第六章 第4节 电磁波及其应用-【金版教程】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（粤教版2019）

第四节　电磁波及其应用 1.了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场、电磁波的概念. 2.知道电磁场的物质性和电磁波的特点. 3.了解无线电波的应用. 一　电磁场与电磁波 1.麦克斯韦电磁场理论 （1）变化的电场产生磁场. （2）变化的磁场产生电场. 2.电磁场：变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，我们把这个场称为电磁场. 3.电磁波 变化的电磁场在空间中的传播形成电磁波. 二　电磁场的物质性 1.微波炉利用电磁波加热食物，说明电磁场具有能量. 2.实验与观测证明了由电磁场理论预言的光压，这表明电磁场具有与其他物质相互作用的属性. 3.爱因斯坦提出的质能关系，揭示出电磁场因具有能量而具有运动质量.光压现象也说明电磁场是有质量的. 4.电磁场和电荷系统相互作用时遵守动量守恒定律和能量守恒定律. 5.电磁场具备物质的各类性质，是物质存在的基本形态之一. 三　电视广播、雷达、移动电话 1.电视广播 （1）电视图像和声音信号是通过电磁波传播的. （2）电视广播使用微波传送电视信号. 2.雷达 （1）雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器.雷达主要由发射机、接收机和显示器等部分组成. （2）雷达工作时使用的是微波. 3.移动电话 无线电话、无线对讲机、移动电话均是通过电磁波实现信号的发射与接收的. 　判一判 （1）电场或磁场能够在空间产生电磁波.（　　） （2）麦克斯韦预言了电磁波的存在.（　　） （3）电磁场是一种物质，具有能量、质量.（　　） （4）电视广播是利用电磁波传递图像信号和声音信号的.（　　） （5）无线电通信是利用声波实现信号的发射和接收的.（　　） 提示：（1）×　（2）√　（3）√　（4）√　（5）× 课堂任务　电磁场与电磁波　电磁场的物质性 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”. 活动1：如图甲所示，在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路中会产生电流吗？为什么？ 提示：由电磁感应可知，会产生感应电流.因为穿过闭合电路的磁通量发生变化，所以闭合电路中有感应电流产生. 活动2：我们知道，闭合导体中的自由电荷定向移动形成电流，是受到电场的作用.结合上述现象，可得出关于磁场和电场间关系的什么结论？ 提示：变化的磁场会产生电场. 活动3：如图乙，将开关闭合，小磁针的指向是否变化？改变电容器极板的方向呢？由此可得出什么结论？ 提示：小磁针的指向始终不变.这说明恒定的电场不能产生磁场. 活动4：由以上分析，根据对称性猜想：什么样的电场能产生磁场？ 提示：变化的电场会产生磁场. 活动5：麦克斯韦在系统总结前人对电磁规律的研究成果的基础上，提出了变化的电场会产生磁场，变化的磁场也会产生电场.变化的电磁场在空间中的传播会形成电磁波.如图丙，打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不到电台的广播.然后开大音量.在收音机附近，将一根导线的一端连接电池的一个电极，另一端反复碰触电池的另一电极，会发现什么现象？试用麦克斯韦理论分析这种现象的成因. 提示：在实验中，当导线另一端反复碰触电池的另一电极时，收音机会发出“喀喀”声.这是因为在导线与电池电极反复碰触过程中，电路中有迅速变化的电流，即产生了变化的电场，变化的电场又产生了变化的磁场，电磁场向四周传播形成了电磁波，对收音机所接收到的电磁波产生了干扰. 1.电磁场与电磁波 （1）麦克斯韦电磁场理论的两个基本论点 ①变化的磁场产生电场 在变化的磁场中放入一个闭合电路，电路里会产生感应电流.既然产生了感应电流，一定是有了电场，它促使导体中的自由电荷做定向运动；即使在变化的磁场中没有闭合电路，同样会在空间产生电场.即电磁感应现象的实质是变化的磁场产生了电场. ②变化的电场产生磁场 麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场与磁场的对称之美.既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场也能产生磁场. （2）按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场. （3）麦克斯韦电磁波的预言 ①电磁波的产生：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，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，由此预言空间可能存在电磁波. ②电磁波的速度：麦克斯韦从理论上推算出电磁波可以在真空中传播，在真空中传播的速度等于光的速度，认为光是一种电磁波. ③麦克斯韦电磁波理论及光的电磁理论的实验验证 1888年，赫兹用实验证实了电磁波的存在，并且证明了电磁波和光一样具有反射、折射、干涉和衍射等性质.他还通过实验测出了一定频率的电磁波的波长，算出了电磁波的速度，证明了电磁波的速度与光速相等.这使物理学家们认识到可见光是其中某一段波长范围的电磁波. 2.电磁场的物质性 （1）电磁场具有物质的各类性质