人教版(新教材)高中物理選擇性必修2學(xué)案：第2-4節(jié) 電磁場(chǎng)與電磁波 無(wú)線電波的發(fā)射和接收 電磁波譜

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE1第2節(jié)電磁場(chǎng)與電磁波第3節(jié)無(wú)線電波的發(fā)射和接收第4節(jié)電磁波譜核心素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念1.了解電磁波的發(fā)射、傳播和接收的過(guò)程。知道無(wú)線電通信的基本原理。2.能區(qū)分調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)等概念。3.能說(shuō)出電磁波譜的組成，知道光是電磁波?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任能結(jié)合實(shí)際，知道無(wú)線電通信在生活中的應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)一電磁場(chǎng)麥克斯韋觀點(diǎn)(1)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)；變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。(2)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)一的電磁場(chǎng)。(3)變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地向四周傳播，形成了電磁波?！白兓拇艌?chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)”是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象提出的假設(shè)。知識(shí)點(diǎn)二電磁波1.麥克斯韋預(yù)言：電磁波在真空中的傳播速度等于光速c；光是電磁波。2.赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在?！妓伎寂袛唷?1)變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。(×)(2)磁場(chǎng)一定可以產(chǎn)生電場(chǎng)，電場(chǎng)也一定可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。(×)(3)電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同。(×)(4)只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波。(×)(5)電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播。(×)知識(shí)點(diǎn)三無(wú)線電波的發(fā)射與接收1.有效發(fā)射電磁波的條件(1)要有足夠高的振蕩頻率。(2)振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間。2.電磁波的調(diào)制(1)載波：用于攜帶信號(hào)的高頻電磁波。(2)調(diào)制：使載波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)。(3)調(diào)幅(AM)：使高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。(4)調(diào)頻(FM)：使高頻電磁波的頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。3.無(wú)線電波的接收(1)電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)。(2)調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程。(3)解調(diào)：把聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中還原出來(lái)。4.電視廣播的發(fā)射和接收(1)高頻電視信號(hào)的傳播方式主要有三種無(wú)線電傳輸、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及衛(wèi)星傳輸。(2)不同的傳播方式使用不同頻率范圍的電磁波，采取不同的調(diào)制方式?！妓伎寂袛唷?1)頻率越高，振蕩電路發(fā)射電磁波本領(lǐng)越大。(√)(2)電視臺(tái)發(fā)射的電磁波都經(jīng)過(guò)了調(diào)制。(√)(3)當(dāng)接收電路的固有頻率和電磁波頻率相同時(shí)，出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。(√)(4)收音機(jī)能夠直接接收聲波。(×)(5)要使電視機(jī)的屏幕上出現(xiàn)圖像，必須將電視機(jī)接收到的無(wú)線信號(hào)解調(diào)。(√)音頻電流的頻率比較低，不能直接用于發(fā)射電磁波，載波必須是高頻電磁波。電諧振相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)中的共振解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程。知識(shí)點(diǎn)四電磁波譜1.概念按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序把它們排列成譜。2.電磁波譜的排列按波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短依次為：無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線。3.不同電磁波的特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)用途無(wú)線電波波動(dòng)性強(qiáng)通訊、廣播、導(dǎo)航紅外線熱作用強(qiáng)加熱、遙測(cè)、遙感、紅外線制導(dǎo)可見(jiàn)光感光性強(qiáng)照明、照相等紫外線化學(xué)作用熒光效應(yīng)殺菌消毒、治療皮膚病等X射線穿透力強(qiáng)檢查、探測(cè)、透視、治療γ射線穿透力最強(qiáng)探測(cè)、治療4.電磁波的能量各種各樣的儀器能夠探測(cè)到許許多多電磁波，說(shuō)明電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì)。5.太陽(yáng)輻射的特點(diǎn)太陽(yáng)輻射的能量集中在可見(jiàn)光、紅外線和紫外線三個(gè)區(qū)域，在眼睛最敏感的黃綠光附近，輻射的能量最強(qiáng)。〖思考判斷〗(1)X射線是電磁波，它由速度較高的電子構(gòu)成。(×)(2)紫外線在真空中的傳播速度大于可見(jiàn)光在真空中的傳播速度。(×)(3)可利用紅外線的熒光效應(yīng)辨別人民幣的真?zhèn)巍?×)

核心要點(diǎn)電磁波與機(jī)械波的比較〖問(wèn)題探究〗如圖所示，某同學(xué)正在回答“神舟十號(hào)”航天員王亞平的問(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〗她們的通話是通過(guò)電磁波進(jìn)行的，因?yàn)闄C(jī)械波在真空中無(wú)法傳播?！继骄繗w納〗機(jī)械波電磁波研究對(duì)象力學(xué)現(xiàn)象電磁現(xiàn)象周期性位移隨時(shí)間和空間做周期性變化電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變化傳播情況傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān)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)，波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān)產(chǎn)生機(jī)理由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生由電磁振蕩(周期性變化的電流)激發(fā)是否橫波可以是是是否縱波可以是否干涉現(xiàn)象滿足干涉條件時(shí)均能發(fā)生干涉現(xiàn)象衍射現(xiàn)象滿足衍射條件時(shí)均能發(fā)生明顯衍射〖試題案例〗〖例1〗下列說(shuō)法正確的是()A.