第4章 第1节 电磁波的产生（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

　第4章　电磁波 第1节　电磁波的产生 核心素养导学 物理观念 (1)初步了解麦克斯韦的电磁场理论的基本思想。 (2)知道电磁波的概念，了解电磁场是物质的一种形式。 (3)了解电磁振荡，知道电磁振荡的周期和频率。 科学思维 (1)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；体会赫兹实验的重大意义。 (2)经历分析电磁振荡周期与L、C关系的过程，体会定性分析推理的方法。 科学探究 用赫兹实验证明电磁波的存在。 科学态度与责任 体会电磁波对人类社会进步的重大促进作用，培养探索自然的能力和为人类造福的责任感。 一、麦克斯韦的预言、赫兹实验 1．麦克斯韦在电磁场方面的成就 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并预言了电磁波的存在。 2．麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设 (1)变化的磁场能够在周围空间产生电场。 (2)变化的电场能够在周围空间产生磁场。 图甲变化的磁场在其周围空间产生电场。 图乙变化的电场在其周围空间产生磁场。 3．电磁场 变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场。 4．电磁波 这种在空间交替变化并传播出去的电磁场称为电磁波。 5．赫兹实验 赫兹利用如图所示的实验装置，证实了电磁波的存在。 二、电磁振荡 1．振荡电流 大小和方向都周期性变化的电流称为振荡电流。 2．振荡电路 产生振荡电流的电路称为振荡电路。由电感线圈L和电容器C所组成的电路就是一种基本的振荡电路，称为LC振荡电路，如图所示。 3．电磁振荡 在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，与振荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替变化，电场能和磁场能相互转化，这种现象称为电磁振荡。 4．电磁振荡的周期和频率 (1)电磁振荡的周期T：完成一次周期性变化的时间。 (2)电磁振荡的频率f：一段时间内完成周期性变化的次数与这段时间之比。 5．LC振荡电路的周期和频率 (1)公式：T＝2π，f＝。 (2)单位：周期T、频率f、自感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。 [微点拨]　振荡电路的周期和频率只由电路中的电容和电感决定。 1.如图是一列电磁波，判断下列说法是否正确。 (1)电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关。(×) (2)周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波。(√) (3)电磁波在传播过程中可以发生干涉、衍射，但不能发生反射和折射。(×) 2. 如图所示，为某电路的电场随时间变化的图像，那么，该变化的电场能否在空间产生电磁波？ 提示：电场均匀变化，产生的磁场恒定不变，故不会在空间产生电磁波。 3．音叉的振动产生声音，但是要形成持续的声音，则需要不断地打击音叉。手机接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？ 提示：要产生持续变化的电流，可以通过线圈和电容器组成的电路实现。 4．如图所示的振荡电路，要增大振荡电路的频率。判断下列方法是否正确。 (1)减少电容器的带电荷量。(×) (2)在线圈中放入软铁棒作铁芯。(×) (3)减少线圈匝数。(√) 新知学习(一)|对麦克斯韦电磁场理论的理解 [任务驱动] (1)变化的磁场一定产生变化的电场吗？请解释下原因。 (2)电磁场与静电场、静磁场相同吗？为什么？ 提示：(1)不一定。均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场。 (2)不同。电磁场是动态的，并且电场和磁场不可分割；静电场、静磁场单独存在。　　　　 [重点释解] 1．对麦克斯韦电磁场理论的理解 电场 磁场 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 2．电磁场与静电场、磁场的比较 三者可以在某空间混合存在，但由静电场和磁场混合的空间不属于电磁场。电磁场是电场、磁场相互激发，相互耦联形成的统一体。电磁场由近及远传播，形成电磁波，如图所示。 [典例体验] [典例]　(多选)如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于玻璃圆环内径的带正电荷的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球所带电荷量不变，那么(　 ) A．小球对玻璃圆环的压力不断增大 B．小球受到的洛伦兹力不断增大 C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动 D．洛伦兹力对小球一直不做功 [解析]　玻璃圆环所在处有均匀变化的磁