高中物理第三章电磁场与电磁波初步4.电磁波的发现及其应用课件教科版必修第三册

4.电磁波的发现及其应用必备知识·自主学习关键能力·合作探究随堂演练·自主检测课

标

要

求思

维

导

图1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义．2．知道电磁波产生的原理，并通过电磁波体会电磁场的物质性．知道电磁波波速、波长和频率的关系．3．了解赫兹的实验及其意义．4．认识电磁波谱，知道各种不同电磁波按波长或频率的排列顺序．5．通过实例，了解电磁波的应用及其带来的影响

必备知识·自主学习一、电磁场1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场能够在周围空间产生________．(2)变化的电场能够在周围空间产生________．2．电磁场：________的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场．电场磁场变化二、电磁波和电磁波谱电磁波的应用1．电磁波：________的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远传播，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波．2．电磁波的实验证实：________通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁波的速度等于光速，证明了电磁波能够产生反射、折射、干涉、衍射等现象，证实了麦克斯韦的电磁场理论．3．电磁波的速度(1)电磁波的波长、频率、波速的关系：c＝________．(2)在真空中，电磁波的速度c＝________m/s.变化赫兹λf3.0×1084．电磁波谱(1)定义：按________(或________)的顺序把所有电磁波排列起来，称之为电磁波谱．(2)电磁波谱的排列：按波长由长到短依次为：________、红外线、________、紫外线、X射线、________．5．电磁波的应用(1)利用电磁波传递信息．(2)利用电磁波的能量．波长频率无线电波可见光γ射线[导学1](1)均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场．(2)周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场．

[导学2]不同频率的电磁波性质不同，用途也不同，无线电波由振荡电路产生，主要用于通讯，红外线的热作用较好，紫外线的化学作用较好，X射线的穿透能力较强，γ射线的穿透能力更强．关键能力·合作探究探究点一对麦克斯韦电磁场理论的理解导学探究电子感应加速器就是用来获得高速电子的装置，其基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电磁铁线圈中通入变化的电流，真空室中的带电粒子就会被加速，其速率会越来越大．请思考：带电粒子受到什么力的作用而被加速？提示：电荷受到感生电场的电场力作用做加速运动．归纳总结1.对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场2.对电磁场的理解(1)电磁场的产生：振荡电场产生同频率的振荡磁场，振荡磁场产生同频率的振荡电场，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场一环套一环，如图所示．(2)电磁场并非简单地将电场、磁场相加，而是形成相互联系、不可分割的统一整体．在电磁场示意图中，电场和磁场在空间相互激发时，相互垂直，以光速c在空间传播．典例示范例1关于电磁场理论，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均匀变化的磁场D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场答案：D解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，D正确．素养训练1

(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是(

)A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场B.工作时的电磁打点计时器周围必有磁场和电场C．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直答案：ABD解析：教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器周围会产生振荡磁场和电场，故A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，C错误；电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，D正确．素养训练2

(多选)如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，下列判断正确的是(

)A．甲图能产生电场，不能产生电磁波B．乙图能产生电场，不能产生电磁波C．丙图能产生电场，不能产生电磁波D．丁图能产生电场，也能产生电磁波答案：BD解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故乙、丙、丁都可以产生电场；均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故丙、丁可以产生电磁波．B、D正确．探究点二电磁波的特性及应用导学探究电视、雷达和手机都是通过电磁波传递信息的，请你从它们自身是否是发射端或接收端来看，它们有什么不同？提示：电视仅仅是接收端，它接收来自电视台的无线电信号；雷达自身发射信号，遇到障碍物反射回来，通过接收反射波来确定物体的位置，因此雷达既是发射端又是接收端．手机接收来自基站的信号，同时它又向基站发射信号，它既是接收端也是发射端．归纳总结1.各种电磁波的共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义．(2)都遵守公式c＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108m/s.(3)它们的传播都不需要介质．(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．2．电磁波的传输电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输．电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大．3．电磁波的应用实例——电磁波通信随着计算机网络的发展和智能手机的出现，负责通话的电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络．移动电话的主要业务也已经发展成为以互联网为基础的信息服务．人们可以通过接入互联网的手机看电影、聊天、购物、查阅资料、视频通话．这些信息都是通过电磁波来传递的．典例示范例2关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是(

)A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同答案：B解析：电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，A错误；手机在通话时，涉及的波既有电磁波又有声波，B正确；太阳光中的可见光的传播速度远大于医院“B超”中的超声波的传播速度，C错误；遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长，D错误．素养训练3

(多选)下列说法中正确的是(

)A．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的B．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应C．常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来摇控电视机D．遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征答案：AD解析：北斗导航系统是利用电磁波工作的，A正确；微波炉能快速加热食物是因为食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加，不是利用红外线具有显著的热效应，B错误；常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，C错误；遥感技术中利用红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征，D正确．素养训练4

(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(

)A．波长不同的电磁波在本质上完全相同B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C．电磁波谱的频带很宽D．电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄答案：AC解析：电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已．其中波长最长的波跟波长最短的波之间频率相差1×1020倍．随堂演练·自主检测1．第一位提出“光本身也是一种电磁波”的科学家是(

)A．赫兹

B．法拉第C．麦克斯韦

D．爱因斯坦答案：C解析：建立完整电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而赫兹证实了电磁波的存在，法拉第首次提出场的概念，并发现电磁感应现象，爱因斯坦提出相对论；故C正确，A、B、D错误．2．在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率大小关系是(

)A．红外线的频率最大，可见光的频率最小B．伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小C．可见光的频率最大，红外线的频率最小D．伦琴射线的频率最大，可见光的频率最小答案：B解析：在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从大到小的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线．3．电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱，如图所示．下列说法正确的是(

)A．移动电话使用可见光进行Wi－Fi联网B．冷物体的红外辐射比热物体的红外辐射强C．紫外线具有的能量足以破坏细胞核中的物质D．X射线的频率比γ射线的频率高答案：C解析：移