單擺 配套導(dǎo)學(xué)案Word

第節(jié)

單__單擺的回復(fù)力是擺球所受重力沿圓弧切線方向的分力只有在擺角較小時(shí)才滿足＝－才可看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。2單擺在平衡位置時(shí)速度最大，回復(fù)力為零，但擺球所受合外力不為零。l3擺的周期公式T2π大小與擺球質(zhì)g量及振幅無(wú)關(guān)。對(duì)應(yīng)學(xué)生用單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)[自讀教材抓基礎(chǔ)]．單擺．單擺的回復(fù)力(1)回復(fù)力的來(lái)源：擺球所受重力圓弧切線方向的分力?；亓Φ奶攸c(diǎn)：在偏角很小時(shí)，單擺擺球所受的回復(fù)力與偏離平衡位置的位移成正mg比，方向總指向平衡位置，即F＝－x或F－。l．單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)條件

llll在偏角較小的情況下，單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。[跟隨名師解疑難]．單擺的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(1)擺線以懸點(diǎn)為圓心做變速圓周動(dòng)，因此在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只要速度≠0沿半徑方向都受向心力。擺同時(shí)以平衡位置為中心做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只要不在平衡位置，沿軌跡的切線方向都受回復(fù)力。．單擺的動(dòng)力學(xué)特(1)任意位置：圖1－如圖－2－1所示＝Gθ，G的作用就是提供擺球繞O做變速圓周運(yùn)動(dòng)的2向心力G＝Gsinθ作用是提供擺球以O(shè)為心往復(fù)運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力。1(2)平衡位置：擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)G＝，G0，此時(shí)F大于，G作用是提供向心力；2因在平衡位置，回復(fù)力＝，G＝0相。1(3)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的推證：x在θ很小時(shí)，sin≈tanθ＝，mgG＝Gsinθ＝x1G的向與擺球位移方向相反，所以有回復(fù)力1mgF＝G＝＝－kxl因此，在擺角θ小時(shí)，單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(擺角一般不超過(guò)[學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小試身手)關(guān)于單擺擺球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力，下列結(jié)論正確的()A擺球受重力、擺線的張力、回復(fù)力、向心力作用B擺球受的回復(fù)力最大時(shí)，向心力為零；回復(fù)力為零時(shí)，向心力最大

C．球受的回復(fù)力最大時(shí)，擺線中的張力大小比擺球的重力大D．球的向心力最大時(shí)，擺球的加速度方向沿?cái)[球的運(yùn)動(dòng)方向解析：B單在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，擺球受重力和擺線的拉力作用，故A錯(cuò)。重力垂直于擺線的分力提供回復(fù)力。當(dāng)回復(fù)力最大時(shí)，擺球在最大位移處，速度為零，向心力為零，拉力等于重力沿?cái)[線的分力大小拉力小于重力平衡位置處復(fù)為零速度最大，向心力最大，擺球的加速度方向沿?cái)[線指向懸點(diǎn)，故CD錯(cuò)，。單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期[自讀教材抓基礎(chǔ)]．影響單擺周期的素實(shí)驗(yàn)表明擺動(dòng)的周期與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)幅較小時(shí)與振幅無(wú)關(guān)與長(zhǎng)有關(guān)，擺長(zhǎng)越長(zhǎng)，周期越長(zhǎng)。．單擺的周期公式(1)探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系：①制作單擺：②測(cè)量：用停表測(cè)出單擺做～次振動(dòng)的時(shí)間，計(jì)算周期；用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，用米尺測(cè)出擺線長(zhǎng)度，求出單擺擺長(zhǎng)l；改變擺長(zhǎng)，得到多組數(shù)據(jù)。③數(shù)據(jù)處理：猜測(cè)與l的系可能，作出－l圖，確定關(guān)系。(2)周期公式：荷蘭物理學(xué)家惠更斯發(fā)現(xiàn)單擺的周期T與長(zhǎng)l的次方根成正比重加速度二次方根成反比，他確定為：＝

l。(3)影響單擺周期的相關(guān)因素：由單擺的周期公式可知，單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)(擺角小于5°)的周期只與擺長(zhǎng)l和地的重力加速度關(guān)，而與振幅和擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)，故又叫做單擺的固有周期。[跟隨名師解疑難]．?dāng)[長(zhǎng)l(1)實(shí)際的單擺擺球不可能是質(zhì)點(diǎn)以長(zhǎng)應(yīng)是從懸點(diǎn)到擺球球心的長(zhǎng)度l＝l′＋

