第13章 第4节 电磁波的发现及应用（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第4节　电磁波的发现及应用 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.知道麦克斯韦电磁场理论，理解麦克斯韦电磁场理论的两个要点。 2．了解电磁波的形成。掌握波长、频率和波速的关系。 3．了解电磁波谱中各波段的主要特性及其在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用。 4．知道可见光是电磁波谱家族中的一个频段。 　　体验赫兹证明麦克斯韦预言电磁波存在的实验过程和实验方法，领会物理理论和实验的相互配合对科学发展的巨大作用。 　　了解人类发现电磁波的历史，知道麦克斯韦、赫兹等物理学家对电磁波的发现作出的贡献，领会在电磁波的发现过程中所蕴含的科学方法和科学精神。 [对应学生用书P142] 1．判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)在电场周围，一定存在着和它联系着的磁场。(　　×　　) (2)变化的磁场可以产生电场，但变化的电场不能产生磁场。(　　×　　) (3)电磁波在空气中可以传播，在真空中不能传播。(　　×　　) (4)光在真空中的速度与电磁波在真空中的速度相同，光是一种电磁波。(　　√　　) (5)麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在。(　　×　　) (6)无线电波、红外线、可见光、紫外线都属于电磁波。(　　√　　) 2．(知识拓展)X射线(Xray)和γ射线(γray)的应用 CT是计算机辅助X射线断层摄影的简称。X射线以不同角度照射人体，计算机对其投影进行分析，给出类似于生理切片一样的人体组织照片。医生可以从中看出是否发生了病变。 在工业上，利用X射线检查金属零件内部的缺陷。机场、车站等地进行安全检查时，X射线能轻而易举地窥见箱内的物品。 波长最短的电磁辐射是γ射线，具有很高的能量。γ射线能破坏生命物质。把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。γ射线的穿透能力很强，可用于探测金属部件内部的缺陷。 (1)变化的磁场产生电场 ①在变化的磁场中放入一个闭合电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流。这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场。 ②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样会在空间产生电场。 (2)变化的电场产生磁场 变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。 2．电磁场：变化的电场和磁场互相联系，所形成的不可分割的统一体。 三、电磁波谱　电磁波的能量　电磁波通信 1．电磁波谱 (1)概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。 (2)电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf。 (3)电磁波在真空中的速度c＝3×108_m/s。 (4)各种电磁波按波长由大到小排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。 (5)各种电磁波的特性 ①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等的信号传输。 ②红外线：用来加热理疗等。 ③可见光：照亮自然界，也可用于通信。 ④紫外线：用于消毒。 ⑤X射线：用于诊断病情。 ⑥γ射线：可以摧毁病变的细胞。 2．电磁波的能量 (1)光是一种电磁波，光具有能量。 (2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 3．电磁波通信：电信网、广播电视网和互联网逐步整合成为统一的信息通信网络，这些信息都是通过电磁波来传递的。电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。 [对应学生用书P143] 探究点一___对麦克斯韦电磁场理论的理解 1．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 2.电磁场的产生：如果在空间某处有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的，形成不可分割的统一体，这就是电磁场。 【例1】 (多选)关于电磁场的理论，下列说法正确的是(　　　　　) A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 B．变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的 C．均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 D．周期性变化的电场在周围空间产生同样频率的周期性变化的磁场 BD　解析：根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场产生磁场，但产生的磁场不一定是变化的，如均匀变化的电场产生稳定的磁场，A错误，B正确；均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，C错误；周期性变化的电场在周围空间产生同样频率的周期性变化的磁场，D正确。 [练1] 根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　　　　) A．有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产