物理人教選修3-4課件第十四章電磁波1

第十四章

1電磁波的發(fā)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容電磁波的發(fā)現(xiàn)考試要求必考加試

a課時(shí)要求1.知道麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，了解麥克斯韋對(duì)電磁學(xué)發(fā)展做出的巨大貢獻(xiàn).2.知道電磁波的傳播不需要介質(zhì)，電磁波是橫波，傳播速度等于光速，光是一種電磁波.3.知道赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在以及赫茲對(duì)電磁學(xué)的發(fā)展做出的巨大貢獻(xiàn).4.認(rèn)識(shí)電磁波的物質(zhì)性，知道電磁波的產(chǎn)生.5.了解電磁波和機(jī)械波的區(qū)別.內(nèi)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論導(dǎo)學(xué)探究(1)電子感應(yīng)加速器就是用來(lái)獲得高速電子的裝置，其基本原理如圖1所示，上、下為電磁鐵的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電磁鐵線圈中通入變化的電流，真空室中的帶電粒子就會(huì)被加速，其速率會(huì)越來(lái)越大．請(qǐng)思考：帶電粒子受到什么力的作用而被加速？如果線圈中通以恒定電流會(huì)使粒子加速嗎？這個(gè)現(xiàn)象告訴我們什么道理？圖1答案

電荷受到電場(chǎng)力作用做加速運(yùn)動(dòng).線圈中通入恒定電流時(shí)，粒子不會(huì)被加速.變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng).答案(2)用導(dǎo)線將手搖發(fā)電機(jī)與平行板電容器兩極相連，平行板電容器兩極板間的距離為4cm左右，在下極板邊緣放上幾個(gè)帶絕緣底座的可轉(zhuǎn)動(dòng)小磁針，當(dāng)搖動(dòng)發(fā)電機(jī)給電容器充電或電容器放電時(shí)，小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，充電結(jié)束或放電結(jié)束后，小磁針靜止不動(dòng).請(qǐng)思考：小磁針受到什么力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)？這個(gè)現(xiàn)象告訴我們什么道理？答案小磁針受到磁場(chǎng)力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng).變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng).答案麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本觀點(diǎn)1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩個(gè)基本觀點(diǎn)：(1)如圖2甲、乙所示，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生

，若在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路，電路里就會(huì)產(chǎn)生

.知識(shí)梳理圖2電場(chǎng)感應(yīng)電流(2)變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生

.磁場(chǎng)2.均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生

的電場(chǎng)，振蕩變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生

的磁場(chǎng)，振蕩變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng).3.周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生

的電場(chǎng)，周期性變化的電場(chǎng)又會(huì)產(chǎn)生

的磁場(chǎng)，因此變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)會(huì)交替產(chǎn)生，形成不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場(chǎng).恒定恒定周期性變化周期性變化即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)在電場(chǎng)周?chē)欢ù嬖谥退?lián)系著的磁場(chǎng).()(2)在磁場(chǎng)周?chē)欢ù嬖谥退?lián)系著的電場(chǎng).()(3)在變化的磁場(chǎng)周?chē)赡軙?huì)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng).()××√二、電磁波導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示是赫茲證明電磁波存在的實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)接在高壓感應(yīng)圈上的兩金屬球間有電火花時(shí)，導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會(huì)產(chǎn)生電火花，這是為什么？這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了什么問(wèn)題？圖3答案當(dāng)A、B兩金屬球間產(chǎn)生電火花時(shí)就會(huì)產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，這種變化的電磁場(chǎng)傳播到導(dǎo)線環(huán)時(shí)，它在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使導(dǎo)線環(huán)上兩小球間也會(huì)產(chǎn)生電火花.這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在.答案電磁波的產(chǎn)生及傳播特點(diǎn)1.電磁波的產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周?chē)鷤鞑?，形?/p>

.

