6.4 电磁波及其应用 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件围绕电磁波及其应用，系统讲解麦克斯韦电磁场理论、电磁波特性、物质性及应用。通过古代信息传递方式与现代电磁波对比导入，搭建历史与现实的学习支架，帮助学生衔接前后知识。 其亮点在于融合科学态度与责任（介绍电磁学大咖及麦克斯韦贡献）、科学思维（辨析题纠正认知，表格对比电磁波谱），结合物理观念（电磁场物质性）。采用实例教学（微波炉加热、雷达测距），学生能深化理解，教师可高效开展结构化教学。

工作与真空有关的实验。今天他要在真空箱中放一部手机，看看真空箱里的手机能不能接收到外面的信号。他把手机放进真空箱里，开启真空泵，抽出箱子装的空气。每次看着真空机工作，我都会悬着一颗心，生怕真空箱中的东西会发生爆炸。真空机停止了工作，真空箱里的空气已经被抽出。谢天谢地，手机没有发生爆炸呀。这时，老外拿出手机拨打真空箱中的手机，随着沉闷的震动声，我们看到小米的手机屏幕亮了，来电显示显示出了呼叫信号和信息，真的是太意外了。老外又尝试着把手机放进锅里，粘锅密封严把手机放进锅里，可是手机的信号还是没有被切断，依然响起了来电铃声。他又将手机放进水里、微波炉里，结果手机都能够接收到外界的信号，震动声伴着来电铃声响起。温馨提示一下大家千万不要将手机放进微波炉里，万一忘记把它拿出来，那样会将会有悲剧发生的。 无线电波是波长较长、频率较低的电磁波，主要用于广播、通讯等方面。收音机可以接收到广播电台发出的无线电波。手机通讯利用了波长较短的无线电波，雷达应用了频率更高的无线电波。微波家用微波炉是利用微波给食物加热的，微波作用在食物上，使食物中的分子跟着微波运动起来，温度升高。微波炉是对食物内外同时加热的，加热均匀，加热时间短，使用方便。红外线是比红光更长的电磁波，红外线的主要效应是热。电烤箱、电熨斗等许多加热电器在工作时向外大量辐射红外线。电视机遥控器发出的是红外线，自动门自动出水水龙头是利用红外线进行探测的。任何物体都在向外辐射红外线，可以利用红外线进行遥感遥测。物体在黑夜也在向外辐射红外线，利用这一原理可制成夜视仪。可见光的波长在400纳米至770纳米之间，能够引起人们的视觉。从波长较长到波长较短的分布情况是红橙黄绿蓝靛紫。利用三棱镜可以把白光分解成7种色光。大自然给我们一个五彩缤纷的世界。比紫光波长更短的电磁波是紫外线，紫外线灯可以发出紫外，利用紫外线可以做防伪检测，紫外线可以用来杀菌，人体大剂量长时间的接受紫外线的辐射会引起一些疾病，所以对紫外线还要进行防护。防紫外线眼镜可以防止紫外线对眼睛的伤害，起到保护作用。1895年，德国物理学家伦琴发现了一种射线贯穿能力极强，它是比紫外线波长更短的射线，叫做伦琴射线，也叫做X射线。X光管是在真空的玻璃管中安装上阴极和阳极两个电极，阴极由灯丝加热后发射出电子在两极间所加的上万伏的高电压，对电子加速。高速电子打在阳极上发出X射线，X射线有很强的贯穿作用，我们可以用它来检查物体的内部。X射线对人体有害，平时要注意防护。这是一块荧光板，我们把一把金属钥匙放在荧光板的背面。把荧光板放到X管钳，打开高压电源，我们可以看到在荧光板上有钥匙的影像。如果我们把手放在荧光板的后面，把荧光板放到X光管钳，可以看到手的骨骼影像。 第六章 电磁现象与电磁波 Physics 知道电磁波的物质性和电磁波的特点 了解麦克斯韦电磁场理论，知道电磁场的概念 02 01 重点 了解电磁波的应用 03 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 情境导入 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"。 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。 移动通信基站 太空授课 电磁波是如何产生的呢？ 电磁场与电磁波 库仑 安培 奥斯特 法拉第 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。 历史上电磁学领域的大咖 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。 麦克斯韦 （J.C.Maxwell,1831—1879) 英国物理学家 1.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。 麦克斯韦电磁场理论 核心知识 2.变化的磁场产生电场 (2)即使在变化的磁场中没有闭合回路也同样会产生电场。 ↑ E B 电磁场 变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场。 B B E E E E 核心知识 变化的电磁场在空间中的传播形成了电磁波。 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 电磁波 核心知识 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。 电磁波的特点 核心知识 2.电磁波可以在真空中传播，电磁波在真空中传播速度等于光速c=3×108 m/s 电磁波的特点 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 v λ 波峰 波谷 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 电磁波的特点 (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。(　　) × × × × 辨析 1.(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 √ √ 例题 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 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 总结提升 2.