4.2电磁场与电磁波-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第二册）

选择性必修二学案 第四章 电磁振荡与电磁波 4.2　电磁场与电磁波 一、新课标要求 1.了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点，知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性。 2．体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义。 二、科学素养要求 1.物理观念：电磁波 2.科学思维：体会麦克斯韦电磁场理论，培养归纳总结、分析推理能力。 3.科学探究：通过实验，体验科学探究过程。 4.科学态度与责任：学习科学家的科学精神，实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。 三、教材研习 知识点一　电磁场 [情境导学] 如图所示，磁铁相对闭合线圈向下运动时，闭合线圈中的自由电荷做定向移动，是受到什么力的作用？这能否说明变化的磁场产生了电场？如果没有导体，情况会怎样？ 提示：(1)说明电荷受到电场力的作用。 (2)能说明变化的磁场产生了电场。 (3)没有导体，该处仍会产生电场。 [知识梳理] 1．麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设 (1)变化的磁场产生电场。 (2)变化的电场产生磁场。 2．电磁场 变化的电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分割的统一的电磁场。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)在电场周围，一定存在着和它联系着的磁场。(×) (2)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。(×) (3)在电容器充、放电的过程中，电容器两极板间周期性变化的电场会产生磁场。(√) (4)变化的电场和磁场是相互联系的。(√) 2．关于电磁场理论，下列说法正确的是(　　) 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，在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 D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 知识点二　电磁波 [情境导学] 变化的磁场和变化的电场形成不可分离的统一体——电磁场，它会由近及远地向外传播，它的传播需要介质吗？它传播的速度是多大？ 提示：它是通过变化的磁场与变化的电场之间的相互“感应”而传播到远处，所以电磁场的传播不需要介质，它在真空中传播的速度等于光速。 [知识梳理] 1．电磁波的产生：变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 2．电磁波的特点 (1)电磁波的传播靠的是电和磁的相互“感应”，而不是靠介质的机械传递。 (2)电磁波在真空中的传播速度等于光速c，光是电磁波。 (3)电磁波的电场强度E与磁感应强度B互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直。 (4)电磁波能发生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。 (5)电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换，电磁波传播过程就是能量传播过程。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)电磁波不能在真空中传播。(×) (2)电磁波是横波。(√) (3)赫兹证实了麦克斯韦的电磁场理论。(√) (4)电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换。(√) 2．[多选]梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波(　　) A．是横波 B．不能在真空中传播 C．只能沿着梳子摇动的方向传播 D．在空气中的传播速度约为3×108 m/s 四、要点突破 要点一 电磁场 [问题探究] 电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎样产生的？ 提示：电磁振荡电路中周期性变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，就形成了电磁波。 [要点归纳] 对麦克斯韦电磁场理论的理解 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 [例题1]　[多选]如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空圆形管，半径为R；有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于竖直向上的磁场中。要使带电粒子由静止开始沿管做圆周运动，所加磁场可能是(　　) A．匀强磁场 B．均匀增加的磁场 C．均匀减少的磁场 D．由于洛伦兹力不做功，不管加什么磁场都不能使带电粒子运动 【方法技巧】 (1)变化的磁场所产生的电场的电场线是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的。 (2)①振荡电场(即周期性变化的电场)产生同频率的振荡磁场。 ②振荡磁场(即周期性变化的磁场)产生同频率的振荡电场。　　　　 [针对训练] 1．某一固定面的磁通量随时间的变化图像如图所示，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是(　　) A．逐渐增强　　　　 B．逐渐减弱 C．不变 D．无法确定 2．如图所示的四种变化电场，能发