2022-2023學(xué)年新教材高中物理第13章電磁感應(yīng)與電磁波初步4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用課件新人教版必修第三冊(cè)

1、第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步4電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建1了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的內(nèi)容。2知道電磁波的形成及赫茲的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。3知道電磁波在真空中傳播速度及波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系。4了解電磁波譜的組成及各種電磁波的特點(diǎn)、應(yīng)用。5了解電磁波的能量及電磁波通信?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】【思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋 1麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論：變化的_產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的_產(chǎn)生磁場(chǎng)。2電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一的_。知識(shí)點(diǎn) 1電磁場(chǎng)磁場(chǎng)電場(chǎng)電磁場(chǎng)1麥克斯韋推斷：周期性變化的電場(chǎng)在空間引起_變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又引起新的_

2、的電場(chǎng)。2麥克斯韋預(yù)言：_變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成_。3機(jī)械波的傳播離不開_，電磁波可以在_中傳播。4光的電磁理論：光是以波動(dòng)形式傳播的一種_振動(dòng)，電磁波的速度等于_。5赫茲的貢獻(xiàn)：1886年德國(guó)科學(xué)家赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)捕捉到了_，證實(shí)了麥克斯韋的_理論。知識(shí)點(diǎn) 2電磁波周期性變化周期性電磁波介質(zhì)真空電磁光速電磁波電磁場(chǎng)1電磁波的波速c與波長(zhǎng)、頻率f的關(guān)系：c_。2電磁波在真空中的速度：c_ m/s。3電磁波譜：按電磁波的_或頻率大小的順序把它們排列起來(lái)，就是電磁波譜。知識(shí)點(diǎn) 3電磁波譜f3108波長(zhǎng)4各種電磁波的應(yīng)用(1)無(wú)線電波中的長(zhǎng)波、中波、短波可以用于廣播及其他信

3、號(hào)的傳輸，_可以用于衛(wèi)星通信、電視等的信號(hào)傳播。(2)紅外線可以用于_理療，可見光可以用于通信。(3)紫外線可以_，X射線片可以用于診斷病情，_可以摧毀病變的細(xì)胞。微波加熱消毒射線1光是一種電磁波傳播著的_，光具有能量。2電磁波具有能量，電磁波是一種_。知識(shí)點(diǎn) 4電磁波的能量電磁場(chǎng)物質(zhì)1電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相互滲透、相互兼容，逐步整合成為_的信息通信網(wǎng)絡(luò)。2信息通信都是通過(guò)_來(lái)傳遞的。3電磁波攜帶的信息，既可以有線傳播，也可以_傳播。知識(shí)點(diǎn) 5電磁波通信統(tǒng)一電磁波無(wú)線預(yù)習(xí)自測(cè)判一判(1)電場(chǎng)周圍一定存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定存在電場(chǎng)。()(2)周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)。()(3)

4、電磁波可以在介質(zhì)中傳播，也可以在真空中傳播。()(4)光是一種電磁波。()(5)電磁波的傳播速度一定為3108 m/s。()(6)電磁波具有能量可用于對(duì)物體加熱，也可以攜帶信息，用于信息通信。()選一選(2021吉林省扶余市第一中學(xué)高二下學(xué)期期中)某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像有如圖所示幾種情況，能發(fā)射電磁波的電場(chǎng)是()D解析：圖A是穩(wěn)定的電場(chǎng)，不能產(chǎn)生磁場(chǎng)，圖B與圖C是均勻變化的電場(chǎng)，產(chǎn)生恒定不變的磁場(chǎng)，也不能形成電磁波；圖D是按正弦函數(shù)規(guī)律周期性變化的電場(chǎng)，會(huì)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)，能形成電磁場(chǎng)，向外發(fā)射電磁波。故應(yīng)選D。想一想“為了您和他人的安全，請(qǐng)您不要在飛機(jī)上使用手機(jī)和手提電腦。

5、”這句提醒警示語(yǔ)是乘坐飛機(jī)的旅客都聽過(guò)的語(yǔ)言，因?yàn)橛行┛针y事故就是由于某位乘客在飛行的飛機(jī)中使用手機(jī)造成的。如圖所示是飛機(jī)上的警示標(biāo)志。1999年廣州白云機(jī)場(chǎng)飛機(jī)降落時(shí)，機(jī)上有四位旅客同時(shí)使用了手機(jī)，使飛機(jī)降落偏離了8度，險(xiǎn)些造成事故；2015年4月27日下午一位旅客在飛往烏魯木齊的途中使用手機(jī)，被處以五百元的治安罰款。請(qǐng)問(wèn)為什么在飛機(jī)上不能使用手機(jī)和手提電腦呢(包括游戲機(jī))?答案：由于手機(jī)在使用時(shí)要發(fā)射電磁波，對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生電磁干擾，而飛機(jī)上導(dǎo)航系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，抗干擾能力不是很強(qiáng)，所以如果飛機(jī)上的乘客使用了手機(jī)，對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生電磁干擾，那么后果將十分可怕。所以，在飛機(jī)上不要使用手機(jī)和手提電腦。課內(nèi)

