5.3 初識(shí)電磁波及應(yīng)用— 魯科版（2019）高中物理必修第三冊(cè)導(dǎo)學(xué)案003

1、第5章 初識(shí)電磁場(chǎng)與電磁波導(dǎo)學(xué)案003 第3節(jié) 初識(shí)電磁波及其應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解電磁波的產(chǎn)生與傳播。2了解電磁波在科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展中的作用。3. 了解電磁波的危害及防護(hù)【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】電磁波的產(chǎn)生與傳播，理解磁場(chǎng)與電場(chǎng)之間的關(guān)聯(lián)。【學(xué)習(xí)過(guò)程】【新課學(xué)習(xí)】一、電磁場(chǎng)和電磁波1麥克斯韋電磁理論：（1）變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)。均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)。（3）振蕩的（即周期性變化的）磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng)，振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)。2變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)變化電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)，

2、變化磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)成為一個(gè)完整的整體，這就是電磁場(chǎng)。3.電磁波(1)定義：交替產(chǎn)生的變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)向周?chē)臻g的傳播形成電磁波。(2)特點(diǎn)：電磁波是橫波；在電磁波中，每處的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向總是相互垂直，且與電磁波的傳播方向垂直；電磁波傳播示意圖如下圖。電磁波可以在真空中傳播，向周?chē)臻g傳播能量。電磁波在真空中的傳播速度c=3。德國(guó)物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論。4電磁波與機(jī)械波比較（1）傳播條件：機(jī)械波傳播需要介質(zhì)，而電磁波不需要介質(zhì)。（2）傳播規(guī)律：都遵循“”這個(gè)關(guān)系式；且電磁波也能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)

3、象。（3）傳播本質(zhì)：機(jī)械波傳播的是機(jī)械能，電磁波傳播的是電磁能。二、電磁波的應(yīng)用1.電視(1)電視信號(hào)的發(fā)射： 用話筒把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成音頻電信號(hào),用攝像機(jī)把圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成視頻電信號(hào),但音頻、視頻電信號(hào)不能直接發(fā)射出去.由載波發(fā)生器產(chǎn)生高頻電磁波,通過(guò)調(diào)制器把音頻、視頻電信號(hào)加載到高頻電磁波上.最后通過(guò)天線把載有音頻、視頻電信號(hào)的電磁波發(fā)射出去。(2)電視信號(hào)的接收 接收機(jī)收到高頻電磁波以后,利用電視機(jī)的調(diào)諧器選出我們所需要的某一頻率的電磁波,再?gòu)母哳l電信號(hào)中取出音頻、視頻電信號(hào),音頻電信號(hào)經(jīng)放大后送到揚(yáng)聲器,轉(zhuǎn)換成聲音;視頻電信號(hào)送到顯像設(shè)備,轉(zhuǎn)換成圖像.在電視信號(hào)發(fā)送和接收過(guò)程中,各元件所起

4、的作用：.視覺(jué)暫留,使人觀察到電視的活動(dòng)圖像 人眼觀察物體時(shí),若將物體移去,眼睛的視神經(jīng)對(duì)物體的印象并不能立即消失,而要延續(xù)0.1s的時(shí)間,這種生理現(xiàn)象叫做視覺(jué)暫留。由于電視每秒傳送25張畫(huà)面,所以人看電視時(shí),前一張畫(huà)面的印象尚未消失,后一張畫(huà)面已出現(xiàn)在熒光屏上,從而產(chǎn)生電視圖像連續(xù)活動(dòng)的感覺(jué)。2.雷達(dá)(1).構(gòu)造：雷達(dá)一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置(顯示器)、電源、用于控制雷達(dá)工作和處理信號(hào)的計(jì)算機(jī)以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成(2).工作原理:利用電磁波遇到障礙物會(huì)發(fā)生反射的特性來(lái)確定目標(biāo)物體 的位置(3).特點(diǎn) 雷達(dá)既是無(wú)線電波的發(fā)射端,又是無(wú)線電波的接收端； 雷達(dá)使用的無(wú)線電波是直

