第六章 第四节 电磁波及其应用(课件PPT)-【步步高】2024-2025学年高一物理必修第三册学习笔记（粤教版）

该高中物理课件围绕麦克斯韦电磁场理论、电磁场与电磁波特性、电磁波谱及应用展开，通过表格对比不同变化电磁场的相互作用规律，结合微波炉加热、彗星尾光压等实例衔接电磁场物质性，构建“理论-性质-应用”的学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，如判断题辨析“变化电场产生变化磁场”等认知误区，雷达测距问题培养科学论证能力。分层练习适配不同学生，教师使用可系统落实核心素养，帮助学生深化对电磁场物质性的理解，提升应用电磁波知识解决实际问题的能力。

DILIUZHANG 第六章 第四节　电磁波及其应用 1 1.了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场、电磁波的概念(重点)。 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。 学习目标 2 一、电磁场与电磁波 二、电磁场的物质性 课时对点练 三、电视广播、雷达、移动电话 内容索引 3 电磁场与电磁波 一 4 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)_____的电场产生磁场。 (2)_____的磁场产生电场。 2.电磁场：变化的_____和变化的_____构成了一个不可分离的统一的场。 3.电磁波 变化的_______在空间中的传播形成了电磁波。 变化 变化 电场 磁场 电磁场 4.电磁波的特点 (1)在传播方向上，任意一点的E和B都随时间周期性变化，E和B相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直。如图。 (2)电磁波可以在真空中传播。在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s。 (3)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波。 (4)对于电磁波，用λ表示电磁波的波长、f表示频率、c表示波速，则有c＝λf。 (1)变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场。(　　) (2)各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播。(　　) (3)只要电场或磁场发生变化，就能产生电磁波。(　　) (4)电磁波传播需要介质。(　　) (5)赫兹用实验证实了电磁波的存在。(　　) × × × × √ 易错辨析 　(多选)下列关于电磁场理论的叙述正确的是 A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 C.变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 例1 √ √ 变化的磁场产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确； 周期性变化的磁场产生的电场一定也是周期性变化的，且频率相同，B正确； 周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互关联，形成电磁场，C错误； 只有变化的电场才能产生磁场，只有变化的磁场才能产生电场，D错误。 对麦克斯韦电磁场理论的理解 总结提升 恒定的磁场不产生电场 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场 不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 周期性变化的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化的电场 周期性变化的电场在周围空间产生同频率的周期性变化的磁场 　电磁波在真空中传播的速度c＝3×108 m/s，有一个广播电台的频率f＝90.0 MHz，这个电台发射的电磁波的波长λ为 A.2.70 m B.270 m C.3.00 m D.3.33 m 例2 √ 返回 电磁场的物质性 二 12 1.微波炉利用电磁波加热食物，说明电磁场具有_____。 2.彗星尾是太阳光的光压压迫彗星尘埃物质形成的，表明电磁场具有与其他物质_________的属性。 3.电磁场因具有能量而具有运动_____。光压现象也说明电磁场具有质量。 4.电磁场和电荷系统相互作用时遵守_____守恒定律和_____守恒定律。 5.电磁场具有质量、能量，物质间可以相互作用，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，所以电磁场是一种_____。 能量 相互作用 质量 动量 能量 物质 (1)电磁场由发生区域向远处的传播就是形成电磁波。(　　) (2)电磁场无法称重，没有质量。(　　) √ × 易错辨析 　(2024·广东省高二联考)关于电磁波，下列说法正确的是 A.金属盒不能屏蔽电磁波 B.在真空中的传播速度与其波长有关 C.微波炉利用的微波不属于电磁波 D.中国空间站利用电磁波与地面通信 例3 √ 金属盒可以屏蔽电磁波，故A错误； 电磁波在真空中的传播速度为光速，与其波长无关，故B错误； 微波炉是利用微波的能量来加热食物的，是利用电磁波的能量特性进行工作的，故C错误； 中国空间站和地面之间存在真空层，所以只能采用电磁波通信，故D正确。 返回 电视广播、雷达、移动电话 三 17 1.电视信号 (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_____传送电视信号。 2.雷达 (1)雷达是利用电磁波进行_____、_____的仪器。雷达主要由_____机、_____机和显示器组成。 (2)雷达工作时使用的是_____。 微波 测距 定位 发射 接收 微波 3.