，l′為擺線長(zhǎng)，擺球直徑。(2)等效擺長(zhǎng)圖1－－2(a)甲乙在垂直紙面方向擺起來(lái)效果是相同的以甲擺的擺長(zhǎng)為lα，這就是等效擺長(zhǎng)。其周期T＝π

lsinα，圖(b)中，乙在垂直紙面方向擺

22Tm12222Tm122動(dòng)時(shí)，與甲擺等效；乙在紙面內(nèi)小角度擺動(dòng)時(shí)，與丙等效。圖1－．重力加速度g(1)若單擺系統(tǒng)只處在重力場(chǎng)中且于靜止?fàn)顟B(tài)由擺所處的空間位置決定，g＝GM，式中R物體到地心的距離為球的質(zhì)量，隨所在位置的高度的變化而變化。另外，在不同星球上M和也是變化的，所以g也同＝9.8只是在地球表面附近時(shí)的取值。(2)等效重力加速度：若單擺系統(tǒng)在非平衡狀如加速、減速、完全失重狀)則一般情況下值于球相對(duì)靜止在自己的平衡位置時(shí)所受的張力與擺球質(zhì)量的比值。如圖－2－3所示，此場(chǎng)景中的等重力加速度′＝gsinθ圖1－球靜止在O時(shí)，＝mgsinθ，TF等效加速度g＝＝sinθ。[學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄小試身兩個(gè)相同的單擺靜止于平衡位置使擺球分別以水平初速()在豎直平面內(nèi)做小角度擺動(dòng)，它們的頻率與振幅分別為f、和A、，()121Af>A＝12C．f＝fA>A122

Bf<，＝A11D．＝f，A<121解析選單的頻率由擺長(zhǎng)決定，擺長(zhǎng)相等，頻率相等，所以A錯(cuò)；由機(jī)械能守恒，小球在平衡位置的速度越大，其振幅越大，所以C確D錯(cuò)。對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P6

單擺的受力特點(diǎn)分析[典題例析]．下列有關(guān)單擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力說(shuō)法，正確的()A單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力B單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個(gè)分力C．?dāng)[經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)合力為零D．?dāng)[動(dòng)的回復(fù)力是擺線拉力的一個(gè)分力[思路點(diǎn)撥]解析：擺是在一段圓弧上運(yùn)動(dòng)，因此單擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不僅有回復(fù)力，而且有向心力，即單擺運(yùn)動(dòng)的合外力不僅要提供回復(fù)力要供向心力擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的一個(gè)分力，而不是擺線拉力的分力，故選項(xiàng)正AD錯(cuò)；單擺經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，向心力最大，故其合外力不為零，所以選項(xiàng)C錯(cuò)。答案：[探規(guī)尋律]單振動(dòng)中的回復(fù)力不是它受到的合外力，而是重力沿圓弧切線方向的一個(gè)分力。單擺振動(dòng)過(guò)程中，有向心力，這是與彈簧振子不同之處。(2)在最大位移處時(shí)，因速度為零所以向心力為零，故此時(shí)合外力也就是回復(fù)力。在衡位置處時(shí)，由于速度不為零，故向心力也不為零，即此時(shí)回復(fù)力為零，但合外力不為零。[跟蹤演練]對(duì)于單擺的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的()A單擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，擺球受到的向心力大小處處相等B單擺運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力就是擺球受到的合力C．球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)所受回復(fù)力為零D．球過(guò)平衡位置時(shí)所受加速度為零解析：C單振動(dòng)過(guò)程中受到重力和繩子拉力的作用，把重力沿切向和徑向分解，v其切向分力提供回復(fù)力子拉與重力的徑向分力的合力提供向心力力小為，l可見(jiàn)最大偏角處向心力為零衡位置處向心力最大有向心加速度回力在最大偏角處最大，平衡位置處為零，故只有C項(xiàng)確。