6、互動(dòng)探究如圖所示，在變化的磁場(chǎng)中放置一個(gè)閉合線圈。(1)你能觀察到什么現(xiàn)象？(2)這種現(xiàn)象說(shuō)明了什么？提示：(1)靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，有電流產(chǎn)生。(2)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)，使閉合線圈的自由電荷發(fā)生了定向運(yùn)動(dòng)而形成了電流。麥克斯韋電磁場(chǎng)理論情景導(dǎo)入探究 一1對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解要點(diǎn)提煉恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)2電磁場(chǎng)的產(chǎn)生如果在空間某處有周期性變化的電場(chǎng)，那

7、么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是()A有電場(chǎng)的空間一定存在磁場(chǎng)，有磁場(chǎng)的空間也一定能產(chǎn)生電場(chǎng)B在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，在變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D振蕩的電場(chǎng)在周圍空間一定產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場(chǎng)典例1典例剖析D思路引導(dǎo)：在理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論時(shí)，要注意靜電場(chǎng)(恒定磁場(chǎng))不產(chǎn)生磁場(chǎng)(電場(chǎng))，還要注意根據(jù)電場(chǎng)或磁場(chǎng)的變化情況來(lái)確定會(huì)產(chǎn)生什么樣的磁場(chǎng)或電場(chǎng)。解析：根據(jù)

8、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，只有變化的電場(chǎng)才能產(chǎn)生磁場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，只有選項(xiàng)D正確。1(多選)各磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的情況如圖所示，其中能產(chǎn)生持續(xù)電磁波的是()對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練BD解析：根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，恒定的磁場(chǎng)不能產(chǎn)生電場(chǎng)，更不能產(chǎn)生電磁波，故A錯(cuò)誤；根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，周期性變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，周期性變化的電場(chǎng)又可以產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，因而可以產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，故B、D正確；均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，而恒定的電場(chǎng)不能再產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此不能產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，故C錯(cuò)誤。如圖所示，某同學(xué)正在回答“神舟十號(hào)”航天員王亞

9、平的問(wèn)題，請(qǐng)問(wèn)她們的通話是通過(guò)機(jī)械波進(jìn)行的還是通過(guò)電磁波進(jìn)行的？為什么？答案：電磁波。因?yàn)闄C(jī)械波的傳播離不開介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播。對(duì)電磁波的理解情景導(dǎo)入探究 二1電磁波的特點(diǎn)(1)電磁場(chǎng)中儲(chǔ)存電磁能，電磁波的發(fā)射過(guò)程就是輻射能量的過(guò)程。(2)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。(3)電磁波可以在真空中傳播，因?yàn)殡姶挪ū旧砭褪且环N物質(zhì)場(chǎng)物質(zhì)，所以傳播時(shí)不再需要其他介質(zhì)。(4)任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于光在真空中的速度，即c3.0108 m/s，電磁波傳播雖然不需要介質(zhì)，但在其他介質(zhì)中的速度都比在真空中的小。要點(diǎn)提煉2波長(zhǎng)、頻率與波速之間的關(guān)系波速波長(zhǎng)頻率，即

10、vf。(1)頻率由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，波長(zhǎng)、波速的大小與介質(zhì)有關(guān)。所以同一電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變，波速、波長(zhǎng)發(fā)生改變，在介質(zhì)中的速度都比在真空中速度小。(2)不同頻率的電磁波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度不同。(3)在真空中傳播時(shí)，不同頻率的電磁波的速度都相同：vc。(多選)電磁波與聲波比較，下列敘述中正確的是()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)入水中時(shí)，電磁波速度變小，聲波速度變大C由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波波長(zhǎng)變小，聲波波長(zhǎng)變大D電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度，都是由介質(zhì)決定，與頻率無(wú)關(guān)典例 2典例剖析ABC思路引導(dǎo)：(1)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中

11、傳播，在真空中，不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。(2)不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小。2(多選)下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法中，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3.0108 m/sC電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)將變短D只要空間中某個(gè)區(qū)域有變化的電場(chǎng)或變化的磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練AC解析：電磁場(chǎng)向外部空間的傳播形成了電磁波，電磁波只有在真空中的傳播速度才為3.0108 m/s，在其他介質(zhì)中的傳播速度小于3.0108 m/s，波長(zhǎng)變短，只有交變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)才能產(chǎn)生電磁波，A、C正確，B、

12、D錯(cuò)誤。無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線合起來(lái)便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜。如圖所示是按波長(zhǎng)由大到小(頻率由小到大)順序排列的電磁波譜。電磁波譜及其應(yīng)用情景導(dǎo)入探究 三 電磁波譜中的各部分有沒有嚴(yán)格的分界線？提示：沒有。1電磁波譜：按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序把他們排列成譜。無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線(X射線)、射線等合起來(lái)，便構(gòu)成了范圍非常廣闊的電磁波譜。2各種不同的電磁波既有共性，又有個(gè)性：(1)共性：它們?cè)诒举|(zhì)上都是電磁波，它們的行為服從相同的規(guī)律，都滿足公式vf，它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄3.0108 m/s，它們的傳播都不需要介質(zhì)，各波段之間的區(qū)別