移动电话 无线电话、无线对讲机、移动电话均是通过_______实现信号的发射与接收的。 4.电磁波谱 (1)电磁波谱：电磁波按频率由小到大顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。它们共同构成了范围广阔的电磁波谱。 电磁波 (2)不同频率的电磁波的比较 名称 特性 无线 电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 γ射线 主要应用 通信、 广播 红外探测器、红外体温计 引起 视觉 灭菌、 消毒、 防伪 医学透视、安检 治疗疾病、金属探伤 真空中的速度 c＝3×108 m/s 频率 小→大 　关于电磁波谱及对一些应用的解释，下列说法中不正确的是 A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变 B.紫外验钞机是利用紫外线的化学作用 C.红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点 D.γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高 例4 √ X射线具有较强的穿透能力，对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确； 紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应，故B错误； 红外遥感技术利用了一切物体都不停地辐射红外线的现象，从而通过接收到的红外线来感知物体，故C正确； γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故D正确。 　雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间是1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的 尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的， 已知图中ab＝bc，光速c＝3×108 m/s，则障碍物与雷达 之间的距离是多大？ 例5 答案　7.5×103 m 返回 课时对点练 四 25 考点一　麦克斯韦电磁场理论 1.(多选)在电磁学发展的过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是 A.奥斯特发现了电流的磁效应 B.法拉第发现了电磁感应现象 C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，楞次用实验证实了电磁波的存在 D.库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元 电荷的数值 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 基础对点练 √ √ 奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A、B正确； 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，C错误； 库仑发现了点电荷间的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2.关于电磁场理论，下列说法中正确的是 A.稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场 B.非均匀变化的电场产生的磁场一定是均匀变化的 C.均匀变化的磁场一定产生变化的电场 D.均匀变化的电场一定产生稳定的磁场 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 稳定的电场不能产生磁场，稳定的磁场不能产生电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故D正确。 考点二　电磁波谱及电磁波的应用 3.(多选)关于可见光和无线电波，下列说法正确的是 A.都是电磁波 B.都可以在真空中传播 C.在真空中的传播速度都是3×108 m/s D.二者的波长、频率均相同 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ 可见光和无线电波本质上都是电磁波，都可以在真空中传播，在真空中传播的速度都是3×108 m/s，A、B、C正确； 光波和无线电波波长、频率不同，D错。 4.(多选)在电磁波谱中，下列说法正确的是 A.各种电磁波有明显的频率和波长区域界限 B.γ射线的频率一定小于X射线的频率 C.X射线的波长有可能等于紫外线波长 D.可见光波长一定比无线电波波长短 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ X射线和γ射线、X射线和紫外线有一部分频率重叠，界限不明显，故A、B错误，C正确； 可见光波长一定比无线电波波长短，故D正确。 5.(多选)2022年8月，我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”实现了国际上首次空间太阳Hα波段光谱扫描成像，这相当于给太阳低层大气做了“CT”扫描。“羲和号”获得信息传输到地面，进入大气层时通信信息载体的 A.传播速度约为3.0×108 m/s B.传播速度约为340 m/s C.频率不变 D.频率变小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 信息载体为电磁波，电磁波的传播速度约为3.0×108 m/s，A正确，B错误； 光在传播过程中频率保持不变，C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6.以下关于电磁波的说法不正确的是 A.无线电通信利用的是电磁波 B.医院B超发出的超声波是电磁波 C.遥控器发出的红外线是电磁波 D.