22222222222202222222222222220222對(duì)單擺周期公式的理解[典題例析]．有一單擺，其擺長(zhǎng)l，已知單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，單擺振動(dòng)30次的時(shí)間ts，求：(1)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁嵌啻螅?2)如果將這個(gè)單擺改為秒擺，擺應(yīng)怎樣改變？改變多少？[思路點(diǎn)撥](1)提示：＝π

l4πl(wèi)可得＝T(2)提示：擺的周期為2s，由于同一地點(diǎn)的重力加速度不變，要改變單擺的周期可以改變單擺的擺長(zhǎng)。解析：(1)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，其周期公式T＝π

l

，4πl(wèi)由此可知g，只要求出T值入即可。Tt因?yàn)椋剑絪＝s304πl(wèi)××所以＝＝T＝。(2)秒擺的周期是2s，設(shè)其擺長(zhǎng)為l，0由于在同一地點(diǎn)重力加速度是不變的，Tl根據(jù)單擺的振動(dòng)規(guī)律有：＝，T0lTl2×1.02故有：l＝＝m0.993m0所以其擺長(zhǎng)要縮短Δl＝ll＝m＝。0答案：m/s

(2)縮短

222222[探規(guī)尋律]有關(guān)單擺周期問(wèn)題的處理方法：(1)明確單擺的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，看是否合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件。(2)在運(yùn)用＝πl(wèi)和的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

l

時(shí)，要注意l和是否發(fā)生變化，如果發(fā)生變化，則別求出不同(3)改變單擺振動(dòng)周期的途徑是：①改變單擺的擺長(zhǎng)；②改變單擺的重力加速度(如變單擺的位置或讓單擺失重或超重。[跟蹤演練]已知單擺完成10次振動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，擺b成6次振動(dòng)，兩擺長(zhǎng)之差為，則兩擺長(zhǎng)l與l分別()aAl＝2.5，labC．l＝2.4，l＝4.0ab

Bl＝ml＝2.5maD．l＝4.0，＝2.4ma解析設(shè)個(gè)單擺的周期分別為和T題意知T6TT∶T＝3∶5。ababa根據(jù)單擺周期公式T2π

lg，得l＝，由此可得l∶l＝T∶＝∶25，且l－l＝4πabaa1.6m解得l＝ml＝2.5ma對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P7[課堂雙基落實(shí)]．單擺是為研究振動(dòng)而抽象出的理想化模型，其理想化條件)A擺線質(zhì)量不計(jì)B擺線長(zhǎng)度不伸縮C．球的直徑比擺線長(zhǎng)度短得多D．要單擺的運(yùn)動(dòng)就是一種簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)解析：ABC單的理想化條件是擺線質(zhì)量很小，伸縮性很小，擺球密度較大，直徑比擺線短得多，擺動(dòng)時(shí)擺角較小，故A、、C正確D錯(cuò)。．關(guān)于單擺，下列說(shuō)法中正確的(A擺球受到的回復(fù)力方向總是指向平衡位置

1112121111212121221B擺球受到的回復(fù)力是它的合力C．球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，所受的合力為零D．角小時(shí)，擺球受到的合力的大小跟擺球?qū)ζ胶馕恢玫奈灰拼笮〕烧冉馕觯哼xA單的回復(fù)力不是它的合力，而是重力沿圓弧切線方向的分力A對(duì)B錯(cuò)；當(dāng)擺球運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，但合力不為零，因?yàn)樾∏蜻€有向心力，方向指向懸點(diǎn)(即指向圓心，C錯(cuò)；另外擺球所受的合力不是回復(fù)，所以與位移大小不成正比，D錯(cuò)如圖12－所示，曲面是段半徑為2光滑圓弧面，圓弧與水平面相切于O點(diǎn)，弧為cm現(xiàn)將一小球先后從曲面的頂端和弧的中點(diǎn)B由止釋放，到達(dá)底端的速度分別為v和v，經(jīng)歷的時(shí)間分別為和，么)A＜，＜C．＝，＝

圖1－Bv＞，＝tD．以上三種情況都有可能解析：B因?yàn)榛∵h(yuǎn)小于半徑，所以小球從、沿圓弧滑下可等效成小角度單擺的擺動(dòng)即簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等效擺長(zhǎng)為m擺的周期與振幅無(wú)關(guān)故t＝t因mgh12＝m，所以＝2gh，故＞。有擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺點(diǎn)正下方某處有一小釘擺經(jīng)過(guò)平衡位向左擺動(dòng)時(shí)，擺線的上部將被小釘擋住擺發(fā)生變化使擺球做小幅度擺動(dòng)擺球從右邊最高點(diǎn)M至左邊最高點(diǎn)運(yùn)過(guò)程的閃光照片圖－2－5示(點(diǎn)和小釘未被攝)P為動(dòng)中的最低點(diǎn)。已知每相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔相等，由此可知，小釘與懸點(diǎn)的距離)LLC.