13、并沒有絕對(duì)的意義。(2)個(gè)性：不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同，表現(xiàn)出不同的特性。要點(diǎn)提煉3電磁波譜及其應(yīng)用：波譜無(wú)線電波紅外線可見光紫外線X射線射線特性波動(dòng)性強(qiáng)熱作用產(chǎn)生視覺熒光效 應(yīng)穿透能力強(qiáng)穿透能力強(qiáng)應(yīng)用通訊廣播、導(dǎo)航等加熱理療照明照相殺菌消毒、醫(yī)療等工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)透視工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)治療(多選)下列有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用，說(shuō)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(guò)強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康C電磁波中頻率最大的為射線，可以摧毀病變的細(xì)胞D紫外線和X射線都可以使感光底片感光思路引導(dǎo)：按照各種不同的電磁波的特性解答。典例 3典例剖析CD解析：X射線有很高的穿

14、透本領(lǐng)，醫(yī)學(xué)上常用于透視人體，紅外線不能，A錯(cuò)誤；過(guò)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為射線，可以摧毀病變的細(xì)胞，C正確；紫外線和射線都可以使感光底片感光，D正確。3下面列出一些醫(yī)療器械的名稱和這些器械運(yùn)用的物理知識(shí)，請(qǐng)將相應(yīng)的字母填寫在后面的空格上。(1)X光機(jī)_。(2)紫外線燈_。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練CB(3)用理療“神燈”照射傷口，可使傷口愈合得較好，這里的“神燈”是利用了_。A紫外線具有很強(qiáng)的熒光作用B紫外線具有殺菌消毒作用CX射線具有很強(qiáng)的穿透能力D紅外線具有顯著的熱效應(yīng)E紅外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能在云霧、煙塵中傳播得更遠(yuǎn)D解析：(1)X光機(jī)是用來(lái)透視人的體內(nèi)器官的，因此需要具有較

15、強(qiáng)穿透力的電磁波，但又不會(huì)對(duì)人體造成太大的傷害，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，選擇C。(2)紫外線燈主要是用來(lái)殺菌消毒的，因此它應(yīng)用的是紫外線的殺菌消毒作用而非熒光作用，因此選擇B。(3)“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，因此選擇D。核心素養(yǎng)提升電磁波的應(yīng)用實(shí)例雷達(dá)某高速公路自動(dòng)測(cè)速儀裝置如圖1所示，雷達(dá)向汽車駛來(lái)方向發(fā)射不連續(xù)的電磁波，每次發(fā)射時(shí)間約為百萬(wàn)分之一秒，兩次發(fā)射時(shí)間間隔為t。當(dāng)雷達(dá)向汽車發(fā)射無(wú)線電波時(shí)，在指示器熒光屏上呈現(xiàn)出一個(gè)尖波形；在收到反射回來(lái)的無(wú)線電波時(shí)，在熒光屏上呈現(xiàn)第二

16、個(gè)尖形波。根據(jù)兩個(gè)波的距離，可以計(jì)算出汽車距雷達(dá)的距離，根據(jù)自動(dòng)打下的紙帶如圖2所示，可求出該汽車的車速，請(qǐng)根據(jù)給出的t1、t2、t、c求出汽車車速表達(dá)式。案例課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)1(多選)(2021福建廈門高二上期末)體溫檢測(cè)是疫情防控的第一道防線。同學(xué)進(jìn)入校園時(shí)常用如圖所示的額溫槍進(jìn)行測(cè)溫，其原理是通過(guò)傳感器接受紅外線測(cè)得體溫。關(guān)于紅外線的說(shuō)法正確的是()A紅外線具有熒光效應(yīng)B紅外線的波長(zhǎng)大于紫外線的波長(zhǎng)C紅外線的頻率大于X射線的頻率D紅外線穿透能力比射線弱BD解析：紅外線不具有熒光效應(yīng)，紫外線才具有熒光效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電磁波譜可知，紅外線的波長(zhǎng)大于紫外線的波長(zhǎng)，紅外線的頻率小于X光的頻率，故

17、B正確，C錯(cuò)誤；頻率越大穿透能力越強(qiáng)，所以紅外線穿透能力比射線弱，故D正確。故選BD。2(2021安徽省蚌埠市第五中學(xué)高二下學(xué)期檢測(cè))按頻率由小到大，電磁波譜的排列順序是()A無(wú)線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線B無(wú)線電波、可見光、紅外線、紫外線、X射線、射線C射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無(wú)線電波D紅外線、無(wú)線電波、可見光、紫外線、射線、X射線解析：根據(jù)電磁波譜，按頻率由小到大，排列順序正確的是選項(xiàng)A。A3(多選)(2021浙江紹興一中月考)第四代移動(dòng)通信技術(shù)(4G)采用1 800 MHz2 635 MHz頻段的無(wú)線電波；2021年我國(guó)正在全面推行第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)，采用3 300 MHz5 000 MHz頻段的無(wú)線電波。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率是4G網(wǎng)絡(luò)的50100倍。下列說(shuō)法正確的是()A5G信號(hào)和4G信號(hào)都是電磁