2019-2020学年高中物理 第四章 电磁波及其应用 一 电磁波的发现课件 新人教版选修1-1

一、电磁波的发现情景导入学习目标预览电磁波是如何被发现的？电报、无线电、广播及无线通信等科技，又是如何走入我们的生活，然后革命性地改变着我们的生活的？生活中，我们又该如何与电磁波“和平相处”？1.理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场．2．了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场，了解电磁场在空间传播形成电磁波．3．了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献．体会两位科学家研究物理问题的思想方法.01课前自主梳理02课堂合作探究03课后巩固提升[课时作业]一、伟大的预言1．变化的磁场产生电场(1)在变化的磁场中如果有闭合的回路，由于产生了感应电流，表明变化的磁场产生了．(2)变化的磁场中如不放闭合回路，也同样要在空间产生．2．变化的电场产生磁场如果在空间有变化的电场，那么这个变化的电场也会产生．磁通量的变化电场电场磁场[判断](1)电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场．()(2)变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场．()(3)变化的电场周围一定产生变化的磁场．()×√×二、电磁波及赫兹的电火花1．电磁波(1)变化的电场和磁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，这就是电磁波．(2)电磁波是一种特殊的，可以在真空中传播，它的传播速度等于光速．(3)光也是一种．2．赫兹的电火花这种实验现象证实了电磁波的存在及麦克斯韦的电磁理论的．波动过程物质电磁波正确性[思考]电磁波与以前学过的机械波(如声波)是同一性质的波吗？提示：不是，这两种波产生的机理不同，不是同一性质的波．如机械波不能在真空中传播，而电磁波却可以．要点一对麦克斯韦电磁理论的理解19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦总结前人对电磁规律的研究成果，建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波的存在，其主要内容为：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．要正确理解这个理论需要明确以下几点：(1)变化的磁场产生电场：均匀变化的磁场产生稳定的电场，周期性变化的振荡磁场能产生同周期性变化的振荡电场，这条理论的基础是法拉第的电磁感应现象．(2)变化的电场产生磁场：均匀变化的电场产生稳定的磁场，周期性变化的振荡电场产生同频率的振荡磁场，这一条是麦克斯韦的一个伟大的预言．(3)不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场．(4)变化的电场和磁场相互联系，形成一个统一的场，就是电磁场，而电磁场由近及远地向周围空间传播形成电磁波．(5)电场、磁场的变化关系：[例1](多选)下列说法中正确的是()A．变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)一定是变化的B．变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)一定是稳定的C．周期性变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)一定是周期性变化的D．周期性变化的电场(或磁场)一定可以产生电磁波[解析]均匀变化的电场(或磁场)产生稳定的磁场(或电场)；周期性变化的电场(或磁场)产生周期性变化的磁场(或电场)，周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互联系着形成统一的电磁场，由近及远地传播出去就形成了电磁波，可见C和D正确．[答案]CD1．下列说法中符合麦克斯韦电磁场理论的是()A．在电场的周围一定产生磁场B．在磁场的周围一定产生电场C．变化的磁场一定产生电场D．变化的电场一定产生变化的磁场解析：由麦克斯韦的电磁场理论可知，稳定的电场(磁场)不产生磁场(电场)，变化的电场(磁场)产生磁场(电场)，均匀变化的电场(磁场)产生稳定的磁场(电场)，非均匀变化的电场(磁场)产生变化的磁场(电场)，所以C项对．答案：C要点二电磁波与机械波的区别与联系1．区别(1)电磁波是横波，机械波有横波和纵波两大类．(2)电磁波的速度远大于机械波(例如，在真空中电磁波的速度等于光速，声速只有340m/s)．(3)电磁波的传播不一定需要介质(真空中也能传播)，机械波的传播必须有介质．(4)电磁波向外传播的是电磁能，机械波传播的是机械能．2．联系(1)都能发生反射、衍射和干涉等现象．(2)都可以传递能量．[例2](多选)比较电磁波和机械波，下列说法正确的是()A．电磁波可以在真空中传播，机械波的传播要依赖于介质B．电磁波和声波都是纵波C．电磁波是横波D．电磁波在有的介质中是横波，在有的介质中是纵波[解析]电磁波传播不一定需要介质，真空中也能传播，机械波传播必须有介质，电磁波是横波，机械波有横波和纵波两大类．[答案]AC2．(多选)电磁波和声波相比较，下列说法正确的是()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v＝λf，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．答案：ABC[随堂训练]1．下列说法中正确的是()A．电磁感应现象是奥斯特发现的B．建立完整的电磁场理论的科学家是法拉第C．最早预见到电磁波存在的科学家是赫兹D．赫兹最早用实验证实电磁波的存在解析：电磁感应现象是法拉第发现的，所以选项A错；麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并最早预见了电磁波的存在，故选项B、C错；赫兹最早用实验证实了电磁波的存在，故选项D正确．答案：D2．关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是()A．电场产生磁场，磁场产生电场B．变化的电场产生变化的磁场C．恒定电流周围不产生磁场D．变化的磁场产生电场解析：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，所以选项A、B错误，选项D正确；恒定电流在周围产生稳定的磁场，所以选项C错误．答案：D3．(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是()A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B．电磁波在任何介质中的传播速度都等于光速C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短D．电磁波不能产生干涉、衍射现象解析：电磁波只有在真空中的传播速度才等于光速，而在其他介质中的传播速度均小于光速，即当电磁波由真空进入介质传播时，频率不变，波长变短，波速变小．电磁波与其他波一样具有干涉、衍射等波的特性．故选A、C.答案：AC4．(多选)在空间某处存在一个变化的磁场，下列说法正确的是()A．在变化的磁场周围一定能产生变化的电场B．在磁场中放一个闭合线圈，线圈里一定有感应电流C．在磁场中放一个闭合线圈，线圈里不一定有感应电流D．变化的磁场周围产生电场，跟闭合线圈的存在与否无关解析：均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，A错．在磁场中放置一个闭合线圈，如果穿过线圈的磁通量没有变化，则不会产生感应电动势，也就不会有感应电流，B错，C对．变化的磁场周围一定产生电场，与是否存在线圈无关，D对．答案：CD5．某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是()解析：变化的电场可产生磁场，产生的磁场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，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场．图A中电场不随时间变化，不会产生磁场．图B和图C中电场都随时间做均匀的变化，在周围空间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发电场，所以不能激起电磁波．图D中是一振荡的电场，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，从而形成一个不可分割的统一体，即电磁场，它的由近及远的传播即为电磁波．答案：D