圖1－LD．無(wú)法確定解析每鄰兩次閃光的時(shí)間間隔相等M有個(gè)閃時(shí)間間隔PN有2個(gè)頻閃時(shí)間間隔它們都是四分之周期因右側(cè)擺動(dòng)的周期是左側(cè)擺動(dòng)的周期的，所以前、后擺長(zhǎng)之比為4∶，故釘子距懸點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，C正。

[課下綜合檢測(cè)]．要增加單擺在單位時(shí)間內(nèi)的擺動(dòng)次數(shù)，可采取的方法()A增大擺球的質(zhì)量C．小擺動(dòng)的角度解析選B由擺的周期公式T＝π

B縮短擺長(zhǎng)D．升高氣溫l，可知周期只與l關(guān)，而與質(zhì)量、擺動(dòng)的幅度無(wú)關(guān)。當(dāng)l增大時(shí)，周期增大，頻率減小g增時(shí)，周期減小，頻率增大B確。．如圖所示是一個(gè)單擺(<5°)，其周期為T(mén)，下列說(shuō)法正確的()圖A把擺球質(zhì)量增加一倍，則周期變小B把偏角α變時(shí)，周期也變小C．球由O→→O，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為T(mén)D．球→B→，動(dòng)的時(shí)間為解析：由＝π

l

可知，單擺的周期T質(zhì)量無(wú)關(guān)A項(xiàng)誤；偏角小，振幅變小，但單擺的周期T振幅無(wú)關(guān)，項(xiàng)錯(cuò)誤OB→→O為次全振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)T時(shí)間等于T，項(xiàng)誤；由O→→O僅成了半個(gè)全振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于，D正。如圖2所示于地面上的一單擺在小振幅條件下擺動(dòng)周期為下說(shuō)法中確0的是)圖A單擺擺動(dòng)過(guò)程，繩子的拉力始終大于擺球的重力B單擺擺動(dòng)過(guò)程，繩子的拉力始終小于擺球的重力C．該單擺置于高空中相對(duì)于地球靜止的氣球中，其擺動(dòng)周期為>T

0D．球受重力和繩的拉力的合力提供單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力解析選C擺在最高點(diǎn)，繩子拉力小于擺球重力，在最低點(diǎn)，繩子拉力大于擺球的

00重力，A、錯(cuò)高空中的重力加速度變，由T＝2力由擺球重力沿圓弧切線方向的分力提供D錯(cuò)。

l

知，>TC對(duì)；單擺的回復(fù)0一物體在某行星面受到的萬(wàn)有引力是它在地球表面受到的萬(wàn)有引力的在地球走得很準(zhǔn)的擺鐘搬到此行星上后，此擺鐘分針轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈所經(jīng)歷的時(shí)間實(shí)際上)C．h

hD．4解析：萬(wàn)引力是地球表面的則該星球表面的重力加速度為地球表重力加速度的，由＝2π

lt可知，＝t

0

＝2即t＝t，故分針轉(zhuǎn)一圈所經(jīng)歷的時(shí)實(shí)際0為2小時(shí)。如圖3所，三根細(xì)線于O點(diǎn)處打結(jié)、B端定在同一水平面上相距為L(zhǎng)的點(diǎn)上，使成角三角形，BAO30°，知線長(zhǎng)是L，端點(diǎn)著一個(gè)小球。小球半徑忽略不計(jì)，下面說(shuō)法中正確的()圖A讓小球在紙面內(nèi)小角度擺動(dòng)，周期T2π

LB讓小球在垂直紙面方向小角度擺動(dòng)，其周期＝π

3LgC．小球在紙面內(nèi)小角度擺動(dòng)，周期T2

3LgD．小在垂直紙面內(nèi)小角度擺動(dòng)，周期為＝π

L2π

解析選A讓小球在紙面內(nèi)小角度擺動(dòng)，單擺以點(diǎn)懸點(diǎn)，擺長(zhǎng)為周期為＝L，讓小球在垂直紙面內(nèi)小角度擺動(dòng)，擺球以的延長(zhǎng)線與交點(diǎn)為懸點(diǎn)，擺長(zhǎng)L3為＋cos30°＝L＋L，期為T(mén)′＝π

g

，選項(xiàng)A正。如圖4所示MN為徑較大的光滑圓弧軌道的一部分小放的心處，再把另一小球B在MN離最低點(diǎn)C很近的處今使兩球同時(shí)自由釋放，則在不計(jì)空氣阻力時(shí)有()

