4.2-4.3 电磁波 电磁波谱 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

该高中物理课件围绕麦克斯韦电磁理论、电磁波特性及电磁波谱展开，通过《战狼二》手机传播场景和通信卫星等生活实例导入，结合电磁振荡知识回顾，搭建新旧知识衔接的学习支架。 其亮点在于以情境化素材激发兴趣（科学态度与责任），通过观察思考实验引导科学探究，用表格系统梳理电磁波谱特性与应用培养科学思维。学生能联系生活深化理解，教师可借助丰富案例提升教学效率。

第四章 电磁振荡与电磁波 2、3 电磁波 电磁波谱 体验赫兹证明电磁波存在的实验过程及方法，领会物理实验对物理学发展的基础意义。 了解麦克斯韦电磁理论的主要观点，知道电磁场的概念及产生的原理。 02 重点 03 认识电磁波谱，知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解不同波长电磁波的特征及主要用途。 重点 01 手机图像的实时传播，手机定位，导弹的精准制导是通过什么实现的？ 《战狼二》片段 情境导入 通信卫星、微波炉、安检设备等都要利用电磁波，电磁波已经与现代生活密不可分 那么电磁波是什么？它有什么性质？ 电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去。那么，电磁波是如何产生的呢？ 知识回顾 01 麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 如图所示，磁铁相对闭合线圈向下运动时，闭合线圈中的自由电荷做定向移动。 自由电荷是受到什么力的作用做定向移动的？ 这能否说明变化的磁场产生了电场？ 如果没有导体，情况会怎样？ 电场力的作用； 能 该处仍会产生电场 Eq B 观察与思考 变化的磁场产生电场 变化的磁场 如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还有电流和电场吗？ 线圈不存在时，线圈所处的空间，还有电场吗？ 若改成恒定的直流电，还有电场吗？ 闭合回路（金属环） 电场 ↑ 闭合 回路 E B 电流 有电场无电流 若磁场不变化，不会产生电场 思考与讨论 麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 1.变化的磁场能够在周围空间产生电场。 B 核心知识 恒定的磁场不产生电场 均匀变化的磁场产生恒定的电场 周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场 非均匀变化的磁场产生变化的电场 B t O t B O E O t 正弦曲线 振荡磁场 振荡电场 E与B频率相同 E t O 麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 核心知识 变化的磁场能够在周围空间产生电场，那么变化的电场能不能够在周围空间产生磁场呢？ 电场变化→电荷定向移动→产生磁场→小磁针摆动； 思考与讨论 麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 2.变化的电场能够在周围空间产生磁场。 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的电场产生恒定的磁场 周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场 非均匀变化的电场产生变化的磁场 说明：磁场随时间变化越快，产生的电场越强； 电场随时间变化越快，产生的磁场越强。 核心知识 电磁场 变化的电场和变化的磁场交替产生，形成不可分割的统一体，称为电磁场。 电磁场是特殊的物质形态，具有能量 恒定电场和恒定磁场在同一空间叠加，不是电磁场 电场 磁场 电场 电场 磁场 电场 周期性变化的电场 核心知识 1.(多选)应用麦克斯韦电磁理论判断下列表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)正确的是 √ √ 例题 A图中的上图磁场是恒定的，由麦克斯韦电磁理论可知，其周围空间不会产生电场，故A错误； B图中的上图是均匀变化的电场，应该产生恒定的磁场，下图的磁场是恒定的，故B正确； C图中的上图是周期性变化的磁场，它能产生同频率周期性变化的电场，当磁感应强度的变化率最大时，感应电场最强，故C正确； D图的上图是周期性变化的电场，在其周围空间产生周期性变化的磁场，当电场强度的变化率最大时，则感应磁场应最强，故D错误。 对麦克斯韦电磁场理论的理解 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 均匀变化的磁场产生恒定的电场 均匀变化的电场产生恒定的磁场 非均匀变化的磁场产生变化的电场 非均匀变化的电场产生变化的磁场 周期性振荡的磁场产生同频率周期性振荡的电场 周期性振荡的电场在周围空间产生同频率的周期性振荡的磁场 电磁场如何变成电磁波呢? 总结提升 02 电 磁 波 如图所示的实验装置，当接在高压感应圈上的两金属球间有电火花时， 导线环上两小球间也会产生电火花，这是为什么？ 这个实验证实了什么？ 导线圈 答案　当A、B两金属球间产生电火花时就会产生变化的电磁场，这种变化的电磁场传播到导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使导线环上两小球间也产生电火花。这个实验证实了电磁波的存在。 观察与思考 周期性变化的电场 周期性变化的磁场 …… 电磁波 周期性变化的电场 周期性变化的磁场 麦克斯韦推断 由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场由近及远传播。这种变化的电磁场在空间中的传播形成了电磁波。 电磁波 核心知识 电磁波是电磁场的传播，传播过程不需要介质，在真空中的波速等于光速c，c＝3×108 m/s。 电磁波的特点 核心知识 电磁波是横波，电场和磁场方向都与传播方向垂直。 电磁波的特点 电磁波在传播过程中频率不变，始终与振荡电路的频率相同，它由波源决定，与介质无关。 核心知识 电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射、反射、折射和 偏振等现象，电磁波也是传播能量的一种形式。 电磁波的特点 核心知识 电磁波的特点 电磁波的波速、波长、频率之间的关系 λ＝vT＝ 核心知识 赫兹通过实验证明了电磁波的存在。 