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约为 A.2.70 m B.270 m C.3.00 m D.3.33 m √ 根据c=λf可得，λ= m≈3.33 m。 例题 02 电磁场的物质性 电磁波的能量 微波炉加热食物，说明电磁波具有能量 核心知识 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相互作用的属性。 3.电磁场因具有能量而具有运动质量。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动量守恒定律和能量守恒定律。 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，所以电磁场是一种物质。 √ 3.(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 例题 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。 03 电视广播、雷达、移动电话 电视广播 1.电视图像和声音信号是通过电磁波传播的。 2.电视广播使用微波传送电视信号。 核心知识 雷达 1.雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器。雷达主要由发射机、接收机和显示器等部分组成 。 2.电视广播使用微波传送电视信号。 移动电话 无线电话、无线对讲机、移动电话均是通过电磁波实现信号的发射与接收的。 1.概念：电磁波按频率由大到小的顺序为：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。 电磁波谱 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 4.(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.真空中雷达发射的电磁波的传播速度为3×108 m/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 √ √ √ 例题 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或磁场产生的，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。 5.下列关于电磁波的说法正确的是 A.X射线穿透力较强，可用来进行人体透视 B.紫外线能在磁场中偏转，有很强的荧光效应，可用于防伪 C.麦克斯韦建立了电磁场理论并证实了电磁波的存在 D.红外体温计是依据体温计发射红外线来测量体温的 √ 例题 X射线穿透力较强，可用来进行人体透视，故A正确； 紫外线有很强的荧光效应，可用于防伪，但不带电，不能在磁场中偏转，故B错误； 麦克斯韦建立了电磁场理论并预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故C错误； 红外体温计是依据人体发射红外线来测量体温的，不是体温计发射红外线，故D错误。 电磁波及其应用 电磁场与电磁波 电磁波的应用 电磁场的物质性 电磁场具有能量 电磁场具有质量 作用时遵守动量守恒定律和能量守恒定律 电磁波谱 电视、雷达、手机通信 麦克斯韦电磁场理论 变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场 电磁场：相互激发的电场、磁场 电磁波：电磁场的传播 具有波的所有特征 课堂小结 本 课 结 束 Keep Thinking! $众所周知，物体速度越快冲力就越大。那么光的速度每秒能达30万公里，它照到人的身上为什么感觉不到疼呢？其实光也是有压力的，早在1748年的时候，瑞典物理学家欧拉就已经指出光压的存在，也就是当光入射到物体表面时会对物体施加压力，这部分压力就是光压。并且在1901年，俄国物理学家列别杰夫还真的用实验证实了这个猜想。实验内容也很简单，就是在真空环境下用光照射一黑一白两个薄片。薄片因为光压差的存在会产生移动。之后还有人复制了这个实验，接在一个内部真空的场景。圆底烧瓶中用一根超细纤维悬挂了一小块铝箔，然后用灯光去照射叶片。当灯光左右移动时，铝箔片也会随着一起摆动，这就是因为光在照射到铝箔片的表面时会对它产生相应的压力。而在科学家的努力下，光压的大小甚至也被计算出来了，大概是5乘10的负6次方牛每平方米，可以说还没有一只蚂蚁重。这么小的压强在照射到人体时，仅感觉到它就不太可能，所以就更不会有疼的体验了。那抹光压具体有什么用呢？1986年美国科学家阿瑟阿什金制成了世界上第一台用激光来实现粒子操纵的装置，也就是光镊子。它利用的就是光的辐射压力会对微小物体施加力的原理。对于一束激光来说，它的光强度总是会从中心向边缘逐渐减弱，因此，当激光照射到物体表面时，产生的辐射压也会发生变化，从而将微观粒子推向光束的中间。如果用高强度透镜使激光聚焦，那么这些粒子就会被吸向光强度最大的中心位置，于是通过对激光的控制就可实现对微观粒子的移动。最后在日常生活里还有一种光压风车的实验，当用光靠近灯泡内的纸片时，黑白分布的纸片风车会像有力量在推动一样慢慢转动起来。那么，它也是光压在起作用吗？虽然从表面上来看，确实是光引起了纸片的转动，但仔细观察会发现，这些纸片一面黑一面白，而转动方向则是由黑向白。但光在照射到黑白不同面时，由于黑色吸光，白色反光，白色产生的推力应该更大，其移动方向也应该是白色。推着黑色走，实验中却是完全相反。这是因为灯泡内并不是完全真空，还留有少量空气，并且黑色除了吸光，还会吸收热量。黑色面吸热后热量升高，带动周围空气受热，于是压强增大，产生气压差，这才推动了纸片移动。