22222222圖A球先到達(dá)CB．球先到達(dá)C點(diǎn)C．球同時(shí)到達(dá)點(diǎn)D．法定哪一個(gè)球先到達(dá)C點(diǎn)解析：AA自由落體運(yùn)動(dòng)，到點(diǎn)需時(shí)間t＝A

，為弧軌道的半徑。因?yàn)閳A弧軌道的半徑很，球最低點(diǎn)C又近，所以B球軌道給它的支持力和重力的作用下沿圓弧做簡(jiǎn)諧運(yùn)(等同于擺長(zhǎng)為R單擺)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)所的時(shí)間是單擺振動(dòng)周期的，T即t＝＝B4

＞，所以球到達(dá)點(diǎn)A一塊涂炭黑的玻璃板，質(zhì)量為2kg，在拉力F作用下，由靜止開(kāi)始沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)。一個(gè)裝有水平指針的振動(dòng)頻率為固定電動(dòng)音叉在玻璃板上畫(huà)出了如圖示的曲線，圖中＝cm，＝，＝9cm，求外力的小取10)圖解析：題可知f＝，＝0.2，而t＝t＝t＝。又因?yàn)閤－＝－x＝量，BAAOCBBA豎直方向?yàn)閯蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)。根據(jù)＝，所以a＝x/t＝m/s由牛頓第二定律得F＝mamgN答案：24N．若在某山峰峰頂利用單擺來(lái)確定山峰的高度，已知該單擺在海平面處的周期是T。0在峰頂時(shí)測(cè)該單擺周期為。求山峰峰頂離海平面的高度(球可看做質(zhì)量均勻分布的半徑為的體；結(jié)果用T、、表0解析：?jiǎn)螖[的擺長(zhǎng)為l地球的質(zhì)量為，則由萬(wàn)有引力定律可得地面的重力加速度

22h22hM和高山上的重力加速度分別為gG，＝G由單擺的周期公式可知＝π0T由以上各式可求得＝－R。T0T答案：(－1)RT0第

l

，＝π

lh電磁場(chǎng)和電磁波1.變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)變電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)性振蕩變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率周期性振蕩變磁場(chǎng)。2．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的，周期性振蕩變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率周期性振蕩的電場(chǎng)。3電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生形成的電磁場(chǎng)在空間傳成電磁波，電磁波為橫波，可以在真空中傳播，c＝3.0×8。4．麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，而赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)磁波的存在。對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)麥克斯韋電磁理論的兩個(gè)基本假設(shè)[自讀教材抓基礎(chǔ)]．變化的磁場(chǎng)能夠周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)麥斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化快，產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)；磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化不均勻時(shí)，產(chǎn)生變化的電場(chǎng)；穩(wěn)定的磁場(chǎng)周圍不產(chǎn)生電場(chǎng)。(2)電場(chǎng)可由兩種方式產(chǎn)生：①由荷產(chǎn)生；②由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生。．變化的電場(chǎng)能夠周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)麥克斯韋認(rèn)為，若電場(chǎng)隨時(shí)間變化快，則產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)；若電場(chǎng)隨時(shí)間的變化不均勻，則會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。穩(wěn)定的電場(chǎng)周圍不產(chǎn)生磁場(chǎng)。

[跟隨名師解疑難]．對(duì)麥克斯韋電磁理論的認(rèn)識(shí)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)：如圖－2－1所示斯認(rèn)為在化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)種遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路導(dǎo)體環(huán)是否存在無(wú)關(guān)。導(dǎo)體環(huán)的作用只是用來(lái)顯示電場(chǎng)的存在。圖3－(2)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)：如圖－2－2所示根麥克斯韋理論蕩電路中當(dāng)容器充放電的時(shí)候，不僅導(dǎo)線中的電流要產(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)。．對(duì)麥克斯韋電磁理論的理解恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)

圖3－恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)[學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小試身手應(yīng)用麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論判斷如圖－2－3所的表示電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生場(chǎng))關(guān)系圖像中(每選項(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