电磁波的特点 核心知识 麦克斯韦在两个基本假设的基础上，建立了电磁场方程，预言了电磁波的存在，把电磁学发展成为完整的、优美的理论体系，统一了人们对电磁和光现象的认识，为电和磁的利用奠定了理论基础，为深入研究物质的电磁结构及客观性质提供了理论工具。 麦克斯韦理论在物理学发展史上的意义 核心知识 从麦克斯韦开始，人们认识到场是物质存在的一种基本形式，它是客观存在的，这大大扩展了人们对自然界的认识和对整个自然科学的视野。 麦克斯韦理论在物理学发展史上的意义 核心知识 从麦克斯韦理论中的一个重要结论是光在真空中的速率是一个常量，与参考系无关。爱因斯坦根据这一结论提出了光速不变原理，建立了狭义相对论。狭义相对论与量子理论一起开创了现代物理学的新纪元。 麦克斯韦理论在物理学发展史上的意义 核心知识 2.关于电磁场理论和电磁波，下列说法正确的是 A.电磁波是纵波 B.电磁波的传播不需要介质 C.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场 D.麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在 √ 例题 由电磁波产生的原理可知，电磁波是横波，A错误； 电磁波的传播不需要介质，B正确； 均匀变化的电场产生恒定的磁场，C错误； 麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，D错误。 3.(2024·遂宁市高二期末)关于机械波与电磁波，以下说法正确的是 A.机械波与电磁波的传播速度都只与介质种类有关 B.无论是机械波还是电磁波，只有当障碍物或孔的尺寸跟波的波长 相等时，才能发生衍射 C.赫兹从理论上预言了电磁波的存在，麦克斯韦观察到了电磁波的 反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，麦克斯韦还测得电磁波 在真空中具有与光相同的传播速度 D.机械波可能是横波，也可能是纵波，而电磁波都是横波 √ 例题 机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速与介质和频率都有关系，故A错误； 无论是机械波还是电磁波，当障碍物或孔的尺寸跟波的波长相差不多时，就能够观察到明显的衍射现象，故B错误； 麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，赫兹还测得电磁波在真空中具有与光相同的传播速度，故C错误； 机械波可能是横波，也可能是纵波，而电磁波能够发生偏振现象，电磁波都是横波，故D正确。 收音机 微波炉 红外理疗 紫外消毒 X 射线 你了解电磁波家族中的各个成员吗？ 观察与思考 03 电磁波谱 把电磁波按波长或频率排列起来，就形成了电磁波谱。 按波长由大到小的顺序，它们分别是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。 电磁波谱 从左到右，频率逐渐增大，波长逐渐减小！ 核心知识 种类 特性 应用 无线电波 波长大于1 mm，按波长从小到大依次划分为微波、短波、中短波、中波、长波 通信、广播、导航及其他信号传输 红外线 波长范围为760~106 nm。不能引起视觉，热效应强。一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，其辐射的红外线越强 加热、遥控、遥感 可见光 波长范围为400~760 nm。能作用于眼睛并引起视觉，按波长从长到短排列为：赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫。 照明、摄影 不同波段电磁波的特性及应用 核心知识 种类 特性 应用 紫外线 波长范围在60~400 nm。不能直接引起视觉。具有较高的能量，荧光效应强，有助于人体合成维生素D 灭菌消毒、荧光灯、防伪标志 X射线 波长范围为10-2~10 nm。 穿透能力很强 医学透视、检查；工业上可用于检查工件内部是否有砂眼、裂纹等缺陷 γ射线 波长范围为10-7~10-2 nm。来自宇宙射线或某些放射性元素衰变的过程，能量高，穿透能力比X射线更强 工业探伤；医学治疗(γ刀) 不同波段电磁波的特性及应用 核心知识 (1)各种电磁波中最容易发生干涉和衍射现象的是γ射线。(　　) (2)红外线有显著的热效应，紫外线具有较高的能量。(　　) (3)低温物体不能辐射红外线。(　　) (4)紫外线在真空中的传播速度大于可见光在真空中的传播速度。(　　) (5)可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪。(　　) (6)X射线的穿透本领比γ射线更强。(　　) √ × × × × × 辨析 4.(2025·眉山市高二期中)关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是 A.紫外线和X射线都常用于医学上透视人体 B.红外线可以使荧光物质发光 C.电磁波谱中频率最小的为γ射线 D.无线电波的波长比可见光长 √ 例题 紫外线用来杀菌消毒，医学上用来透视人体的是X射线，故A错误； 红外线常用来加热，红外线不能够使荧光物质发光，故B错误； 电磁波谱中频率最大的为γ射线，故C错误； 根据电磁波谱的分布规律可知，无线电波的波长比可见光长，故D正确。 (多选)(2025·绵阳市高二期末)家用微波炉工作时磁控管产生微波的频率为2 450 MHz，微波的电磁作用使食物内分子高频振动，从而使食物内外同时迅速变热。下列说法正确的是 A.磁控管产生微波的频率比紫外线的频率大 B.磁控管产生的微波在真空中波长约为0.12 m C.微波炉加热食物的过程是电能转成内能的过程 D.金属罐装的罐头可以直接放在微波炉内加热 √ √ 针对训练 微波频率为2 450 MHz(即2.45×109 Hz)，而紫外线的频率范围为1015~ 1017 Hz，远高于微波频率，故A错误。 根据公式λ=，代入数据解得λ= m≈0.12 m，故B正确； 微波炉通过磁控管将电能转化为微波(电磁能)，微波被食物吸收后使分子振动产生热能，最终电能转化为内能，故C正确； 微波炉中不能使用金属容器，如果使用金属容器，微波不能穿透金属容器，能量不能被食品吸收，会越积越多，损害微波炉，故D错误。 电磁波 电磁波谱 赫兹的证实 麦克斯韦的预言 电磁波 电磁波谱 麦克斯韦猜想与假设： 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 B 赫兹通过一系列实验，观察到了电磁波证实了麦克斯韦的电磁场理论 课堂小结 本 课 结 束 Keep Thinking! Lavf58.9.100 $