高中物理 4.1电磁波的发现课件 新人教版选修1-1

高中物理 4.1电磁波的发现课件 新人教版选修1-1内容摘要：

1、第四章 电磁波及其应用 一、电磁波的发现 情景导入 课程目标 1 9 9 8 年 , 一名英国工人由于在一次航班中拒绝关闭手机 ,被判入狱一年 ; 瑞士调查者们认为 , 2 0 0 6 年发生的 9 8空难 , 很可能与手机干扰有关。 那次空难造成了 10 名乘客殉难 ;2 0 0 7 年 , 一架从斯洛文尼亚飞往萨拉热窝的飞机突然警报长鸣 , 不得不紧急迫降。 调查者们在行李舱里发现了一个处于开机状态的手机。 为什么我们在乘坐飞机时 , 空姐都会提醒我们要关闭手机呢 ? 提示 : 每一个处于工作状态的手机都是一个无线电台 , 它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中 , 而飞机也是靠电磁波导航的 2、, 所以在飞机上打手机 , 就会干扰正常的电磁波导航信号 , 影响飞机的正常飞行。 1 . 理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱 : 变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。 2 . 了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场 , 了解电磁场在空间传播形成电磁波。 3 . 了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。 体会两位科学家研究物理问题的思想方法。 一 二 三 一、伟大的预言 1 . 麦克斯韦的电磁场理论 ( 1 ) 变化 的磁场产生电场 提出依据 : 在变化的磁场中如果有闭合的电路 , 由于穿过电路的 磁通量 发生了变化 , 电路中就会产生 感应 电流 , 表明变化的磁场产生 3、了 电场。 这其实是法拉第发现的 电磁感应 现象。 逻辑推理 : 即使在变化的磁场中没有闭合电路 , 也同样要在周围空间产生电场 , 闭合电路仅仅是显示电场存在的一种工具。 ( 2 ) 变化 的电场产生磁场 提出依据 : 麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐 , 相信电场与磁场具有 对称 之美。 大胆猜想 : 变化的电场也相当于一种电流 , 也在空间产生磁场 , 即 变化的电场在周围空间产生磁场。 一 二 三 2 . 麦克斯韦的预言 如果在空间某区域有不均匀变化的电场 , 那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场 , 这样变化的电场和磁场就会交替产生 , 并由近及远地传播 , 即麦克斯韦根据这一 4、理论预言了 电磁波 的存在。 思考 有人说 , 麦克斯韦电磁场理论的提出 ,纯属误打误撞、凭空想象 , 没有什么科学依据。 这种说法对吗 ? 提示 :不对 ,麦克斯韦电磁场理论依据可靠的事实( 法拉第的电磁 感应现象 ) 并加上其本人创造性的、合乎逻辑的大胆猜想而提出的 ,属于科学猜想。 一 二 三 二、电磁波 1 . 定义 不均匀变化的电场在空间引起变化的磁场 , 这个变化的磁场又会引起新的变化的电场 , 于是变化的电场和磁场 交替 产生 , 由近及远地 传播 , 就形成了电磁波。 2 . 特点 ( 1 ) 电磁波 可以 在真空中传播 ( 填 “ 可以 ” 或 “ 不可以 ” )。 ( 2 5、) 电磁波的传播速度等于 光速。 ( 3 ) 光在本质上是一种 电磁波。 思考 电磁波与以前学过的机械波 ( 如 : 声波 ) 是同一性质的波吗 ? 提示 :不是 ,这两种波产生的机理不同 ,不是同一性质的波。 如 :机械波不能在真空中传播 ,而电磁波却可以。 一 二 三 三、赫兹的电火花 赫兹用实验证实了 电磁波 的存在 , 是人类历史上第一个捕捉到 电磁波的人 , 证明了电磁波与 光 具有相同的性质 , 还测得电磁波在真空中与光具有相同的 传播速度。 探究 一 探究 二 探究一 麦克斯韦电磁场理论 问题导引 麦克斯韦电磁场理论的两个支柱是什么 ? 为什么说麦克斯韦从理论上预言了电磁波的 6、存在 ? 提示 :麦克斯韦电磁场理论的两个支柱是 “ 变化的磁场产生电场 ” 与“ 变化的电场产生磁场 ” ;根据麦克斯韦的这一理论 ,如果在空间某区域中有周期性变化的电场 ,那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场 ;这个周期性变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场 于是 ,变化的电场和磁场交替产生 ,由近及远地传播开来 ,就形成了电磁波。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 变化的磁场产生电场 如图所示 , 麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象 , 跟闭合电路 ( 导体环 ) 是否存在无关。 导体环的作用只是用来显示电流的存在。 探究 一 探究 二 7、 2 . 变化的电场产生磁场 根据麦克斯韦理论 , 在给电容器充电的时候 , 不仅导体中的电流要产生磁场 , 而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场。 ( 如图所示 ) 温馨提示 变化的磁场产生的电场其电场线是闭合的 ,而静电场的电场线是不闭合的。 探究 一 探究 二 3 . 对麦克斯韦电磁场理论的理解 ( 1 ) 恒定的磁场不产生电场 , 均匀变化的磁场产生恒定的电场 , 周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场。 ( 2 ) 恒定的电场不产生磁场 , 均匀变化的电场产生恒定的磁场 , 周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场。 4 . 电磁场 如果在空间某区域中有周期性变化的 8、电场 , 那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场 ; 这个周期性变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场 变化的电场和变化的磁场是相互联系着的 , 形成不可分割的统一体 , 这就是电磁场。 