13.4 电磁波的发现及应用（培优教学课件）物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦电磁波的发现、产生原理、传播特性及应用，从广播、电视等生活实例导入，通过科学家探索历程到麦克斯韦电磁场理论，再到赫兹实验验证，构建“问题-理论-实验”的学习支架，衔接电磁感应与电磁波知识脉络。 其亮点是以科学思维为主线，梳理电磁理论发展（如麦克斯韦整合前人成果提出电磁场理论）培养模型建构能力，结合电磁波谱在5G通信、X射线检查等应用体现科学态度与责任。含“电磁波小知识”视频辅助，典例分析和分层练习，帮助学生深化物理观念，教师可高效实施素养导向教学。

4. 电磁波的发现及应用 第十三章 电磁感应与电磁波初步 人教版必修第三册 导入新课 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？ 物理观念 了解电磁波产生原理，知晓电磁波的基本特性。 科学思维 梳理电磁理论发展脉络，建立电磁统一认知。 科学态度 与责任 认识电磁波应用，体会物理的科技价值。 学习目标 重点 电磁波的产生、传播特点及生活应用。 难点 电磁场的物质性理解，电磁波与机械波的区别。 重点难点 1. 电磁场 2. 电磁波 3. 电磁波谱 4. 电磁波的能量与通信 5. 课堂总结 6. 练习与应用 第4节 电磁波的发现及应用 学习内容 一、电磁场 第4节 电磁波的发现及应用 1、艰难的历程 无数个深夜里，科学家守着简陋的仪器，熬过数百次无结果的实验，才在细微的火花中叩开电磁波世界的门。 库仑 法拉第 奥斯特 安培 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。 英国物理学家麦克斯韦 2、麦克斯韦 因为在闭合的电路中产生了电场. 麦克斯韦 为什么闭合电路中磁通量发生了变化，就会产生电流呢? 电磁感应现象：在变化的磁场中放入一个闭合的导体回路，闭合导体回路中就产生感应电流。 3、伟大的猜想 电流 电荷的定向移动 电场 闭合导体回路 变化的磁场 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(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。 1、变化的磁场产生电场 思考：如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？ 想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？ 有 总结：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。 ①均匀变化的磁场产生稳定的电场 ②周期性变化的磁场产生同频率的振荡电场 4、麦克斯韦的电磁场理论 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、变化的电场产生磁场 ① 均匀变化的电场产生稳定的磁场 ②周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场 4、麦克斯韦的电磁场理论 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。 B B E E E E 它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。 4、电磁场 二、电磁波 第4节 电磁波的发现及应用 变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播。 变化 的电场 变化 的磁场 变化 的电场 新的电场和磁场 空间可能存在电磁波 1、预言电磁波 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。 2、赫兹的证明 微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉，赫兹向全世界宣告：电磁波发现了。 3、火花的复现 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，即光是一种电磁波。 4、机械波与电磁波 例1： 关于电磁场和电磁波的说法正确是( ) A. 电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电场 B. 电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波 C. 在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场 D. 电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同种性质的波动 5、典例分析 [解析]选B。变化的电场和变化的磁场相互联系，他们统称为电磁场， 错误；电磁场由发生的区域向远处的传播形成电磁波， 正确；在变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场， 错误；电磁波是一种波，声波也是一种波，但声波是机械波，它们是不同种性质的波动， 错误。 5、典例分析 三、电磁波谱 第4节 电磁波的发现及应用 4、频率（f）：1s内波峰或波谷通过的次数，单位是赫兹（Hz）。 1、波长（λ）：相邻两个波峰或波谷之间的距离，单位是米（m）。 2、波速（v）：电磁波传播的快慢，单位是米每秒（m/s）。 3、周期（T）：波峰或波谷传播一个波长距离所用时间，单位是秒（s）。 6、对于电磁波，因为它在真空中传播的速度等于光速，则存在c=λf。c=3×108m/s 5、关系：波速、波长、频率三者之间的关系是：波速=波长×频率。公示表示为：v=λf。 