13.4电磁波的发现及应用（教学课件）物理人教版2019必修第三册

该高中物理课件围绕电磁场理论、电磁波的产生与传播及电磁波谱展开，通过古代信息传递（烽火台、八百里加急）与现代应用（电视塔、太空授课）对比导入，结合麦克斯韦、赫兹等科学家贡献，构建“理论提出-实验验证-实际应用”的知识脉络。 亮点在于融合科学思维（模型建构电磁场理论）、科学探究（赫兹实验验证过程），通过历史人物介绍渗透科学态度与责任，生活实例（手机、电视）强化物理观念。学生能深化理解，教师可提升教学效率。

Impulse-Momentum 第十三章 电磁感应与电磁波初步 学习 目录 contents 01 电磁场 02 电磁波 03 电磁波谱 04 电磁波的能量 05 电磁波通信 学习 目标 contents 01 了解麦克斯韦的电磁场理论。 02 知道电磁波是如何形成的。 03 知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系。 04 知道电磁波谱的组成及各波段的特点、应用。 学习 重难点 contents 01 知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的关系。 02 知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波的应用，了解电磁波的能量。 引入新课 最紧急的事会用到——八百里加急 白天施烟，夜间点火，台台相连——烽火台 古人传递重要信息方式 为方便传递信息，在古代神话小说里就出现的"顺风耳和千里眼"。 引入新课 电视塔 如今，电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。 电磁波是如何产生的呢？ 太空授课 引入新课 库仑 安培 奥斯特 法拉第 历史上电磁学领域的大咖 法拉第发现电磁感应的那年，一位科学巨星在英国爱丁堡诞生了，他就是——麦克斯韦。 麦克斯韦 （J.C.Maxwell,1831—1879) 英国物理学家 麦克斯韦是继法拉第之后，依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。 电磁感应现象——法拉第的发现 装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。 一.麦克斯韦的电磁场理论 1.变化的磁场产生电场 当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。 思考以下问题 1.线圈中产生感应电动势说明了什么？ 麦克斯韦认为：变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。 2.如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电场吗？ 电场仍然存在 麦克斯韦认为：这个现象的实质是变化的磁场产生电场 麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。 电磁场理论主要结论一： 结论一：变化的磁场产生电场 2.变化的电场产生磁场：变化的电场周围小磁针发生摆动 麦克斯韦经过反复思考提出假设：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。 可见：变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。 电磁场理论主要结论二： 结论二：变化的电场产生磁场 3.麦克斯韦的电磁场理论 结论一：变化的磁场产生电场 结论二：变化的电场产生磁场 麦克斯韦根据自己的理论进一步预言：如果在空间某域中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新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。 变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。 变化 的电场 变化 的磁场 变化 的电场 周期性变化的 电场和磁场 空间可能存在电磁波 麦克斯韦的伟大预言 电磁波的传播 空气、水，是声波和水波传播的介质。 电磁波可以在真空中传播，不需要介质。 电磁波的传播速度 →等于光速 光是以波动形式传播的一种电磁振动——光是一种电磁波。 麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。 现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生一个交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。 赫兹的电火花 赫兹的贡献 1886年，科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。 电磁场中储存着能量，电磁波的发射过程就是辐射电磁能的过程。 1.波峰：凸起的最高处 2.波谷：凹下的最低处 3.波长：临近的两个波峰（或波谷）的距离 波的几个概念 波的几个概念 4.波速：描述波传播快慢的物理量 3.波长： 在 1s 内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。 5.波长、周期（频率）和波速的关系 波的几个概念 对于电磁波，波速、波长与频率有同样的关系 电磁波在真空中的速度 电磁波谱 按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来。 ①可见光只是电磁波中的一小部分 ②不同的电磁波由于具有不同的频率，才具有不同的特性。 无线电波：波长大于1mm（频率小于300GHz)的电磁波 用途：通信、广播和天体物理研究等。 