探究 一 探究 二 温馨提示 由上述分析可以看出 ,有单独存在的静电场 ,也有单独存在的静磁场 ,但没有静止的电磁场。 探究 一 探究 二 【例题 1 】 关于电磁场理论 , 下列说法中正确的是 ( ) A. 在电场周围一定产生磁场 , 磁场周围一定产生电场 B. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场 , 变化的磁场周围一定产生变化的电场 C. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 9、D. 周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 解析 :根据麦克斯韦的电磁场理论 ,只有变化的电场周围才产生磁场 ,所以 A 项错。 而非均匀变化的电场产生变化的磁场 ,均匀变化的电场周围产生恒定的磁场 ,所以 B 、 C 项错。 答案 : D 探究 一 探究 二 题后反思 本题考查麦克斯韦电磁场理论 ,电场的变化是均匀的还是非均匀的是解决此题的关键 ,只有周期性变化的电场或磁场才能产生电磁波。 探究 一 探究 二 探究二 电磁波 问题导引 在物理学史上 , 首先建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是谁 ? 而首先在实验室里捕捉到电磁波的科学家又是谁 ? 我们日常生活中用到的手机 , 10、 发射的是电磁波还是机械波 ? 提示 :麦克斯韦 ;赫兹 ;电磁波。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 电磁波的产生 变化的电场和磁场并不局限于空间某个区域 , 而要由近及远向周围空间传播开去 , 这就形成了电磁波。 2 . 电磁波的特点 ( 1 ) 电磁波是一种横波 , 电磁波中的电场和磁场互相垂直 , 电磁波在与电场和磁场均垂直的方向上传播。 ( 2 ) 在传播方向上任一点 , E 和 B 都随时间按正弦规律变化。 ( 3 ) 电磁波具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特点。 ( 4 ) 电磁波传播不需要介质 , 在真空中的波速等于光速 , v = c = 3 108m / s。 3 11、 . 电磁波的捕捉 赫兹的实验 麦克斯韦虽然预言了电磁波的存在 , 但他没有见到科学实验对电磁场理论的证明 , 而把天 才的预言变成世人公认的真理是赫兹的功劳。 探究 一 探究 二 【例题 2 】 下列关于电磁波的说法中正确的是 ( ) A. 只要电场和磁场发生变化 , 就能产生电磁波 B. 电磁波传播需要介质 C. 停止发射电磁波 , 发射出去的电磁波仍能独立存在 D. 电磁波具有能量 , 电磁波的传播是伴随着能量向外传递的 解析 :对电磁波的产生机制及传播途径要搞清 ,如果电场 ( 或磁场 ) 是均匀变化的 ,产生的磁场 ( 或电场 ) 是恒定的 ,就不能产生新的电场 ( 或磁场 ), 也 12、就不能产生电磁波。 电磁波不同于机械波 ,它的传播不需要介质 ,故应选 C 、D 项。 答案 : 探究 一 探究 二 题后反思 电场产生磁场 ,磁场又产生电场 ,电场再产生磁场 ,如此不断地继续下去 ,向空间传播 ,才能形成电磁波 ,因此 ,只有周期性变化的电场或磁场 ,才能产生电磁波。 1 2 3 4 1 . 电磁场理论预言了什么 ( ) A. 预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场 B. 预言了变化的电场能够在周围空间产生磁场 C. 预言了电磁波的存在 , 电磁波在真空中的传播速度为光速 D. 预言了电能够产生磁 , 磁能够产生电 解析 :电磁场理论预言了电磁波的存在 ,所以正确选项为 C 13、。 其中 A 、 B 是电磁场理论 ,不是预言的内容。 答案 : C 1 2 3 4 2 . 第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是 ( ) A. 赫兹 B. 爱因斯坦 C. 麦克斯韦 D. 法拉第 解析 :麦克斯韦是第一个提出电磁场理论 ,预言电磁波存在的物理学家 ,但用实验作出证明的是赫兹。 答案 : A 1 2 3 4 3 . 手机 A 的号码为 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 2 , 手机 B 的号码为 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 8 , 手机 A 拨打手机 B 时 , 手机 B 发出响声并且显示屏上显示 A 的手机号码 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 2 , 14、若将手机 A 置于一透明真空罩中 , 用手机 B 拨打 A , 则发现手机 A ( ) A. 发出响声 , 并显示 B 的号码 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 8 B. 不发出响声 , 但显示 B 的号码 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 8 C. 不发出响声 , 但显示 A 的号码 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 2 D. 既不发出响声 , 也不显示号码 解析 :电磁波可以在真空中传播 ,而声波传播则需要介质。 当手机 B 拨打手机 A 时 ( A 置于一透明真空罩中 ), A 能显示 B 的号码 ,不能发出响声 ,即 B 正确。 本题容易出现的问题是不能区分电磁波和机械波 15、。 答案 : B 1 2 3 4 4 . 对于声波和电磁波的比较 , 下面说法中正确的是 ( ) A. 它们都能发生反射现象 B. 声音是由物体振动产生的 , 电磁波是由变化的电磁场产生的 C. 光是一种电磁波 , B 超利用的是声波 D. 它们都能在真空中传播 解析 :声波和电磁波都属于波 ,所以它们都具有波的共性 ,能发生反射现象 ,故选项 A 正确。 但它们产生的机理不同 ,声音是由物体振动产生的 ,电磁波是由变化的电磁场产生的 ,故选项 B 正确。 光是一种电磁波 , B 超利用的是超声波 ,故选项 C 正确。 电磁波既能在介质中传播又能在真空中传播 ,而声波只能在介质中传播 ,故选项 D 错误。 答案 :。