透视使用的X射线是电磁波 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 无线电通信用的是频率为数百千赫至数百兆赫的无线电波，它是电磁波；超声波是声波，不是电磁波；遥控器发出的红外线是电磁波；X射线也是电磁波。所以A、C、D正确，B错误。 7.(2024·佛山市高二联考)下列关于电磁波的说法正确的是 A.麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波 B.5G网比4G网传输数据快，是因为5G的电磁波在真空中传播速度更快 C.蓝牙通讯采用的电磁波和太阳光一样，传播时都可能发生折射、反射 等现象 D.红外体温计可发射红外线，进而根据人体反射的红外线来测量人的体温 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，选项A错误； 电磁波在真空中传播速度都相同，选项B错误； 蓝牙通讯采用的电磁波和太阳光一样，传播时都可能发生折射、反射等现象，选项C正确； 红外体温计可接收红外线，进而根据人体发出的红外线来测量人的体温，选项D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8.(2024·江门市高二月考)电磁波在日常生活和生产中有大量应用，下列应用中，说法不正确的是 A.控制电视、空调的遥控器是利用了红光 B.机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪利用了X射线 C.手机通话使用的电磁波是无线电波 D.汽车厂造出的新车喷漆后进入烘干车间烘干利用了红外线 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 控制电视、空调的遥控器使用的是红外线不是红光，A错误； 机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪利用了X射线，B正确； 手机通话使用的电磁波是无线电波，C正确； 红外线具有典型的热效应，所以汽车厂造出的新车喷漆后进入烘干车间烘干利用了红外线，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.电磁波在日常生活中有着广泛的应用。下列说法正确的是 A.微波炉加热食物是利用了红外线的热效应 B.红外线应用在探测技术中，是利用了它穿透本领强的特性 C.医院用X射线进行透视，是因为它是各种电磁波中穿透能力最强的 D.利用紫外线灭菌消毒，是因为紫外线具有较高的能量 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 能力综合练 微波炉加热食物是利用微波进行加热的，A错误； 红外探测技术是基于一切物体都在辐射红外线，用红外探测器接收物体发出的红外线，然后进行分析，从而得知被测物体的信息，B错误； γ射线的穿透能力比X射线的穿透能力强，C错误； 利用紫外线具有较高的能量，可以进行灭菌消毒，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10.(多选)下列能说明电磁波具有能量的是 A.可见光射入人的眼睛，人看到物体 B.放在红外线区域的温度计升温很慢 C.电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流 D.γ射线的穿透能力强，可用于探测金属部件内部的缺陷 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ 人眼看到物体，说明人眼感受到了可见光的能量，A项正确； 红外线具有热效应，会使放在该区域的温度计升温很快，说明红外线具有能量，B项错误； 电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流，电流的能量来源于电磁波，C项正确； γ射线的穿透能力强，说明γ射线具有很高的能量，D项正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11.关于现代通信和电磁波，下列叙述正确的是 A.光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播 B.卫星通信利用人造卫星作为中继站进行通信 C.电磁波的应用对人类有利无害 D.电磁波不能在真空中传播 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 光纤通信以光为载体，需要用到光导纤维，不是无线传播，故A错误； 由于微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕行，同时在传输过程中信号存在衰减等，因此人类用通信卫星作中继站，故B正确； 电磁波的种类很多，长期被一些射线或微波照射会对人体产生危害，故C错误； 电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 尖子生选练 12.波长为50～100 m的无线电波可通过电离层的反射向远处传播，这些无线电波的频率范围是多大？若传到相隔1 500 km的远处至少需要多长时间？(已知光速c＝3×108 m/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案　3×106～6×106 Hz　5×10－3 s 由c＝λf得， 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 所以频率范围为3×106～6×106 Hz 由s＝ct可得 BENKEJIESHU 本课结束 根据c＝λf可得，λ＝ m≈3.33 m。 由ab＝bc可知，无线电波由发射到返回所用时间为t＝50 μs。设障碍物与雷达之间的距离为s，由2s＝ct，得s＝＝ m＝7.5×103 m。 f1＝＝ Hz＝6×106 Hz， f2＝＝ Hz＝3×106 Hz， t＝＝ s＝5×10－3 s。 $