人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學案2：4 2-4 3電磁場與電磁波 無線電波的發(fā)射和接收

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE14.2-4.3電磁場與電磁波無線電波的發(fā)射和接收學習目標1、了解電磁波的基本特點及其發(fā)現(xiàn)過程，通過電磁波體會電磁場的物質性.2、了解麥克斯韋的電磁場理論，實現(xiàn)了從經典物理學向現(xiàn)代物理學的重大轉折3、能說出電磁波的發(fā)射、傳播和接收的過程。知道無線電通信的基本原理。4、能正確區(qū)分調制、調幅、調頻、調諧、解調等概念。5、能結合生活實際，說出無線電通信在生活中的應用。自主學習一、電磁場1.麥克斯韋兩個觀點（1）變化的磁場產生________(如圖甲所示)．（2）變化的電場產生________(如圖乙所示)．甲乙2.電磁場：變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系著，形成不可分割的統(tǒng)一的__________.二、電磁波1.電磁波的產生：________的電場和磁場在較遠的空間引起新的________的電場和磁場，這樣________的電場和磁場由近及遠向周圍傳播，形成了電磁波．2.電磁波的特點：（1）電磁波在空間傳播不需要________，電磁波的速度________光速c.（2）電磁波的電場強度E與磁感應強度B相互________.3.電磁波能產生反射、________、干涉和________等現(xiàn)象．4.赫茲的實驗（1）赫茲實驗裝置(如圖所示)．（2）實驗現(xiàn)象：當感應圈兩個金屬球間有火花跳過時，導線環(huán)兩個小球間也跳過火花．（3）現(xiàn)象分析：當感應圈使得與它相連的兩個金屬球間產生電火花時，周圍空間出現(xiàn)了迅速變化的__________.這種變化的電磁場以__________的形式在空間傳播．當電磁波到達導線環(huán)時，它在導線環(huán)中激發(fā)出______________，使得導線環(huán)的空隙中也產生了火花．（4）實驗結論：赫茲證實了__________的存在．三、無線電波的發(fā)射1．發(fā)射電磁波的振蕩電路的特點(1)要有的振蕩頻率：頻率，發(fā)射電磁波的本領越大。(2)振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，因此采用電路。2．電磁波的調制調制在電磁波發(fā)射技術中，使載波隨各種信號而改變的技術分類調幅(AM)使高頻電磁波的隨信號的強弱而變的調制技術調頻(FM)使高頻電磁波的隨信號的強弱而變的調制技術四、無線電波的接收1．原理電磁波在傳播過程中如果遇到導體，會使導體中產生，因此，空中的導體可以用來接收電磁波。2．電諧振與調諧(1)電諧振：當接收電路的跟收到的電磁波的相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強的現(xiàn)象。(2)調諧：使接收電路產生的過程。五、電視廣播的發(fā)射和接收過程攝像管：攝取景物的圖像并將其轉換為?eq\x(調制和發(fā)射)?eq\x(天線接收高頻信號，調諧，)?eq\x(顯像管：還原出與攝像管屏上相同的圖像)合作探究探究一、麥克斯韋電磁場理論（一）電磁場理論1．麥克斯韋假設的兩大觀點(1)變化的磁場產生電場如圖所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里會產生感應電流，其實質是變化的磁場在它周圍產生了電場，電路中的自由電荷在電場力作用下做定向運動，形成了感應電流，即使在變化的磁場周圍沒有閉合電路同樣可以產生電場。(2)變化的電場產生磁場麥克斯韋認為：由電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場能產生電場的觀點猜想變化的電場就像導線中的電流一樣，會在空間產生磁場。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生磁場，而且在電容器兩極板間變化著的電場周圍也要產生磁場。(如圖所示)2．對麥克斯韋電磁場理論的理解(1)恒定的電場不產生磁場。(2)恒定的磁場不產生電場。(3)均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場。(4)均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場。(5)周期性變化的電場產生同頻率的周期性變化的磁場。(6)周期性變化的磁場產生同頻率的周期性變化的電場。