第4章 第2节 电磁场与电磁波（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第2节　电磁场与电磁波 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 进一步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想。知道电磁波的概念。初步了解电磁场是物质的一种形式。会从电磁场的物质性与能量传播的观点解释电磁波的发射与接收。 领会在发现电磁波的过程中所蕴含的科学精神和科学研究方法，体会赫兹实验证明电磁波存在的重大意义。 了解发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献。领会物理实验对物理学发展的基础意义。 能体会物理学对统一性的追求，能体会理论预言在科学发展中的作用，以及实验证据对新理论的支撑作用。 [对应学生用书P85] 知识点一 电磁场 1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设❶ (1)变化的磁场产生电场❷。 (2)变化的电场产生磁场❸。 2．电磁场：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。 1．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场。(　　×　　) 2．变化的电场一定产生变化的磁场。(　　×　　) 3．磁场一定可以产生电场，电场也一定可以产生磁场。(　　×　　) 知识点二 电磁波 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，电磁波传播的过程就是能量传播的过程。 3．赫兹实验 (1)赫兹实验原理图，如图所示： (2)实验现象❹：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过了火花。 (3)实验结论：赫兹证实了电磁波的存在。 (4)实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论❺奠定了坚实的实验基础。 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。(　　√　　) 批注❶：麦克斯韦是在法拉第电磁感应现象的基础上提出“变化的磁场产生电场”的假设。自然规律存在着对称性与和谐性，例如作用力与反作用力。所以麦克斯韦认为“电”与“磁”也是对称的，统一的。既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场也能够产生磁场。 批注❷：均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，不均匀变化的磁场周围产生变化的电场。 批注❸：均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，不均匀变化的电场周围产生变化的磁场。 批注❹：火花在A、B间来回跳动时，在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波经过接收器时，导致接收器产生感应电动势，使接收器两球间隙处产生电压，当电压足够高时，两球之间产生火花放电现象。 批注❺：由电磁场理论，人们认识到物质存在两种形式，一种是由原子和分子构成的实物，另一种则是以电磁场为代表的场。 [对应学生用书P86] 探究点一　麦克斯韦的电磁场理论　(科学思维之提升) ►探究归纳 1．电磁场的产生：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，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成了一环套一环的电磁场，如图所示。 2．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(周期性变化的)电场产生同频率的振荡磁场 振荡(周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场 ►对点例练 关于电磁场理论，下列说法正确的是(　　) A.电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 B.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 D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场 D　解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，D正确。 [练1] (2022·江苏泰州高二期末)在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，不能产生电场的是(　　) A 　 　 B C 　 　 D D　解析：由麦克斯韦电磁场理论可知，变化的磁场可以产生电场，由图可知D中磁场恒定，不能产生电场，故选D。 探究点二　对电磁波的理解　(科学思维之提升) ►情境探究 如图，中国女航天员王亚平在“天宫一号”为中小学生授课，思考一下，王亚平授课的