用實(shí)驗(yàn)證明了電磁場(chǎng)理論的正確性.2.電磁波在真空中傳播時(shí)，它的電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度

，而且二者均與波的傳播方向

，因此電磁波是

波.3.電磁波的傳播

介質(zhì)，可以在真空中傳播.其在真空中的傳播速度等于

.4.電磁波具有波的共性，能發(fā)生

、衍射、折射和反射，并且能傳遞能量.知識(shí)梳理電磁波

赫茲互相垂直垂直橫不需要光速干涉判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)電磁波在真空中的傳播速度等于光速c.()(2)電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度相互垂直，且二者與波的傳播方向垂直.()(3)電磁波是橫波.()(4)電磁波中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性的變化.()即學(xué)即用√√√√題型探究1.恒定的磁場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)；同樣，恒定的電場(chǎng)也不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng).2.均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)；同樣，均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的電場(chǎng).3.振蕩變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生同頻率振蕩的電場(chǎng)；同樣，振蕩變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生同頻率振蕩變化的磁場(chǎng).一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論例1

根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法中正確的是

A.恒定的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生恒定的電場(chǎng)B.變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生變化的電場(chǎng)C.均勻變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)

生均勻變化的電場(chǎng)D.均勻變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生恒

定的電場(chǎng)答案解析√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?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)；變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng).對(duì)此理論全面正確的理解為：不變化的電場(chǎng)周?chē)划a(chǎn)生磁場(chǎng)；變化的電場(chǎng)周?chē)梢援a(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，也可以產(chǎn)生不變化的磁場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生恒定的磁場(chǎng).變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的規(guī)律與以上類(lèi)似，故正確答案為D.針對(duì)訓(xùn)練

(多選)應(yīng)用麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論判斷下列表示電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)(或磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng))的關(guān)系圖象中(每個(gè)選項(xiàng)中的上圖是表示變化的場(chǎng)，下圖是表示變化的場(chǎng)產(chǎn)生的另外的場(chǎng))，正確的是

答案解析√√解析A圖中的上圖磁場(chǎng)是穩(wěn)定的，由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可知周?chē)臻g不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，A圖中的下圖是錯(cuò)誤的.B圖中的上圖是均勻變化的電場(chǎng)，應(yīng)該產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，下圖的磁場(chǎng)是恒定的，所以B圖正確.C圖中的上圖是振蕩的磁場(chǎng)，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)，且相位相差

，C圖是正確的.D圖的上圖是振蕩的電場(chǎng)，在其周?chē)臻g產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng)，但是下圖中的圖象與上圖相比較，相位相差π，故不正確，所以只有B、C兩圖正確.二、電磁波電磁波與機(jī)械波的比較

機(jī)械波電磁波研究對(duì)象力學(xué)現(xiàn)象電磁現(xiàn)象周期性位移隨時(shí)間和空間做周期性變化電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變化傳播情況傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān)傳播無(wú)需介質(zhì)，在真空中波速等于光速c，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)產(chǎn)生機(jī)理由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生由電磁振蕩激發(fā)(下節(jié)內(nèi)容)是橫波還是縱波可能是橫波，也可能是縱波橫波干涉和衍射可以發(fā)生干涉和衍射例2

(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是

A.電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播B.電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3×108m/sC.電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)將變短D.電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象答案解析√√解析電磁波只有在真空中的傳播速度才為3×108m/s，在其他介質(zhì)中的傳播速度均小于3×108m/s.電磁波與其他波一樣具有干涉、衍射等波的特性.當(dāng)電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，頻率不變，因?yàn)閏＞v，所以λ＞λ′，波長(zhǎng)變短，波速變小，故選A、C.達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是

A.電磁波只能在真空中傳播B.電場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波C.做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波D.麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在12答案解析√解析電磁波在介質(zhì)中也能傳播，比如光是一種電磁波，在水和玻璃等介質(zhì)中也能傳播，故A錯(cuò)誤.均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，不能再產(chǎn)生電場(chǎng)，因而不能產(chǎn)生電磁波，故B錯(cuò)誤.做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，形成電磁波，故C正確，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，是赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，故D錯(cuò)誤.122.有關(guān)電磁波和聲波，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大C.電磁波是橫波，聲波也是橫波D.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)變短，聲波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)答案解析12√解析電磁波本身就是一種物質(zhì)，它