无线电波 红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感。 红外线 紫外线主要作用是荧光效应/化学作用，可用来验钞、杀菌和消毒。 紫外线 伦琴射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查部件的缺陷。 伦琴射线 γ射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用γ刀进行手术． γ 射线 移动通信设备极大的方便了我们的联系。 电磁波通信 电磁波与我们的生活 电视台通过电磁波，将精彩的电视节目展现给我们。 卫星电话 电磁波的发现及应用 麦克斯韦的电磁场理论 电磁波谱 电磁波 变化的磁场产生电场 变化的磁场与变化的电场相互激发 微波炉加热 波长、频率和波速 电磁波的能量 电磁波通信 变化的电场产生磁场 电磁波的产生 手机、电视 热辐射 D 1.(麦克斯韦电磁场理论)关于麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(　　) A.在电场周围空间一定存在着磁场 B.任何变化的电场周围一定存在着变化的磁场 C.均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场 D.交变电场在它的周围空间一定产生同频率的交变磁场 解析　均匀变化的电场产生稳定的磁场,而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场,恒定的电场不会产生磁场,A、B错误;均匀变化的磁场一定产生稳定的电场,而非均匀变化的磁场将产生非均匀变化的电场,恒定的磁场不会产生电场,C错误;周期性变化的电场在它的周围空间产生同频率周期性变化的磁场,D正确。 C 2.(电磁波)下列关于电磁波的说法,正确的是(　　) A.电磁波只能在真空中传播 B.电场随时间变化时一定产生电磁波 C.做变速运动的电荷会在空间产生电磁波 D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 解析　虽然电磁波在传播过程中可以不需要介质,但并不是只能在真空中传播,故选项A错误;产生电磁波需要一定的条件,当电场随时间做周期性变化时才会产生电磁波,故选项B错误;做变速运动的电荷会在空间产生电磁波,故选项C正确;麦克斯韦只是预言了电磁波的存在,赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,故选项D错误。 C 3.(电磁波谱)按波长由小到大的顺序,电磁波的排列情况是(　　) A.红外线、无线电波、紫外线、可见光、γ射线、X射线 B.无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 C.γ射线,X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 D.无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线 解析　波长越长、频率越小,按照波长逐渐变大,即频率逐渐变小的顺序,电磁波的排列情况为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波,故C正确,A、B、D错误。 D 4.(电磁波的应用)关于电磁波的特性和应用,下列说法正确的是(　　) A.红外线和X射线都有很高的穿透本领,常用于医学上透视人体 B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C.电磁波中频率最大的是X射线 D.紫外线和X射线都可以使感光底片感光 解析　X射线有很高的穿透本领,常用于医学透视人体,红外线没有很高的穿透本领,A错误;过强的紫外线照射对人的皮肤有害,B错误;电磁波中频率最大的是γ射线,C错误;紫外线和X射线都具有明显的化学效应,可以使感光底片感光,D正确。 5.(多选)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内。下列关于雷达和电磁波的说法正确的是(　　 ) A.真空中上述雷达发射的电磁波的传播速度为3×108m/s B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的 C.测出从发射电磁波到接收到反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D.雷达使用的是无线电波的微波波段 解析　真空中电磁波的传播速度为3×108 m/s,A正确;电磁波是由周期性变化的电场和磁场产生的,B错误;由雷达的工作原理可知,C正确;雷达使用的是无线电波的微波波段,D正确。 6.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是(　　) A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息 B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波 C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同 D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同 解析　无论是电磁波还是声波,都可以传递能量和信息,A项错误;手机通话时,打电话人的手机将声波转换成电磁波,接收者的手机再将电磁波转换成声波,B项正确;太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波的传播速度不相同,C项错误;遥控器发出的红外线频率和医院“CT”中的X射线频率不同,它们的波长也不相同,D项错误。 Thank you Lavf58.20.100 $