()圖3－解析：BCA圖的上圖磁場(chǎng)是穩(wěn)定的，由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論可知，其周圍空間不會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)A圖的下圖是錯(cuò)誤的B圖的上圖是均勻變化的電場(chǎng)，應(yīng)該產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，下圖的磁場(chǎng)是穩(wěn)定的，所以B圖確；圖中的上圖是振蕩的磁場(chǎng)，它能產(chǎn)生同π頻率的振蕩電場(chǎng)，且相位相差，圖是正確的D圖上圖是蕩的電場(chǎng)，在其周圍空間產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng)，但是下圖中的圖像與上圖相比較，相位相差，故錯(cuò)誤。以只有BC兩圖正確。電磁場(chǎng)和電磁波[自讀教材抓基礎(chǔ)]．電磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成不可分割的統(tǒng)一體，稱為電磁場(chǎng)。．電磁波電波的產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而形成的電磁場(chǎng)是由近及遠(yuǎn)地傳播的，這種變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播稱為電磁波。(2)電磁波的特點(diǎn)：①電磁波是橫，電磁波在空間傳播不需要介質(zhì)；②電磁波的波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系：＝空中，電磁波的速度×8m/s(3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干和衍射等現(xiàn)象。．赫茲實(shí)驗(yàn)(1)赫茲實(shí)驗(yàn)原理圖如圖3－－：圖3－(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)感應(yīng)線圈兩個(gè)銅間有火花跳過(guò)時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩銅球間也有火花產(chǎn)生。

ff(3)現(xiàn)象分析：火花在A、間來(lái)回跳動(dòng)時(shí)，在周圍空間建立了一個(gè)迅速化的電磁場(chǎng)，這種電磁場(chǎng)以電磁波的形式在空間傳播電磁波經(jīng)過(guò)接收線圈時(shí)致收線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使接收線圈兩球間隙處生電壓電壓足夠高時(shí)兩球之間就會(huì)產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電波的存在。實(shí)意義：證明了麥克斯韋的預(yù)言，為麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。．麥克斯韋理論在理發(fā)展史上的意義麥克斯韋電磁場(chǎng)理論把電磁學(xué)發(fā)展成為完整的美理論體系一了人們對(duì)電磁和光現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)電和磁的利用開(kāi)辟了理論前景深研究物質(zhì)的電磁結(jié)構(gòu)及客觀性提供理論基礎(chǔ)。[跟隨名師解疑難]．對(duì)電磁場(chǎng)的理解電場(chǎng)的產(chǎn)生：如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)變的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng)……于是，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成了不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。(2)電場(chǎng)、磁場(chǎng)的變化關(guān)系可用下的框圖表示：c．電磁波的波速、長(zhǎng)與頻率的關(guān)系＝，＝同一種電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)率不變(頻率由波源決定速長(zhǎng)生改變。在介質(zhì)中的速度都比真空中的速度小。不同電磁波在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播速度不同，頻率越高波速越小，頻率越低波速越大。．電磁波與機(jī)械波比較

研究對(duì)象周期性傳播情況產(chǎn)生機(jī)理是否橫波是否縱波

電磁波電磁現(xiàn)象電場(chǎng)強(qiáng)度E磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變化傳播無(wú)需介質(zhì)，在真空中波速總等于光速c，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速與介及頻率都有關(guān)由電磁振蕩(期性變化的電)激發(fā)是否

機(jī)械波力學(xué)現(xiàn)象位移隨時(shí)間和空間做周期性變化傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān)由波)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)產(chǎn)生可以是可以是干涉現(xiàn)象衍射現(xiàn)象

滿足干涉條件時(shí)均能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象滿足衍射條件時(shí)均能發(fā)生明顯衍射[學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小試身手(上海高考電磁波與機(jī)械波具有的共同性質(zhì)()A都是橫波C．能在真空中傳播

B都能傳輸能量D．都具有恒定的波速解析：

電磁波是橫波，但機(jī)械波有橫波也有縱波A錯(cuò)；機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，兩者在不同介質(zhì)中波速不同、錯(cuò)；電磁波與機(jī)械波具有的同性質(zhì)是都能傳輸能量B正。對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)對(duì)電磁理論的理解[典題例析]．關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的()A在電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍一定產(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)，變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C．勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D．期變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)[思路點(diǎn)撥]要意電場(chǎng)或磁場(chǎng)是如何變化的，變化規(guī)律不同，產(chǎn)生的場(chǎng)特點(diǎn)也不相

