3.4 电磁波的发现及其应用 课件 -2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电磁波的发现及其应用”，涵盖电磁场理论、电磁波形成（麦克斯韦预言、赫兹验证）、电磁波谱及应用。以“顺风耳、千里眼”“太空授课”导入，连接历史与现代，搭建学习支架。 特色在于以科学史（库仑到麦克斯韦）与实验（赫兹电火花）贯穿科学探究，结合电磁波谱表格、中国天眼FAST及5G应用，渗透物理观念与社会责任。习题与总结助力知识内化，激发学生兴趣，为教师提供丰富教学素材。

第三章 电磁场与电磁波初步 第4节 电磁波的发现及其应用 顺风耳、千里眼、最强网课——太空授课 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。 那么，电磁波是怎样发现的呢? 一、电磁场 英国物理学家麦克斯韦系统地总结了库仑、安培、奥斯特、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。 库仑——库仑定律 安培——安培定则、分子电流假说等 奥斯特——电流的磁效应 法拉第——电磁感应定律 1.麦克斯韦电磁场理论 （1）变化的磁场产生电场 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。 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。 麦克斯韦进一步指出： 磁场随时间变化快，产生的电场强 磁场随时间的变化不均匀时，产生变化的电场 稳定的磁场周围不产生电场 电场可以由两种方式产生： 由电荷或由变化的磁场产生。 电荷周围的电场 磁场增大时周围的电场 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。 既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？ （2）变化的电场能够在周围产生磁场 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场。称为电磁场。 它非常特殊，既不是电场也不是磁场，更不是电场和磁场的叠加，而是电场和磁场相互依赖，形成不可分割的整体。 1.麦克斯韦的伟大预言：周期性变化的电场引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场，这样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。 二、电磁波和电磁波谱 激发 电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。 电磁波形成示意图： 非均匀变 化的磁场 变化电场 若是均匀变化 稳定磁场 不再激发 若非均匀变化 变化磁场 若是均匀变化 稳定电场 若非均匀变化 激发 激发 激发 2.赫兹的电火花实验 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。 捕捉电磁波演示 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，为无线电技术的发展开拓了道路。 3.电磁波谱 （1）在一系列水波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷。两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长。在1s 内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。 波长、周期（频率）和波速的关系 电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是：c=λf，电磁波在真空中的传播速度：c=3×108 m/s.  （2）电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率大小的顺序把各种电磁波排列起来，就是电磁波谱。 （3）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。 三、电磁波的应用 1.利用电磁波传递信息 卫星导航通信 手机通信 万物互联的全新时代 我们可以打造智慧农业、智慧城市、智慧交通、智慧医疗等等，万物皆可连，万事皆智慧。 从社会发展层面来说，5G的应用和发展可以将信息转化为行动，给企业，个人和国家创造新的动力，并带来更加丰富的体验和前所未有的经济发展机遇，也许会引发新的工业革命。 射电望远镜：中国天眼FAST，主要用于寻找暗物质、暗能量和收集宇宙中的各种信号，揭示宇宙的奥秘。 2.利用电磁波的能量 微波炉加热食物 太阳能热水器 1.下列有关电磁场理论的说法正确的是(　　) A．任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场 B．任何电场都要在周围空间产生磁场 C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场 D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场 C 2.(多选)下列关于电磁波的说法中，正确的是(　 　) A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播 B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短 D．只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波 AC 3.根据电磁波谱，选出下列各组电磁波，其中频率互相交错重叠，且波长顺序由短到长排列的是（　　） A．微波、红外线、紫外线 B．γ射线、X射线、紫外线 C．紫外线、红外线、无线电波 D．紫外线、X射线、γ射线 B 电磁波 的发现 及应用 一、电磁场 二、电磁波 三、电磁波谱 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 麦克斯韦提出电磁波理论 波速＝波长×频率 变化的电场和磁场相互激发，向外传播形成电磁波 赫兹通过实验捕捉到电磁波 四、电磁波的能量 电磁波通信 电磁波的能量 电磁波通信 Lavf57.83.100 $