1、描述波的物理量 （2）电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，v和λ变化，v介<c； （1）电磁波可以在真空中传播速度等于光速c=3×10 8m/s； （4）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象； （3）不同电磁波在同一介质中传播，速 度不同，f越高，v越小；f越低，v越大； 2、电磁波的特点 电磁波的频率范围很广。无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线都是电磁波。可见光只是电磁波中的一小部分。按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来,就是电磁波谱。 3、电磁波谱 1.无线电波：波长大于1mm，分为长波、中波、短波和微波，主要用于无线电通讯； 2.红外线：波长比无线电波短，比可见光长，所有的物体都在不停地发射红外线，主要用于遥感、加热； 3.可见光：波长在700nm~400nm，分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种，可被视网膜感知； 4.紫外线：波长在400nm~5nm，有较高的能量。可用于灭菌消毒，荧光效应等； 5.X射线：波长比紫外线更短，有比紫外线更高的能量，有较强的穿透作用，可用于透视、检查金属内部缺陷。 6.γ射线:波长比X射线更短，频率非常高。有很高的能量和很强的穿透作用，可用于检查金属内部缺陷。 3、电磁波的应用 例2 ：电磁波包含了 射线、红外线、紫外线、无线电波等，按频率由低到高的排列顺序是( ) 无线电波、红外线、紫外线、 射线 B. 红外线、无线电波、 射线、紫外线 C. 射线、红外线、紫外线、无线电波 D. 紫外线、无线电波、 射线、红外线 4、典例分析 [解析]选A。电磁波按波长从长到短为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线（ 射线）、 射线（伽马射线），波长越长频率越小，所以按频率从低到高排列与按波长从长到短排列相同。 4、典例分析 例3 ：关于电磁波的应用，下列说法不正确的是( ) A. 医院里常用 射线对病房和手术室进行消毒 B. 工业上利用 射线检查金属部件内部有无裂缝 C. 刑侦上用紫外线拍摄指纹照片 D. 卫星利用红外遥感技术拍摄云图照片 4、典例分析 [解析]选A。医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，故 错误； 射线具有较强的穿透性，故工业上利用 射线检查金属部件内部有无裂缝，故 正确；因为紫外线波长短，分辨率高，所以刑侦上用紫外线拍摄指纹照片，故 正确；因为红外线的波长较长，衍射能力较强，所以卫星利用红外遥感技术拍摄云图照片，故 正确。 4、典例分析 四、电磁波的能量与通信 第4节 电磁波的发现及应用 1. 电磁波具有能量 2. 电磁波是一种物质 3. 光是一种电磁波，光具有能量 赫兹通过实验证实了电磁波的存在,这意味着,电磁场不仅仅是一种描述方式,而且是真正的物质存在。 我们能够接受到太阳的能量，生活中常用微波炉来加热食物,可见,电磁波具有能量。 1、电磁波的能量 电磁波携带信息，既可以有线传播，也可以无线传播。 1、电磁波通信 电磁波的应用无处不在，影响着我们的日常生活：从手机通信、Wi-Fi、微波炉，到医疗中的X射线检查，再到卫星导航与天文观测， 电磁波的应用无处不在，与生活息息相关。 信息的传输依赖电磁波，频率越高，可承载信息量越大。 放射医学也是 X 射线应用最为广泛的学科。 2、万物互联的信息时代 3、电磁波小知识（视频） 五、课堂总结 第4节 电磁波的发现及应用 五、课堂总结 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 六、练习与应用 第4节 电磁波的发现及应用 六、练习与应用 1. （麦克斯韦电磁场理论）（多选）关于电磁场的理论，下列说法正确的是( ) A. 变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 B. 变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的 C. 均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 D. 周期性变化的电场在周围空间产生同样频率的周期性变化的磁场 六、练习与应用 [解析]选 。根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场产生磁场，但产生的磁场不一定是变化的，如均匀变化的电场产生稳定的磁场， 错误， 正确；均匀变化的磁场周围产生稳定的电场， 错误；周期性变化的电场在周围空间产生同样频率的周期性变化的磁场， 正确。 六、练习与应用 2. （多选） 是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率。信号一般采用 频段的无线电波，而第四代移动通信技术的频段范围是 ，则下列说法正确的是( ) A. 信号的波长比 信号的波长更短 B. 麦克斯韦预言了电磁波的存在 C. 在真空中 信号比 信号传播得更快 D. 赫兹通过实验证实了电磁波的存在 六、练习与应用 [解析]选 。 信号的频率比 信号的频率更高，则 信号的波长比 信号的波长更短， 正确；在真空中 信号与 信号传播的速度相同，均为 ， 错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在， 、 正确。 感谢观看 Thank you for listening Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $