2019_20學(xué)年高考物理主題3電磁場(chǎng)與電磁波初步5電磁波的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用課件（必修）.pptx

5 電磁波的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用,主題3 電磁場(chǎng)與電磁波初步,學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求,物理觀念： 1.了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，了解電磁波的產(chǎn)生機(jī)理. 2.知道電磁波的特點(diǎn)，知道電磁場(chǎng)的物質(zhì)性. 3.了解電磁波的應(yīng)用及其帶來的影響. 4.知道光是一種電磁波，知道光的能量的不連續(xù)性. 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任： 1.了解麥克斯韋在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻(xiàn)，體會(huì)其研究物理問題的方法. 2.了解電磁波在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用，激發(fā)熱愛科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的熱情.,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,自主預(yù)習(xí),達(dá)標(biāo)檢測(cè),課時(shí)對(duì)點(diǎn)練,預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),注重雙基 強(qiáng)化落實(shí),重點(diǎn)探究,啟迪思維 探究重點(diǎn),自主預(yù)習(xí),一、麥克斯韋偉大的預(yù)言,1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng) (1)在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合的電路，由于穿過電路的 ，電路里會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流.這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是變化的磁場(chǎng)在空間產(chǎn)生了 . (2)即使在變化的磁場(chǎng)中沒有閉合電路，也同樣要在空間產(chǎn)生 . 2.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng) 變化的電場(chǎng)也相當(dāng)于一種電流，也在空間產(chǎn)生 ，即 的電場(chǎng)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng).,磁通量發(fā)生變化,電場(chǎng),電場(chǎng),磁場(chǎng) 變化,1.電磁波的產(chǎn)生：如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在空間引起周期性變化的 ；這個(gè)變化的磁場(chǎng)又會(huì)引起新的_ 于是，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地傳播. 這樣由近及遠(yuǎn)地傳播，就形成 . 2.特點(diǎn) (1)電磁波 在真空中傳播. (2)電磁波的傳播速度等于 . (3)光在本質(zhì)上是一種 . (4)光是以 形式傳播的一種電磁振動(dòng).,二、電磁波,變化的電場(chǎng),電磁場(chǎng),電磁波,磁場(chǎng),可以,光速,電磁波,波動(dòng),3.電磁波的波速 (1)波速、波長、頻率三者之間的關(guān)系：波速 . 電磁波的波速c與波長、頻率f的關(guān)系是c . (2)電磁波在真空中的傳播速度c .,波長 頻率,f,3.00108 m/s,1.按電磁波的 或 大小的順序把它們排列成譜，叫做電磁波譜. 2.不同波長電磁波的特性 (1)無線電波 波長大于 mm(頻率小于300 GHz)的電磁波是無線電波.無線電波用于_ 和 .,三、電磁波譜,波長 頻率,1,通信,廣播,(2)紅外線 紅外線是一種光波，它的波長比無線電波的波長 ，比可見光 . 所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射 .我們看不見紅外線. 利用 可以在飛機(jī)或人造衛(wèi)星上勘測(cè)地?zé)?、尋找水源、監(jiān)視森林火情、預(yù)報(bào)風(fēng)暴和寒潮. (3)可見光 可見光的波長在400760 nm之間.,短,長,強(qiáng),紅外線遙感,(4)紫外線 波長范圍在5370 nm的電磁波是紫外線.可以利用紫外線 .人體接受適量的紫外線照射，能促進(jìn) 的吸收，改善身體健康.在紫外線的照射下，許多物質(zhì)會(huì)發(fā)出 ，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)可以設(shè)計(jì)防偽措施. (5)X射線和射線 波長比紫外線更 的電磁波就是X射線和射線.X射線對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會(huì)引起生物體的病變.X射線能夠穿透物質(zhì)，可以用來_ . 波長最 的電磁波是射線，它具有更高的能量.在醫(yī)學(xué)上可以治療某些癌癥，還可用于探測(cè)金屬部件內(nèi)部的 .,滅菌消毒,鈣,熒光,短,體內(nèi)部器官,檢查人,短,缺陷,即學(xué)即用,判斷下列說法的正誤. (1)變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)，但變化的電場(chǎng)不能產(chǎn)生磁場(chǎng).( ) (2)電磁波在空氣中可以傳播，在真空中不能傳播.( ) (3)光在真空中的速度與電磁波在真空中的速度相同，光是一種電磁波. ( ) (4)無線電波、可見光、紅外線、紫外線都屬于電磁波.( ),重點(diǎn)探究,一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng) 如圖1所示，麥克斯韋認(rèn)為在變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路(導(dǎo)體環(huán))是否存在無關(guān).導(dǎo)體環(huán)的作用只是用來顯示電流的存在.,圖1,注意：在變化的磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的；而靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是不閉合的.,2.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng) 根據(jù)麥克斯韋理論，在給電容器充電的時(shí)候，不僅導(dǎo)體中的電流要產(chǎn)生磁場(chǎng)，而且在電容器兩極板間變化著的電場(chǎng)周圍也要產(chǎn)生磁場(chǎng).(如圖2所示).,圖2,3.小結(jié) (1)變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)也在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng). (2)均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng). (3)振蕩的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩的電場(chǎng)，振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場(chǎng). (4)周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互聯(lián)系，形成一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)，就是電磁場(chǎng)，而電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地向周圍空間傳播形成電磁波.,例1 (多選)關(guān)于電磁場(chǎng)理論的敘述正確的是 A.變化的磁場(chǎng)周圍一定存在著電場(chǎng)，與是否有閉合電路無關(guān) B.周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率變化的電場(chǎng) C.變化的電場(chǎng)和穩(wěn)定的磁場(chǎng)相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)，即電磁場(chǎng) D.電場(chǎng)周圍一定存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定存在電場(chǎng),解析 變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，當(dāng)電場(chǎng)中有閉合回路時(shí)，回路中有電流，若無閉合回路，電場(chǎng)仍然存在，A正確； 若形成電磁場(chǎng)必須有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，B對(duì)，C、D錯(cuò).,二、電磁波,1.電磁波的形成 周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)傳播，形成電磁波. 2.電磁波的特點(diǎn) (1)電磁波的傳播不需要介質(zhì).在真空中傳播速度等于光速c3.00108 m/s. (2)電磁場(chǎng)儲(chǔ)存電磁能，電磁波的發(fā)射過程就是輻射能量的過程. (3)只有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)才能形成電磁波. (4)電磁波是電磁場(chǎng)在空中的傳播，電磁場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)場(chǎng)物質(zhì). (5)電磁波具有波的一切特性，能夠發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象.,3.麥克斯韋電磁理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 赫茲在實(shí)驗(yàn)室研究證實(shí)了電磁波的存在，并且證明了電磁波與光具有相同的性質(zhì)，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論. 4.電磁波波速與波長和頻率的關(guān)系 (1)波長、波速、頻率的概念 在一列水波中，凸起的最高處叫做波峰；凹下的最低處叫做波谷.相鄰的兩個(gè)波峰(或波谷)的距離叫做波長. 在1 s內(nèi)有多少次波峰或波谷通過，波的頻率就是多少. 用來描述波傳播快慢的物理量叫做波速.,(2)波速、波長、頻率之間的關(guān)系： 波速波長頻率 (3)對(duì)于電磁波，用表示電磁波的波長、f 表示頻率、c表示波速，則有cf，電磁波在真空中的傳播速度c3.00108 m/s.,例2 (多選)下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是 A.只要電場(chǎng)和磁場(chǎng)發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波 B.電磁波的傳播需要介質(zhì) C.停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨(dú)立存在 D.電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的,解析 要想產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，變化的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))產(chǎn)生的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))必須是非均勻變化的，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤； 電磁波是物質(zhì)波，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤； 電磁波可以脫離“波源”而獨(dú)立存在，C選項(xiàng)正確； 電磁波具有能量，電磁波傳播的過程，也就是能量的傳播過程，所以D正確.,例3 電磁波在真空中傳播的速度c是3.00108 m/s，有一個(gè)廣播電臺(tái)的頻率f90.0 MHz，這個(gè)電臺(tái)發(fā)射的電磁波的波長為 A.2.70 m B.270 m C.3.00 m D.3.33 m,三、電磁波譜,1.電磁波譜 電磁波譜的順序?yàn)闊o線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線.它們共同構(gòu)成了范圍廣闊的電磁波譜.,2.不同波長的電磁波的比較,例4 下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理現(xiàn)象.請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫在運(yùn)用這種現(xiàn)象的醫(yī)療器械后面的空格上. (1)X光機(jī)，_.,解析 X光機(jī)是用來透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較強(qiáng)穿透力的電磁波，但又不能對(duì)人體造成太大傷害，因此采用了穿透能力比較強(qiáng)又不會(huì)給人體造成太大傷害的X射線，選D.,(2)紫外線燈，_.,解析 紫外線燈主要是用來殺菌的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌作用而非熒光作用，因此選C.,D,C,(3)理療醫(yī)用“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好.這里的“神燈”是利用_. A.光的全反射 B.紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用 C.紫外線具有殺菌消毒作用 D.X射線具有很強(qiáng)的穿透力 E.紅外線具有顯著的熱效應(yīng) F.紅外線波長較長，易發(fā)生衍射,E,解析 “神燈”又稱紅外線燈，主要是用于促進(jìn)局部血液循環(huán)，它利用的是紅外線的熱效應(yīng)，使人體局部受熱，血液循環(huán)加快，因此選E.,四、光的能量,1.光是一種電磁波，光能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和偏振，光具有波的一切特征. 2.普朗克的能量子概念 (1)能量子：普朗克認(rèn)為微觀世界帶電粒子的能量是不連續(xù)的，只能是某一最小能量的整數(shù)倍，當(dāng)帶電粒子輻射或吸收能量時(shí)，也只能以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地吸收或輻射，這樣的一份最小能量叫做能量子，h，其中h叫做普朗克常量，實(shí)驗(yàn)測(cè)得h6.631034 Js，為電磁波的頻率.,(2)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫做能量的量子化.量子化的基本特征就是在某一范圍內(nèi)取值是不連續(xù)的，即相鄰兩個(gè)值之間有一定距離. 3.愛因斯坦的光子說 光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱為光量子，簡稱光子.頻率為的光子的能量為h. 4.光的波粒二象性 光子說說明光具有粒子性，光的干涉、衍射說明光具有波動(dòng)性.所以光既具有波動(dòng)性，也具有粒子性，即光具有波粒二象性.,例5 光是一種電磁波，可見光的波長的大致范圍是400700 nm.400 nm、700 nm電磁輻射的能量子的值各是多少？,答案 見解析,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(電磁波)(多選)關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波的說法中正確的是 A.電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，它們被統(tǒng)稱為電磁場(chǎng) B.電磁場(chǎng)由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波 C.電磁波在真空中的傳播速度是3108 m/s D.電磁波是一種物質(zhì)，可以在真空中傳播,1,2,3,4,5,2.(電磁波)(多選)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是 A.麥克斯韋用實(shí)驗(yàn)成功地證明了電磁波的存在 B.電磁波的傳播不需要借助任何介質(zhì) C.電磁波的傳播過程是電磁場(chǎng)能的傳播過程 D.均勻變化的電場(chǎng)一定能形成電磁波,1,2,3,4,5,解析 麥克斯韋提出電磁理論，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，A錯(cuò)誤； 電磁波可以在真空中傳播，B正確； 電磁波是將電磁場(chǎng)能傳播出去，C正確； 均勻變化的電場(chǎng)形成的磁場(chǎng)是穩(wěn)定的，無法形成電磁波，D錯(cuò)誤.,3.(電磁波譜)下列各組電磁波中，按波長由長到短排列正確的是 A.紅外線、紫外線、可見光、射線 B.射線、紫外線、紅外線、可見光 C.射線、紫外線、可見光、紅外線 D.紅外線、可見光、紫外線、射線,1,2,3,4,5,4.(電磁波的特性)(多選)關(guān)于電磁波譜，下列說法中正確的是 A.X射線對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會(huì)引起生物體的病變 B.射線是波長最短的電磁波，它的頻率比X射線還要高 C.紫外線的頻率比紫光低 D.在電磁波譜中，穿透能力最強(qiáng)的是X射線,1,2,3,4,5,解析 X射線對(duì)生命物質(zhì)有較強(qiáng)的作用，過量的X射線輻射會(huì)引起生物體的病變，選項(xiàng)A正確； 射線是波長最短的電磁波，它比X射線的頻率還要高，選項(xiàng)B正確； 在電磁波譜中從無線電波到射線，波長逐漸減小，頻率逐漸增大，紫外線的頻率比紫光高，在電磁波譜中射線的穿透能力最強(qiáng)，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.,5.(光能量的量子化)已知某單色光的波長為，真空中光速為c，普朗克常量為h，則電磁波輻射的能量子的值為,1,2,3,4,5,故A選項(xiàng)正確.,課時(shí)對(duì)點(diǎn)練,一、選擇題 考點(diǎn)一 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 1.(多選)下列說法中，正確的有 A.最早發(fā)現(xiàn)電和磁有密切聯(lián)系的科學(xué)家是奧斯特 B.電磁感應(yīng)現(xiàn)象是法拉第發(fā)現(xiàn)的 C.建立完整的電磁場(chǎng)理論的科學(xué)家是麥克斯韋 D.最早預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是赫茲,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 最早預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是麥克斯韋，赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，D項(xiàng)錯(cuò)誤； 由物理學(xué)史的知識(shí)可知，A、B、C都是正確的.,2.(多選)按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，以下說法正確的是 A.恒定的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng) B.變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng) C.均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生均勻變 化的電場(chǎng) D.均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論的核心內(nèi)容是：變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)；變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng).對(duì)此理論全面正確的理解為：恒定的電場(chǎng)周圍不產(chǎn)生磁場(chǎng)；變化的電場(chǎng)周圍可以產(chǎn)生變化磁場(chǎng)或不變化磁場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)；周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)，由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的規(guī)律與以上類似，故正確答案為B、D.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,3.(多選)關(guān)于電磁場(chǎng)的理論，下列說法中正確的是 A.變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)一定是變化的 B.變化的電場(chǎng)周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)不一定是變化的 C.均勻變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生的電場(chǎng)也是均勻變化的 D.周期性變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的周期性變化的磁場(chǎng),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,4.(多選)某電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，能產(chǎn)生磁場(chǎng)的電場(chǎng)是,解析 根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論可知變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，選項(xiàng)A、B、C正確.,考點(diǎn)二 電磁波的理解 5.(多選)下列關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法正確的是 A.聲波是機(jī)械波，耳朵能夠聽到聲波，是因?yàn)槎浜吐曉粗g有空氣 B.水波的傳播需要水，沒有水就沒有水波 C.電磁波傳播需要空氣，沒有空氣，即使產(chǎn)生了電磁波也傳不出來 D.電磁波的傳播速率等于光速，不受其他因素影響,解析 機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，在真空中不能傳播；電磁波可以在真空中傳播，選項(xiàng)A、B正確，C錯(cuò)誤； 電磁波只有在真空中的速度才等于光速，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,考點(diǎn)三 電磁波譜及電磁波的應(yīng)用 6.(多選)關(guān)于光波和無線電波，下列說法正確的是 A.都是電磁波 B.都可以在真空中傳播 C.在真空中的傳播速度都是3108 m/s D.二者的波長、頻率均相同,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 光波和無線電波本質(zhì)上都是電磁波，都可以在真空中傳播，在真空中傳播的速度都是3108 m/s，所以A、B、C對(duì)； 光波和無線電波波長、頻率不同，所以D錯(cuò).,7.(多選)在電磁波譜中，下列說法正確的是 A.各種電磁波有明顯的頻率和波長區(qū)域界限 B.射線的頻率一定大于X射線的頻率 C.X射線的波長有可能等于紫外線波長 D.可見光波長一定比無線電波的短,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 X射線和射線、X射線和紫外線有一部分頻率重疊，界限不明顯，故C、D選項(xiàng)正確.,8.關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，下列說法正確的是 A.紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體 B.過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康 C.電磁波頻率最大的是X射線 D.紫外線和X射線都可以使感光底片感光,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 X射線有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)透視人體，紅外線沒有，A錯(cuò)誤； 過強(qiáng)的紫外線照射對(duì)人的皮膚有害，B錯(cuò)誤； 電磁波中頻率最大的是射線，C錯(cuò)誤.,9.關(guān)于生活中遇到的各種波，下列說法正確的是 A.電磁波可以傳遞信息，聲波不能傳遞信息 B.手機(jī)在通話時(shí)涉及的波既有電磁波又有聲波 C.太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超聲波傳播速度相同 D.遙控器發(fā)出的紅外線波長和醫(yī)院“CT”中的X射線波長相同,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 無論是電磁波還是聲波，都可以傳遞能量和信息，則A項(xiàng)錯(cuò)誤； 太陽光中的可見光和醫(yī)院“B超”中的超