如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間產生周期性變化的磁場；這個變化的磁場又在它周圍空間產生新的周期性變化的電場……變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁波。例1.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是()A．有電場的空間一定存在磁場，有磁場的空間也一定能產生電場B．在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場D．周期性變化的磁場周圍空間一定產生周期性變化的電場探究二、電磁波1．電磁波的產生變化的電場和變化的磁場總是交替產生，并且由發(fā)生的區(qū)域向周圍空間傳播，電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播就是電磁波。2．電磁波的特點(1)電磁波是橫波，即E與B彼此垂直且與傳播方向垂直。(2)電磁波的傳播不需要介質，在真空中電磁波的傳播速度跟光速相同，即c＝3.0×108m/s。(3)電磁波具有波的共性，能產生干涉、衍射等現(xiàn)象。電磁波與物質相互作用時，能發(fā)生反射、吸收、折射等現(xiàn)象。3．電磁波的波速、波長與頻率的關系c＝λf。4．電磁波與機械波的異同點(1)電磁波與機械波的相同點①電磁波與機械波一樣，能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象。②電磁波與機械波一樣，是傳播能量的一種形式，能傳遞信息。③電磁波的波長、頻率、周期、波速關系與機械波一樣滿足v＝λf，T＝eq\f(1,f)，且傳播過程中頻率不變。(2)電磁波與機械波的不同點①產生的機理不同：電磁波是電磁運動產生的，是變化的電磁場在空間的傳播；機械波是機械運動產生的，是機械振動這一運動形式在介質中的傳播。②電磁波傳播不需要介質，機械波必須有介質才能傳播。電磁場本身是一種物質，電磁波是物質傳播的形式，是靠電和磁的相互“感應”而傳播的，可以脫離電荷而獨立存在，故它的傳播不需要介質，真空中也能傳播。③電磁波是橫波，電場方向和磁場方向互相垂直且都與波的傳播方向垂直；機械波有橫波也有縱波。④電磁波波速比機械波波速大得多，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c＝3.0×108m/s，電磁波傳播雖然不需要介質，但在其他介質中的速度都比在真空中的小。例2.(多選)關于電磁波與聲波的說法，下列正確的是()A．電磁波是由電磁場發(fā)生的區(qū)域向遠處傳播，聲波是聲源的振動向遠處傳播B．電磁波的傳播不需要介質，聲波的傳播有時也不需要介質C．由空氣進入水中傳播時，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大D．由空氣進入水中傳播時，電磁波的波長不變，聲波的波長變小探究三、電磁波的發(fā)射古代人們有哪些傳遞信息的方式？現(xiàn)在我們有哪些傳遞信息的方式？這兩種傳遞方式有什么不同？1．發(fā)射電磁波的條件(1)要有足夠高的振蕩頻率。理論研究表明，振蕩電路向外輻射能量的本領，即單位時間內輻射出去的能量，與振蕩頻率密切相關，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領越大。(2)開放電路，要使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。2．電磁波的發(fā)射示意圖(如圖所示)〖例3〗(多選)為了增大無線電臺向空間發(fā)射無線電波的能力，對LC振蕩電路的結構可采用下列哪些措施()A．減小電容器極板的正對面積 B．增大電容器極板的間距C．增大自感線圈的匝數(shù) D．向外抽出鐵芯探究四、電磁波的接收如圖，我們調節(jié)旋鈕調改變的是什么？調節(jié)的目的又是什么？1．原理利用電磁感應在接收電路產生和電磁波同頻率的電流。2．方法(1)利用調諧產生電諧振，使接收電路的感應電流最強。(2)利用解調把接收電路中的有用信號分離出來。(3)調諧和解調的區(qū)別：調諧就是一個選臺的過程，即選攜帶有用信號的高頻振蕩電流，在接收電路中產生最強的感應電流的過程；解調是將高頻電流中攜帶的有用信號分離出來的過程?！祭?〗(多選)下列說法正確的是()A．當處于電諧振時，所有的電磁波仍能在接收電路中產生感應電流B．當處于電諧振時，只有被接收的電磁波才能在接收電路中產生感應電流C．由調諧電路接收的感應電流，再經過耳機就可以聽到聲音了D．由調諧電路接收的感應電流，再經過檢波、放大，通過耳機才可以聽到聲音隨堂訓練1.下列關于電場與磁場的產生的理解正確的是()2.(多選)以下關于機械波與電磁波的說法中，正確的是()A．機械波與電磁波本質上是一致的B．