同。解析根麥克斯韋電磁場(chǎng)理論有變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生磁場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，非均勻變化的電場(chǎng)才產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。答案：D[探規(guī)尋律]麥斯韋電磁理論的兩大支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)；變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而產(chǎn)生的電場(chǎng)或磁場(chǎng)如何變化，與原磁場(chǎng)或電場(chǎng)的變化規(guī)律有關(guān)。(2)洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷永不做功但變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)可以對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功。[跟蹤演練]如圖－2－5所示，有一水平放置內(nèi)壁光滑、絕緣的真空?qǐng)A形管，其半徑R，一帶正電的粒子靜止在管內(nèi)個(gè)置處于豎直向上的磁場(chǎng)中使帶電粒子能沿管做圓周運(yùn)動(dòng)，所加的磁場(chǎng)可能()圖3－A勻強(qiáng)磁場(chǎng)B均勻增加的磁場(chǎng)C．勻減小的磁場(chǎng)D．于倫茲力不做功，不管加什么磁場(chǎng)都不能使帶電粒子沿管運(yùn)動(dòng)解析：選BC磁對(duì)靜止的電荷不生力的作用，但當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)可產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)對(duì)帶電粒子產(chǎn)生電場(chǎng)力的作用，帶電粒子在電場(chǎng)力作用下可以產(chǎn)生加速度。電磁波與機(jī)械波的比較[典題例析]．關(guān)于電磁波與聲波的說(shuō)法，下列正確的()A電磁波是電磁場(chǎng)由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播，聲波是聲源的振動(dòng)向遠(yuǎn)處傳播B電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播有時(shí)也不需要介質(zhì)C．空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的傳播速度變小，聲波傳播速度大D．空進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)不變，聲波的波長(zhǎng)變小

[思路點(diǎn)撥](1)解析：電磁波和聲波的概念可知A正。因?yàn)殡姶趴梢栽谡婵罩袀鞑?，而聲波屬于機(jī)械波，它的傳播需要介質(zhì)，在真空中不能傳播，故B錯(cuò)。電磁波在空氣中的傳播速度大于在水中的傳播速度在空的傳播速度最大；聲波在氣體體固中的傳播速度依次增大，故C正確。無(wú)論是電磁波還是聲波，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種質(zhì)頻率都不變，v所以由波長(zhǎng)及它們?cè)诓煌橹械乃俣瓤芍煽諝膺M(jìn)入水中時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)變短，f聲波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故D錯(cuò)答案：[跟蹤演練]電磁波與機(jī)械波相比()A電磁波傳播不需介質(zhì)，機(jī)械波需要介質(zhì)B電磁波在任何介質(zhì)中傳播速率都相同，機(jī)械波在同一介質(zhì)中傳播速度相同C．磁波和機(jī)械波都不能產(chǎn)生干涉D．磁和機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射解析選AD電磁波的傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波的傳播要介質(zhì)，所有電磁波的傳播速度只有在真空中才相同在其他某種介質(zhì)如玻璃中則不同不的機(jī)械波即使在同種介質(zhì)中傳播度一般也不一樣波和機(jī)械波有波的特性能生干涉和衍射現(xiàn)象，故A、D項(xiàng)正確。對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)[課堂雙基落實(shí)]．關(guān)于麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論及其成就，下列說(shuō)法正確的()A變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)B變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)C．實(shí)了電磁波的存在D．見(jiàn)真空中電磁波的傳播速度大于光速解析：AB選項(xiàng)A和是磁場(chǎng)理論的兩大支柱，所以AB正；麥克斯韋預(yù)

言了電磁波的存在赫最早證了電磁波的存在錯(cuò)誤麥斯韋預(yù)見(jiàn)了真空中電磁波的傳播速度等于光速D錯(cuò)。．某電路中電場(chǎng)隨時(shí)間變化的圖像如圖3－－6所示，能發(fā)射電磁波的電()解析：

圖3－圖A電場(chǎng)不隨時(shí)間變化，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。圖B和C中電場(chǎng)都隨時(shí)間均勻變化，只能在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，也不會(huì)產(chǎn)生和發(fā)射電磁波。圖D中電場(chǎng)隨時(shí)間做不均勻的變化能在周圍空間產(chǎn)生化的磁場(chǎng)磁場(chǎng)的變化也是不均勻的又能產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，從而交織成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，即形成電磁場(chǎng)，才能發(fā)射電磁波。．以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說(shuō)法中，正確的()A機(jī)械波與電磁波本質(zhì)上是一致的B機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速，不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān)C．械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波D．們能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象解析選BCD機(jī)波振動(dòng)產(chǎn)生電磁波由周期性變化的電(或磁場(chǎng))生機(jī)械波是能量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)決定；電磁波是物質(zhì)波，傳播不需要介質(zhì)，波速由介質(zhì)和本身頻率共同決定，機(jī)械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，故選項(xiàng)B、C、D正。．如圖－2－7所是某一固定面積的磁通量的變化圖線，它在周圍空間某一點(diǎn)激發(fā)的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E是)A逐漸增強(qiáng)C．變