5、線性好、反射性能強(qiáng)的微波波段; 雷達(dá)發(fā)射的是不連續(xù)的無(wú)線電波,即脈沖,每次發(fā)射時(shí)間小于1us,兩次發(fā)射的時(shí)間間隔約為0.1ms; 障礙物的距離等情況都由顯示器直接顯示出來(lái)。(4).應(yīng)用 可以用于探測(cè)飛機(jī)、導(dǎo)彈等軍事目標(biāo),也可以用于導(dǎo)航,在天文學(xué)上可以用于研究星體,在氣象上可以用于探測(cè)臺(tái)風(fēng)、雷雨、烏云等。3.移動(dòng)電話特點(diǎn)：手持移動(dòng)電話的體積很小，發(fā)射功率不大。它的天線也很簡(jiǎn)單，靈敏度不高因此，手機(jī)通話時(shí)要靠強(qiáng)大的固定無(wú)線電臺(tái)轉(zhuǎn)接。這種固定的無(wú)線電臺(tái)叫做基站。城市高大建筑物上、農(nóng)村有的山頭上，常?？梢钥吹揭苿?dòng)通信基站的天線。4.因特網(wǎng) 因特網(wǎng)是世界上最大的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng),可以在網(wǎng)上看電影、聊天購(gòu)物、

6、答查閱各種資料,進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療,也可進(jìn)行網(wǎng)上會(huì)議。三、電磁污染及防護(hù)1.電磁污染2.電磁輻射的防護(hù)【例題分析】【例1】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3×108 m/sC電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)變短D電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象【例2】關(guān)于電磁場(chǎng)理論的敘述，正確的是()A變化的磁場(chǎng)周?chē)欢ù嬖谥妶?chǎng)，與是否有閉合電路無(wú)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)和變化的磁場(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?chē)欢ù嬖诖艌?chǎng)E磁場(chǎng)周?chē)欢ù嬖陔妶?chǎng)【課堂訓(xùn)練】1關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法

7、正確的是()A只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波B電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度不相同C均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間形成電磁波D赫茲證明了電磁波的存在E電磁波在真空中具有與光相同的速度2根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是()A電場(chǎng)一定能產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)也一定能產(chǎn)生電場(chǎng)B變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生磁場(chǎng)C穩(wěn)定的電場(chǎng)也可以產(chǎn)生磁場(chǎng)D變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生電場(chǎng)E變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互聯(lián)系在一起，形成一個(gè)統(tǒng)一的、不可分割的電磁場(chǎng)3不能發(fā)射電磁波的電場(chǎng)是()參考答案：【例1】解析：電磁波是交替產(chǎn)生呈周期性變化的電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播而產(chǎn)生，故A項(xiàng)正確；電磁波只有在真空中傳播時(shí)，其速度為3×108 m/s

8、，故B項(xiàng)不正確；電磁波在傳播過(guò)程中其頻率f不變，由波速公式vf知，由于電磁波在介質(zhì)中的傳播速度比在真空中的傳播速度小，所以可得此時(shí)波長(zhǎng)變短，故C正確；電磁波是一種波，具有波的一切特性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象，故D項(xiàng)不正確答案：AC【例2】答案：ABC【課堂訓(xùn)練】1解析：若只有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，而電場(chǎng)和磁場(chǎng)都穩(wěn)定或電場(chǎng)、磁場(chǎng)僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波，A、C錯(cuò)；光也是電磁波，在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同，可判斷B、E正確；赫茲證明了電磁波的存在，D項(xiàng)正確答案：BDE2解析：根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互聯(lián)系在一起，形成一個(gè)統(tǒng)一的、不可分割的電磁場(chǎng)，E項(xiàng)正確；變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，穩(wěn)定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確同理知D正確答案：BDE3解析：由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場(chǎng)時(shí)(如A圖)，由于它不激