13.4 电磁波的发现及应用 导学案（含答案）-2022-2023学年高二物理上学期（人教版2019必修第三册）

13.4电磁波的发现及应用预习案预习目标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.了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性．3.理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程．4.了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率预习内容预习教材119~123页，思考下列问题：1.如何理解麦克斯韦电磁场理论？2.电磁波有哪些特点？预习检测1.变化的和变化的交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场。变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的在空间的传播称为电磁波。波峰与波谷:在一列水波中,凸起的_______叫作波峰;凹下的_______叫作波谷。2.电磁场理论预言了什么（）A.预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场B.预言了变化的电场能够在周围空间产生磁场C.预言了电磁波的存在,电磁波在真空中的传播速度为光速D.预言了电能够产生磁,磁能够产生电3.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4.对于声波和电磁波的比较,下面说法中正确的是（）A.它们都能发生反射现象B.声音是由物体振动产生的,电磁波是由变化的电磁场产生的C.光是一种电磁波,B超利用的是声波D.它们都能在真空中传播探究案学习目标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.了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性．3.理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程．4.了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率课堂探究考点：一、电磁场两个基本观点a、变化的磁场产生电场b、变化的电场产生磁场电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场如右图,交流电产生了周期变化的磁场,上面的线圈中产生电流使灯泡发光讨论:如果用不导电的塑料线绕制线圈,线圈中还有电流电场吗?有电场,无电流线圈不存在时,线圈所处的空间还有电场吗?有若改成恒定的直流电,还有电场吗?无麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,跟闭合电路是否存在无关,导体环只是用来显示电流的存在说明:在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的(涡旋电场)电磁场理论的核心之二:变化的电场产生磁场麦克斯韦假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场根据麦克斯韦理论,在给电容器充电的时候,不仅导体中的电流要产生磁场,而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场理解:(1)电场均匀变化产生稳定磁场(2)非均匀变化产生变化磁场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电场和磁场的变化关系二、电磁波麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。电磁波的特性：a、不需要传播介质，可以在真空中传播。b、传播速度等于光速。c、光是一种电磁波。麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。赫兹的电火花现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。三、电磁波谱1.波峰与波谷:在一列水波中,凸起的最高处叫作波峰;凹下的最低处叫作波谷。2.波长、频率与波速:如图邻近的两个波峰(或波谷)的距离叫作波长,波长用符号λ来表示;波的频率是在1s内有多少次波峰(或波谷)通过,频率用符号f来表示;波速是用来描述波传播快慢的物理量,波速用符号c来表示。3.波速、波长、频率三者之间的关系:c=λf,其中c=3×108m/s。4.电磁波谱:按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来。电磁波谱的分类及应用四、电磁波的能量电磁波有能量。电磁波是一种物质存在的形式。例：微波炉，食物增加的能量是微波给的。电磁波具有能量，电磁波是一种物质太阳辐射能大部分集中在可见光和红外线、紫外线区域。如图所示：典例精析LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是()A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大变式训练(多选)下列现象中，能表明电和磁有联系的是()A．摩擦起电B．两块磁铁相互吸引或排斥C．小磁针靠近通电导线时偏转D．磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流随堂检测1．下列关于电磁场的说法正确的是（）A.电磁场的本质是电场B.电磁场的本质是磁场C.电磁场是电场和磁场的统称D.电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体2．麦克斯韦电磁场理论告诉我们（）A.任何电场周围都要产生磁场B.任何变化的电场都要在周围空间产生变化的磁场C.任何变化的电场都要在周围空间产生恒定的磁场D.周期性变化的电场要在周围空间产生周期性变化的磁场3．关于电磁场理论，下列描述正确的是（）A.变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波B.静止的电荷能够在周围空间产生稳定的磁场C.稳定的磁场能够在周围空间产生稳定的电场D.均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场4．以下有关在真空中传播的电磁波的说法正确的是（）A.频率越大，传播的速度越大B.频率不同，传播的速度相同C.频率越大，其波长越大D.频率不同，传播速度也不同本课小结参考答案预习检测电场磁场电磁场最高处最低处CCD4.ABC课堂探究考点典例精析【解析】本题考查各物理量发生变化的判断方法．由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板的带电情况，可分两种情况讨论：(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C对，A错；(2)若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B对，由楞次定律可判定D对．故正确答案为BCD变式训练【解析】开关S处于闭合状态时，电流稳定，又因L电阻可忽略，因此电容器C两极板间电压为0，所带电荷量为0，S断开的瞬间，D灯立即熄灭，L、C组成的振荡电路开始振荡，由于线圈的自感作用，此后的T4时间内，线圈给电容器充电，电流方向与线圈中原电流方向相同，电流从最大逐渐减为0，而电容器极板上电荷量则由0增为最大，根据电流流向，此T4时间里，电容器下极板b带正电，所以此随堂检测1.【解答】电磁场是周期性变化的电场和磁场交替产生而形成的不可分离的统一体。故选：D2.【解答】变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场；均匀变化的电（磁）场只能产生恒定不变的磁（电）场，周期性变化的电（磁）场要在周围空间产生周期性变化的磁（电）场。故选：D3.【解答】A对：根