圖3－B逐漸減弱D．無(wú)法確定解析選C由圖知，磁通量均勻變化，而面積一定，故磁感應(yīng)強(qiáng)B均變化，故在其周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，故正確。[課下綜合檢測(cè)]．最先提出經(jīng)典電磁場(chǎng)理論的科學(xué)家和最早捕捉到電磁波的科學(xué)家分別()

88828882A法拉第安培C．斯特赫茲

B麥克斯韋法第D．麥克斯韋赫茲解析選D最提出經(jīng)典電磁場(chǎng)理論的科學(xué)家是麥克斯韋早捉到電磁波的科學(xué)家是赫茲。因此選D。．關(guān)于電磁波在真空中的傳播速度，以下說(shuō)法正確的()A頻率越高，傳播速度越大B波長(zhǎng)越長(zhǎng)，傳播速度越大C．磁波的能量越大，傳播速度越大D．率波長(zhǎng)、強(qiáng)弱都不影響電磁波的傳播速度解析：所有電磁波，無(wú)論波長(zhǎng)、頻率如何，在真空中傳播速度都等于光速。．關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法中正確的()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×

m/sC．磁波由真空進(jìn)入某種介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)將變長(zhǎng)D．磁只能在真空中傳播解析選A電波是交替變化的電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播真中的傳播速度是×10m/s。在其他質(zhì)中的傳播速度小于3×10m/s電磁波在傳播的過(guò)程中，頻率f不變，由v＝傳速度變時(shí)，波長(zhǎng)變短，故BC、D均對(duì)。．以下電場(chǎng)能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)的(A＝10V/mB．＝t＋1)C．＝t＋2)V/mD．E＝t－2tV/m解析：BD．如圖所是一水平放置的絕緣環(huán)形管，管內(nèi)壁光滑，內(nèi)有一直徑略小于管內(nèi)徑的帶正電的小球開(kāi)時(shí)小球靜止一變化的磁場(chǎng)豎直向下穿過(guò)管所在的平面磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨間成正比例增大，設(shè)小球的帶電量不變，則

()

λλ圖A順著磁場(chǎng)方向看，小球受順時(shí)針?lè)较虻牧?，沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)B順著磁場(chǎng)方向看，小球受逆時(shí)針?lè)较虻牧Γ啬鏁r(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)C．著磁場(chǎng)方向看，小球受順時(shí)針?lè)较虻牧?，沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)D．球受力，不運(yùn)動(dòng)解析B因絕緣環(huán)形管面內(nèi)有均勻增大的磁場(chǎng)周會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定渦旋電場(chǎng)，對(duì)帶電小球做功由楞次定律判電場(chǎng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较螂妶?chǎng)力作用下帶正電小球沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，故B正。．如圖所，閉合開(kāi)關(guān)S，待電容器充電完畢后，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，用絕緣工具使電容器兩極板之間稍稍拉開(kāi)一定的距離，則在電容器周圍空()A會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)C．會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)

圖B會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)D．會(huì)產(chǎn)生振蕩的磁場(chǎng)解析選C平板電容器接入直流電源后兩極板間的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)斷開(kāi)電源后電容器帶電荷量將保持變電容的定義式和平行板電容器的公式可得兩極板U間的電場(chǎng)E＝＝＝當(dāng)用絕緣工具將兩極板間距離稍稍拉開(kāi)一些時(shí)容兩板間CdεS的電場(chǎng)不發(fā)生變化，所以不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，故選項(xiàng)正確。．電磁波由真空中進(jìn)入介質(zhì)中時(shí)，其波速變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則波長(zhǎng)將變?yōu)樵瓉?lái)的多倍？解析：磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)中時(shí)，周期不變。λ由λ＝T可，＝＝00

即λ＝λ＝0.5。0答案：0.5倍

484484雷達(dá)是一種無(wú)線