機械波的波速只與介質有關，而電磁波在介質中的波速，不僅與介質有關，而且與電磁波的頻率有關C．機械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波D．它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象3．簡單的、比較有效的電磁波的發(fā)射裝置，至少應具備以下電路中的()①調諧電路；②調制電路；③高頻振蕩電路；④開放振蕩電路A．①②③ B．②③④C．①④ D．①②④4．如圖所示為電視接收過程示意圖，其工作過程順序正確的是()A．解調——放大——調諧——顯示B．調諧——放大——解調——顯示C．調諧——解調——放大——顯示D．放大——調諧——解調——顯示5．關于電磁波的發(fā)射與接收，下列說法中正確的是()A．調頻與調幅都是用高頻載波發(fā)送信號，原理相同，無本質區(qū)別B．解調是將低頻信號加載到高頻電磁波上進行發(fā)射傳送的過程C．手持移動電話與其他用戶通話時，要靠較大的固定的無線電臺轉送D．調諧就是將接收電路的振幅調至與電磁載波的振幅相同6．手機A的號碼手機B的號碼當手機A撥打手機B時，能聽見B發(fā)出響聲并且看見B上來電顯示A的號碼若將手機A置于透明真空罩中，再用手機B撥打手機A，則()A．能聽見A發(fā)出響聲，但看不到A上顯示B的號碼B．能聽見A發(fā)出響聲，也能看到A上顯示B的號．既不能聽見A發(fā)出響聲，也看不到A上顯示B的號碼D．不能聽見A發(fā)出響聲，但能看到A上顯示B的號碼130222222227．(多選)下列對無線電廣播要對電磁波進行調制的原因的說法正確的是()A．經過調制后的高頻電磁波向外輻射能量的本領更強B．經過調制后的電磁波在空間傳播得更快C．經過調制后的電磁波在空間傳播波長才能不變D．經過調制后的高頻電磁波才能把我們要告知對方的信號有效地傳遞出去

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁自主學習一、1.（1）電場（2）磁場2.電磁場二、1.變化變化變化2.（1）介質等于（2）垂直3.折射衍射4.（3）電磁場電磁波感應電動勢（4）電磁波三、1．(1)足夠高越高(2)開放2．振幅頻率四、1．感應電流2．(1)固有頻率頻率(2)電諧振五、電信號解調合作探究例1：D〖解析〗根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場才能產生磁場，均勻變化的電場產生恒定的磁場，非均勻變化的電場產生變化的磁場，只有D正確。例2.AC〖解析〗由電磁波和聲波的概念可知A正確。因為電磁波可以在真空中傳播，而聲波屬于機械波，它的傳播需要介質，在真空中不能傳播，故B錯誤。電磁波在空氣中的傳播速度近似等于真空中的速度，大于在水中的傳播速度；聲波在水中的傳播速度大于在空氣中的傳播速度，故C正確。無論是電磁波還是聲波，從一種介質進入另一種介質時頻率都不變，所以由波長λ＝eq\f(v,f)及它們在不同介質中的傳播速度可知，由空氣進入水中時，電磁波的波長變短，聲波的波長變長，故D錯誤。探究三、〖提*示〗：烽火臺，鴿子，驛站，郵差等；廣播，電視，電話，手機，互聯(lián)網；古代通過的是人〖例3〗ABD要增大無線電臺向空間發(fā)射電磁波的能力，必須提高其振蕩頻率，由f＝eq\f(1,2π\(zhòng)r(LC))知，減小L和C可以提高f。要減小L可采取減少線圈匝數(shù)、向外抽出鐵芯的辦法，要減小C可采取增大極板間距、減小極板正對面積、減小介電常數(shù)的辦法。故選A、B、D。探究四、〖提*示〗：調節(jié)旋鈕調改變的是可變電容器的電容，可以改變調諧電路的頻率，使它跟要接收的電臺發(fā)出的電磁波的頻率相同，這個頻率的電磁波在調諧電路里激起較強的感應電流，這樣就選出了這個電臺?！祭?〗AD當處于電諧振時，所有的電磁波仍能在接收電路中產生感應電流，只不過頻率跟諧振電路固有頻率相等的電磁波，在接收電路中激發(fā)的感應電流最強。由調諧電路接收的感應電流，要再經過檢波(也就是調制的逆過程)、放大，通過耳機才可以聽到聲音，故正確〖答案〗為A、D。隨堂訓練1.C〖解析〗題中A、B選項所描述的磁場是穩(wěn)定的，由麥克斯韋電磁場理論可知其周圍空間不會產生電場，A錯誤，B錯誤；題中C選項描述的是周期性變化的磁場，它能產生同頻率周期性變化的電場，且磁通量的變化率最大時電場強度最強，其相位差為eq\f(π,2)，C正確；題中D所描述的是周期性變化的電場，在其周圍空間產生周期性變化的磁場，其相位差為π，D錯誤。2.AC〖解析〗機械波由機械振動產生，電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產生，機械波是質點振動的傳播，傳播需要介質，速度由介質決定；電磁波是物質波，傳播不需要介質。電磁波的波速由介質和本