新教材同步系列2024春高中物理第6章電磁現(xiàn)象與電磁波第4節(jié)電磁波及其應用第5節(jié)量子化現(xiàn)象學生用書粵教版必修第三冊

第四節(jié)電磁波及其應用第五節(jié)量子化現(xiàn)象學習任務(wù)1．知道電磁場、電磁波的概念及電磁波的產(chǎn)生原理，知道光是一種電磁波，光的能量是不連續(xù)的，能解釋相關(guān)的自然現(xiàn)象。2．理解電磁波的產(chǎn)生原理，了解電磁波的應用和電磁污染及防護，具有與光的量子化有關(guān)的能量觀念。3．體會電磁技術(shù)應用對人類生活和社會發(fā)展帶來的影響，能理性討論電磁污染及其防護問題。通過對場的認識，體驗人類對自然界的認識是不斷發(fā)展的。知識點一電磁場與電磁波1．電磁場(1)麥克斯韋電磁場理論的兩個基本假設(shè)①變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生____。②變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生____。(2)電磁場：變化的____和變化的____構(gòu)成不可分割的統(tǒng)一場，稱為______。2．電磁波(1)電磁波的產(chǎn)生：變化的電磁場在空間的傳播形成了______。(2)電磁波可以在____中傳播，電磁波的傳播__需要介質(zhì)。知識點二電磁場的物質(zhì)性1．電磁場的特點：看不見摸不著，沒有固定的形狀和體積，幾個電磁場可以同時占有同一空間。2．電磁場的物質(zhì)性的驗證(1)微波爐利用電磁波來加熱食物，說明電磁場具有能量。(2)光壓現(xiàn)象說明電磁場具有質(zhì)量。(3)美國物理學家______通過實驗驗證了電磁場和電荷系統(tǒng)相互作用時遵守動量守恒定律和能量守恒定律。知識點三電磁波的應用1．電視廣播(1)電視通過______傳播視頻信號，其原理與傳播音頻信號相似。(2)通常電視廣播使用____(選填“長波”“中波”或“微波”)傳送電視信號。(3)人們利用電磁波將電視信號先傳遞給________________，然后由通信衛(wèi)星將信號傳回大地。2．雷達(1)雷達是利用______進行測距、定位的儀器。(2)組成：雷達主要由發(fā)射機、接收機和顯示器等部分組成。(3)雷達工作時使用的是____(選填“長波”“中波”或“微波”)。3．移動電話(1)____________是電磁波最輝煌的應用成果之一。(2)無線電話、無線對講機、移動電話均是通過______實現(xiàn)信號的發(fā)射與接收的。知識點四光是一種電磁波1．19世紀60年代，________建立了電磁場理論。2．1888年，____用實驗證實了電磁波的存在，并證明了電磁波和光一樣具有反射、____、____和衍射等性質(zhì)。3．電磁波的速度等于____。知識點五能量子假說1．熱輻射(1)熱輻射：①定義：一切物體都在輻射______，這種輻射與物體的____有關(guān)，所以叫作熱輻射。②特點：物體在熱輻射中隨溫度的升高，輻射的較短波長的電磁波的成分越來越大。(2)黑體：①定義：某種物體能夠____吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就叫作____。②黑體輻射的特點：黑體輻射電磁波的強度按____的分布只與黑體的溫度有關(guān)。2．能量子(1)普朗克的假設(shè)：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的______。即能的輻射或者吸收只能是________的。這個不可再分的最小能量值ε叫作______。(2)能量子公式：ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為__________。h＝___________________J·s。(3)能量的量子化：在微觀世界中能量是______的，或者說微觀粒子的能量是____的。這種現(xiàn)象叫能量的量子化。知識點六光子假說1．光電效應(1)概念：當光照射在金屬上時，有時會有電子從金屬表面逸出，這種現(xiàn)象被稱為________，逸出的電子稱為______。(2)實驗規(guī)律①用不同頻率的光去照射陰極時，光的頻率越大，光電子動能越大；②頻率低于某一數(shù)值時，不論光的強度多大，都不能產(chǎn)生光電子。2．光子(1)概念：愛因斯坦1905年指出，當光和物質(zhì)相互作用時，光的能量不是連續(xù)的，而是一份一份光量子，這些光量子稱為____。(2)光子的能量：________。知識點七光的波粒二象性1．粒子性：愛因斯坦的________成功地解釋了光電效應，說明了光具有粒子性。2．波動性：光的干涉、衍射等實驗事實說明了光具有波動性。3．光的波粒二象性：光的這種既具有波動性，又具有粒子性的性質(zhì)稱為光的波粒二象性。知識點八原子結(jié)構(gòu)的玻爾理論1．定義：原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值叫作____。2．能級躍遷：(1)通常情況下，原子處于能量最低的狀態(tài)，這是________。