2020高中物理人教版 选修3-4 第十四章　电磁波（学案+课件+课时跟踪训练+word解析 共6份）

第1节　电磁波的发现 第2节　电磁振荡 学习目标：1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本观点以及在物理学发展史上的意义.2.了解电磁波的特点及其发展过程，通过电磁波体会电磁场的物理性质.3.了解振荡电流、振荡电路及LC电路的振荡过程，会求LC电路的周期与频率． 一、电磁波的发现 [课本导读] 预习教材第75页～第77页“电磁波的发现”部分，请同学们关注以下问题： 1．麦克斯韦电磁场理论的基本观点是怎样的？ 2．电磁波的特点是怎样的？ 3．麦克斯韦电磁场理论在物理学发展史上的意义？ 4．电磁波的发展过程是怎样的？ [知识识记] 1．伟大的预言 (1)麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点：①变化的磁场产生电场． 实验基础：如图甲所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流． 麦克斯韦认为：变化的磁场在空间产生了电场，该电场与有没有闭合电路无关，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动从而形成电流． ②变化的电场产生磁场，如图乙所示． 麦克斯韦大胆地假设：既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场． ③如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成了电磁波． 2．电磁波 (1)根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波． (2)电磁波在真空中传播的速度等于光速c，麦克斯韦指出了光的电磁本质． (3)麦克斯韦集电磁学研究成果之大成，不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁场理论． 3．赫兹的电火花 赫兹做了一系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，他还通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度c.这样，赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波． 二、电磁振荡 [课本导读] 预习教材第78页～第80页“电磁振荡”部分，请同学们关注以下问题： 1．什么是振荡电流和振荡电路？ 2．电磁振荡的过程是怎样的？ 3．电磁振荡的周期表达式是怎样的？ [知识识记] 1．电磁振荡的产生 (1)振荡电流和振荡电路 ①振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流． ②振荡电路：产生振荡电流的电路．最简单的振荡电路为LC振荡电路． (2)电磁振荡的过程 放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷逐渐减少，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能． 充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行反向充电，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能． 此后，电容器再放电、再充电，这样不断地充电和放电，电路中就出现了大小、方向都在变化的电流，即出现了振荡电流． (3)电磁振荡的实质 在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量、电路中的电流、电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都随时间做周期性变化，电场能与磁场能发生周期性的相互转化． 2．电磁振荡的周期和频率 (1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间． (2)频率：1 s内完成的周期性变化的次数． 如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率分别叫做固有周期和固有频率． (3)LC电路的周期T、频率f与自感系数L、电容C的关系是T＝2π、f＝. 1．变化的磁场一定产生变化的电场．(　　) [答案]　× 2．电磁波在真空中的传播速度为光速．(　　) [答案]　√ 3．麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在．(　　) [答案]　× 4．在振荡电路中，电容器充电完毕时，磁场能全部转化为电场能．(　　) [答案]　√ 5．L和C越大，电磁振荡的频率越高．(　　) [答案]　 × 要点一　对麦克斯韦电磁场理论的理解——概念理解型 [合作探究] 空间存在如图所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？ 提示：如图所示，由于电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知，会在空间激发出恒定的磁场，而恒定的磁场不会激发起电场，故不会产生电磁波． [知识精要] 1．恒定的磁场不会产生电场，同样，恒定的电场也不会产生磁场． 2．均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场，同样，均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场． 3．周期性变化的磁场在周围空间产生同频率周期性变化的电场，同样，周期性变化的电场在周围空间产生同频率周期性变化的磁