速度为进入某一介质中传播时，若传播速度为2108m/s,该电磁波在介质中的波长是多少该电磁波在介质中的波长是多少?【关键提醒关键提醒】解答本题的关键是知道电磁解答本题的关键是

17、知道电磁波从一种介质进入另一种介质时频率不变化波从一种介质进入另一种介质时频率不变化.【答案答案】10m【规律方法规律方法】解这类问题的方法解这类问题的方法(1)掌握电磁波的传播速度公式掌握电磁波的传播速度公式vf.(2)电磁波从一种介质进入另一种介质时，频电磁波从一种介质进入另一种介质时，频率不发生变化，波速发生变化，波长也发生率不发生变化，波速发生变化，波长也发生变化变化变式训练变式训练2(2012广东学业水平考试广东学业水平考试)关于电磁波，关于电磁波，下列说法正确的是下列说法正确的是()A所有电磁波的频率相同所有电磁波的频率相同B电磁波只能在真空中传播电磁波只能在真空中传播C电磁波在任

18、何介质中的传播速度相同电磁波在任何介质中的传播速度相同D电磁波在真空中的传播速度是电磁波在真空中的传播速度是3.0108m/s答案：答案：D学案导引学案导引1电磁波谱按频率或波长排列的顺序是怎电磁波谱按频率或波长排列的顺序是怎样的？样的？2不同电磁波各有什么用途？不同电磁波各有什么用途？电磁波谱及应用电磁波谱及应用下面列出一些医疗器械的名称和这些下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象请将相应的字母填写器械运用的物理现象请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上在运用这种现象的医疗器械后面的空格上(1)X光机光机_；(2)紫外线灯紫外线灯_；例例3(3)理疗医用理疗医用“

19、神灯神灯”照射伤口，可使伤口愈合照射伤口，可使伤口愈合得较好这里的得较好这里的“神灯神灯”是利用是利用_A光的全反射光的全反射B紫外线具有很强的荧光作用紫外线具有很强的荧光作用C紫外线具有杀菌消毒作用紫外线具有杀菌消毒作用DX射线具有很强的贯穿能力射线具有很强的贯穿能力E红外线具有显著的热作用红外线具有显著的热作用F红外线波长较长，易发生衍射红外线波长较长，易发生衍射【关键提醒关键提醒】熟记各种电磁波的特点和应熟记各种电磁波的特点和应用是解题的关键用是解题的关键【精讲精析精讲精析】(1)X光机是用来透视人的体光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透能力的电内器官的，因此需要具有较强穿

20、透能力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了此采用了X射线射线(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用(3)“神灯神灯”又称红外线灯，主要是用于促进又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应局部血液循环，它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热，血液循环加快使人体局部受热，血液循环加快【答案答案】(1)D(2)C(3)E变式训练变式训练3(2012上海学业水平模拟上海学业水平模拟)现代军事行动现代军事行动中，士兵都佩戴有

21、中，士兵都佩戴有“红外夜视仪红外夜视仪”，以便在夜，以便在夜间也能清楚地看清目标间也能清楚地看清目标,这主要是因为这主要是因为()A“红外夜视仪红外夜视仪”发射出强大的红外线，照发射出强大的红外线，照射被视物体射被视物体B.一切物体均不停地辐射红外线一切物体均不停地辐射红外线C.一切高温物体不停地辐射红外线一切高温物体不停地辐射红外线D.“红外夜视仪红外夜视仪”发射出发射出射线，放射物体受射线，放射物体受到激发而发出红外线到激发而发出红外线解析：选解析：选B.一切物体都不停地向外辐射红外一切物体都不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同采用线，不同物体辐射出来的红外线不同采用红外线接

22、收器，可以清楚地分辨出物体的形红外线接收器，可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，而不受白天和夜晚的影响状、大小和位置，而不受白天和夜晚的影响.选项选项B正确正确热点示例创新拓展热点示例创新拓展机械波和电磁波的比较机械波和电磁波的比较 电磁波和机械波不同：机械波的传播速度与电磁波和机械波不同：机械波的传播速度与介质有关，电磁波的传播速度与介质和电磁介质有关，电磁波的传播速度与介质和电磁波的频率均有关波的频率均有关(1)在同一均匀介质中传播时，机械波的传播在同一均匀介质中传播时，机械波的传播速度相同；在同一均匀介质中频率不同的电速度相同；在同一均匀介质中频率不同的电磁波传播速度不同，频率越高波速越小，频磁波传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大，当波从一种介质进入另一率越低波速越大，当波从一种介质进入另一种介质时频率不变种介质时频率不变(2)在不同的介质中传播时