(2)把原子從一個能級變化到另一個能級的過程叫作____。(3)處于高能級的原子，自發(fā)地向低能級躍遷時____光子，原子從高能級向低能級躍遷時放出的光子的能量，等于前后兩個能級之__。3．原子光譜：由于原子的____是分立的，所以放出的光子的____也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。能量子：不可再分割的最小能量值。1．思考辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)(1)變化的磁場可以產(chǎn)生電場，但變化的電場不能產(chǎn)生磁場。 ()(2)微觀粒子的能量只能是能量子的整數(shù)倍。 ()(3)在微觀世界中能量不能連續(xù)變化。 ()2．填空光是一種電磁波，則波長為400nm的光子的能量是__________________J。試探究：(1)觀察上面兩幅圖，變化的磁場所產(chǎn)生電場的電場線和以前所學靜電場的電場線有區(qū)別嗎？(2)變化的磁場一定能產(chǎn)生電磁波嗎？為什么？麥克斯韋電磁場理論1．變化的磁場產(chǎn)生電場麥克斯韋認為在變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路(導體環(huán))是否存在無關(guān)。導體環(huán)的作用只是用來顯示電流的存在。2．變化的電場產(chǎn)生磁場根據(jù)麥克斯韋理論，在給電容器充電的時候，不僅導體中的電流要產(chǎn)生磁場，而且在電容器兩極板間變化著的電場周圍也要產(chǎn)生磁場。3．變化的磁場產(chǎn)生電場的幾種形式(1)均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場。(2)非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場。(3)周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場。4．變化的電場產(chǎn)生磁場的幾種形式(1)均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場。(2)非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場。(3)周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率周期性變化的磁場?！镜淅?】關(guān)于電磁場理論的敘述，不正確的是()A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān)B．周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場C．變化的電場和變化的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的整體，即電磁場D．電場周圍一定存在磁場思路點撥：(1)相互激發(fā)的變化的電場與磁場的頻率相等。(2)交替變化的電磁場是一個整體。[聽課記錄]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________在理解麥克斯韋的電磁場理論時，要注意靜電場不產(chǎn)生磁場，靜磁場也不產(chǎn)生電場，還要注意根據(jù)電場(或磁場)的變化情況來確定所產(chǎn)生的是什么樣的磁場(或電場)。[跟進訓練]1．磁場的磁感應強度B隨時間t變化的四種情況如圖所示，其中能產(chǎn)生電場的磁場和能產(chǎn)生持續(xù)電磁波的磁場分別為()A．②③④、③④ B．①③④、③④C．②③④、②④ D．①③④、②④光的量子化與量子世界1．物體在發(fā)射或接收能量的時候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個中間狀態(tài)。2．在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運動時我們可以認為：物體的運動是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時必須考慮能量量子化。3．能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是電磁波的頻率。【典例2】(多選)對于帶電微粒輻射和吸收能量時的特點，以下說法正確的是()A．以某一個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．吸收的能量可以是連續(xù)的D．輻射和吸收的能量是量子化的思路點撥：(1)微觀粒子吸收和輻射能量只能是一份一份的。(2)能量是量子化的，不連續(xù)的。[聽課記錄]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍。(2)當輻射或吸收能量時，也是以最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的。