電磁波在真空中以光速c傳播B.在空氣中傳播的聲波是橫波C.聲波只能在空氣中傳播D.光需要介質(zhì)才能傳播〖解析〗電磁波在真空中的傳播速度等于光速c，A正確；在空氣中傳播的聲波是縱波，B錯(cuò)誤；聲波的傳播需要介質(zhì)，可以在空氣、液體和固體中傳播，C錯(cuò)誤；光屬于電磁波，其傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播，D錯(cuò)誤。〖答案〗A誤區(qū)警示理解電磁波與機(jī)械波的三點(diǎn)不同(1)電磁波是電磁現(xiàn)象，由電磁振蕩產(chǎn)生；機(jī)械波是力學(xué)現(xiàn)象，由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生。(2)機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì)的存在，但電磁波的傳播不需要介質(zhì)。(3)不同頻率的機(jī)械波在同一介質(zhì)中傳播速度相同，在不同介質(zhì)中傳播速度不同；不同頻率的電磁波在同一介質(zhì)中傳播速度不同。〖針對(duì)訓(xùn)練1〗(多選)關(guān)于電磁波和機(jī)械波，下列說(shuō)法正確的是()A.電磁波和機(jī)械波的傳播都需要借助于介質(zhì)B.電磁波在任何介質(zhì)中傳播的速度都相同，而機(jī)械波的波速大小與介質(zhì)密切相關(guān)C.電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象D.根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)〖解析〗機(jī)械波的傳播需要借助于介質(zhì)，但電磁波的傳播不需要借助介質(zhì)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電磁波和機(jī)械波的傳播速度都與介質(zhì)有關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確；變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，選項(xiàng)D正確?！即鸢浮紺D〖針對(duì)訓(xùn)練2〗(多選)關(guān)于電磁波與聲波，下列說(shuō)法正確的是()A.電磁波是由電磁場(chǎng)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.由空氣進(jìn)入水中傳播時(shí)，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大D.由空氣進(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〖解析〗由電磁波和聲波的概念可知，A正確；因?yàn)殡姶挪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)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(wú)論是電磁波還是聲波，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率都不變，所以由波長(zhǎng)λ＝eq\f(v,f)及它們?cè)诓煌橘|(zhì)中的傳播速度可知，由空氣進(jìn)入水中時(shí)，電磁波的波長(zhǎng)變短，聲波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故D錯(cuò)誤。〖答案〗AC核心要點(diǎn)電磁波譜〖要點(diǎn)歸納〗1.電磁波的共性(1)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，各波段之間的區(qū)別并沒(méi)有絕對(duì)的意義。(2)都遵守公式v＝λf，它們?cè)谡婵罩械膫鞑ニ俣榷际莄＝3.0×108m/s。(3)它們的傳播都不需要介質(zhì)。(4)它們都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。2.電磁波的個(gè)性(1)不同電磁波的頻率或波長(zhǎng)不同，表現(xiàn)出不同的特性，波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象，波長(zhǎng)越短穿透能力越強(qiáng)。(2)同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大，速度越小。(3)產(chǎn)生機(jī)理不同無(wú)線電波振蕩電路中電子周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生紅外線、可見(jiàn)光和紫外線原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生X射線原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生γ射線原子核受激發(fā)后產(chǎn)生(4)用途不同：無(wú)線電波用于通信和廣播，紅外線用于加熱和遙感技術(shù)，紫外線用于殺菌消毒，X射線應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的X光照片，γ射線檢查金屬部件的缺陷等。〖試題案例〗〖例2〗關(guān)于電磁波的特性和應(yīng)用，下列說(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.電磁波譜中頻率最大的為γ射線，最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象D.紫外線和X射線都可以使感光底片感光〖解析〗X射線有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體，紅外線沒(méi)有，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；電磁波譜中頻率最大的為γ射線，其波長(zhǎng)最短，最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；紫外線和X射線都具有明顯的化學(xué)效應(yīng)，可以使感光底片感光，D正確。〖答案〗D方法總結(jié)電磁波譜相關(guān)問(wèn)題解題方法(1)熟記各種電磁波的特性及應(yīng)用。(2)按電磁波譜的排列順序，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越低，衍射能力越強(qiáng)，穿透能力越弱；波長(zhǎng)越短，頻率越高，衍射能力越弱，穿透能力越強(qiáng)。〖針對(duì)訓(xùn)練2〗2011年3月11日，日本發(fā)生里氏9.0級(jí)地震，地震和地震引發(fā)的海嘯造成大量建筑物倒塌。為了將埋在倒塌建筑中的被困者迅速解救出來(lái)，我國(guó)及時(shí)派出了救援隊(duì)。救援隊(duì)在救援過(guò)程中使用生命探測(cè)儀來(lái)尋找被壓在廢墟中的大量傷員，這種儀器主要是接收人體發(fā)出的()A.可見(jiàn)光 B.紅外線C.紫外線 D.聲音〖解析〗不同溫度的物體會(huì)發(fā)出不同頻率的紅外線，生命探測(cè)儀就是根據(jù)人體發(fā)出的紅外線與周圍環(huán)境輻射的紅外線不同而尋找的，B正確。〖答案〗B1.(物理學(xué)史)電磁場(chǎng)理論是誰(shuí)提出的()A.法拉第 B.赫茲C.麥克斯韋 D.安培〖解析〗電磁場(chǎng)理論是由麥克斯韋提出的，并由赫茲首先驗(yàn)證。故C正確?！即鸢浮紺2.(電磁波)真空中所有電磁波都具有相同的()A.頻率 B.波長(zhǎng) C.波速 D.能量〖解析〗電磁波在真空中的傳播速度相同，而電磁波的頻率、波長(zhǎng)、能量不一定相同，故C正確?！即鸢浮紺3.(電磁波)下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是()A.電磁波必須依賴介質(zhì)傳播B.電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象C.電磁波不會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象D.電磁波無(wú)法攜帶信息傳播〖解析〗電磁波在真空中也能傳播，A錯(cuò)誤；衍射是一切波所特有的現(xiàn)象，B正確；電磁波是橫波，橫波能發(fā)生偏