(3)在微觀世界中能量是量子化的。[跟進訓練]2．(多選)關(guān)于對普朗克能量子假說的認識，下列說法正確的是()A．振動著的帶電微粒的能量只能是某一能量值εB．帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍C．能量子與電磁波的頻率成正比D．這一假說與現(xiàn)實世界相矛盾，因而是錯誤的1．(多選)下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是()A．電磁波由電磁場發(fā)生區(qū)域向遠處傳播B．電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為cC．電磁波在真空中傳播時，傳播速度為cD．光是一種電磁波2．(多選)下列說法正確的是()A．原子的能量是連續(xù)的，原子的能量從某一能量值變?yōu)榱硪荒芰恐担梢赃B續(xù)變化B．原子從低能級向高能級躍遷時放出光子C．原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，且光子的能量等于前后兩個能級之差D．由于能級的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的光譜只有一些分立的亮線3．在日常生活中，廣泛使用了紅外體溫計測量體溫，下列說法正確的是()A．當體溫超過37.3℃時人體才輻射紅外線B．當體溫超過周圍空氣溫度時人體才輻射紅外線C．紅外體溫計是依據(jù)體溫計發(fā)射紅外線來測體溫的D．紅外體溫計是依據(jù)人體溫度越高，輻射的紅外線強度越大來測體溫的4．(新情境題，以“人眼感光”為背景，考查光子的能量)人眼對綠光較為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒鐘有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量為6.63×10-34J·s，光速為3.0×108m/s，已知c＝λν，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是多少？_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：1．什么是電磁場？什么是電磁波？2．哪位科學家提出了電磁場理論？哪位科學家證實了電磁波的存在？3．哪位科學家提出了量子假說？光量子的公式是什么？第四節(jié)電磁波及其應用第五節(jié)量子化現(xiàn)象[必備知識·自主預習儲備]知識點一1．(1)電場磁場(2)電場磁場電磁場2．(1)電磁波(2)真空不知識點二2．(3)康普頓知識點三1．(1)電磁波(2)微波(3)地球同步通信衛(wèi)星2．(1)電磁波(3)微波3．(1)現(xiàn)代通信技術(shù)(2)電磁波知識點四1．麥克斯韋2．赫茲折射干涉3．光速知識點五1．(1)電磁波溫度(2)全部黑體波長2．(1)整數(shù)倍一份一份能量子(2)普朗克常量6．63×10-34(3)量子化分立知識點六1．(1)光電效應光電子2．(1)光子ε＝hν知識點七1．光子假說知識點八1．能級2．(1)最穩(wěn)定的(2)躍遷(3)放出差3．能級能量體驗1．(1)×(2)√(3)√2．4.97×10-19[關(guān)鍵能力·情境探究達成]情境探究提示：(1)變化的磁場所產(chǎn)生的電場的電場線是閉合的；而靜電場中的電場線是不閉合的。(2)不一定，均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場，不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場，如果變化的磁場能產(chǎn)生變化的電場，變化的電場又能產(chǎn)生變化的磁場，才能在周圍空間產(chǎn)生電磁波。典例1D[故D符合題意。]跟進訓練1．C[根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場產(chǎn)生電場，故②③④都可以產(chǎn)生電場；周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場，從而產(chǎn)生電磁波，故只有②④可以產(chǎn)生電磁波。]典例2ABD[帶電微粒輻射或吸收能量時是以最小能量值——能量子ε的整數(shù)倍或一份一份地輻射或吸收的，是不連續(xù)的，故選項A、B、D正確，C錯誤。]跟進訓練2．BC[由普朗克能量子假說可知帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，A錯誤，B正確；最小能量值ε＝hν，C正確；普朗克能量子假說反映的是微觀世界的特征，不同于宏觀世界，D錯誤。][學習效果·隨堂評估自測]1．ACD[電磁波由電磁場發(fā)生區(qū)域向遠處傳播，電磁波在真空中的傳播速度為c，故選項A、C、D正確。]2．CD[原子的能量是量子化的，原子從高能級會自發(fā)地向低能級躍遷，向外放出光子。光子的能量hν＝E初－E末，由于能級的分立性，放出的光子的能量也是分立的。]3．D[人體在任何溫度下都會輻射紅外線，故A