13.4 电磁波的发现及应用 课件 -2026-2027学年高二上学期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及应用，涵盖麦克斯韦电磁场理论、电磁波传播特点、电磁波谱及应用等核心知识。通过生活中广播、电视等实例导入，结合“电磁波与机械波差异”“发现历程”等问题，搭建机械波到电磁波的认知支架，引导学生建立知识联系。 其亮点在于以“理论预言-实验验证”为主线，通过麦克斯韦理论推导与赫兹实验验证，渗透科学探究与科学态度。电磁波谱用表格对比各波段特性及应用，强化物理观念；课堂练习辨析理论与实际应用，提升科学思维。助力学生构建电、磁、光统一认知，也为教师提供教考衔接的高效教学资源。

人教版（2019）必修三教学课件 第十三章 电磁感应与电磁波初步 第四节 电磁波的发现及应用 目录 contents 01.导入与素养目标 02.新课讲解 03.课堂练习 04.教考衔接 05.课堂小结 Part One 导入与素养目标 >>> >>> 1 新课导入 电磁波与我们的生活息息相关。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。为什么电磁波能得到这样广泛的应用？它与机械波有何不同？最初电磁波是如何被发现的呢？ 1 素养目标 物理观念 掌握麦克斯韦电磁场理论核心内容，知道电磁波传播特点。 了解电磁波谱，知道光属于电磁波，熟悉电磁波常见应用。 科学思维 辨析不同变化形式的电场、磁场的相互激发关系。 区分电磁波与机械波，建立电、磁、光统一认知。 1 素养目标 科学探究 由电磁感应逻辑猜想变化电场产生磁场。 理解 “理论预言、实验验证” 的科学研究模式。 科学态度与责任 了解麦克斯韦、赫兹的贡献，感悟理论与实验相辅相成。 辩证认识电磁波的利用与辐射防护现实问题。 Part Two 新课讲解 >>> >>> 2 新课讲解 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。 麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。没有电磁学就没有现代电工学，也就不可能有现代文明。 麦克斯韦 （J.C.Maxwell,1831—1879) 英国物理学家。 2 新课讲解 　　有电流一定有电源，有电源一定有非静电力，非静电力使电子定向移动形成电流。如图所示，线圈充当了电源，那么是什么力让原本静止的电子开始受力移动的呢？ 电 磁 奥斯特 法拉第 　　变化的磁场可以产生电流。为什么变化的磁场会产生电流呢？ 2 新课讲解 　　电子运动一定受到了电场力，电子周围一定有电场，而这个电场的产生一定是线圈内的磁通量发生了变化的缘故。 麦克斯韦 　　线圈中产生了感应电流，这说明了什么？ 　　麦克斯韦认为：变化的磁场在线圈中产生了电场，正是这种电场在线圈中引起了感应电流。 2 新课讲解 1.变化的磁场产生电场 装置如图所示，当穿过螺线管甲的磁场随时间变化时，上面的线圈乙中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。 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。 2 新课讲解 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 2 新课讲解 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 新课讲解 麦克斯韦进一步指出： 电场随时间变化快，产生的磁场强 电场随时间的变化不均匀时，产生变化的磁场 稳定的电场周围不产生磁场 2 新课讲解 麦克斯韦根据上述两个基本假设，进一步指出： 如果在空间某区域有随时间不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在它周围产生变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围引起变化的电场 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。 2 新课讲解 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 2 新课讲解 二、电磁波 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 周期性变化的 电场和磁场 空间可能存在电磁波 2 新课讲解 麦克斯韦电磁场理论 ↑ E B 变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场 电磁场：变化的电场和磁场所形成的不可分割的统一体 2 新课讲解 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 新课讲解 　　电磁波可以在真空中传播，那么电磁波是以多大的速度传播的呢？ 　　电磁波的传播速度等于光速！也就是说，电磁波的速度和光的速度一样。根据这个推算，麦克斯韦预言了光是一种电磁波，并揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁场理论。 2 新课讲解 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 真空中：波长越大，频率越小! 波速 : c 波长 : λ 频率 : f 电磁波 2 新课讲解 　　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。在第一次观察到感应火花两年后，赫兹测出了火花的传播速度恰如麦克斯韦预言的那样，就是光速。 2 新课讲解 捕捉电磁波 2 新课讲解 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。 2 新课讲解 三、电磁波谱 (1)概念：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。 (2)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。 2 新课讲解 种类 波长范围 特性 应用 无线电波 大于1 mm 波动能力强 通信、广播、射电望远镜 红外线 760～106 nm 热作用强 烘干、红外遥感、测温、夜视仪 可见光 400～760 nm 感光性强 照明、照相 紫外线 10～400 nm 化学作用、荧光作用 消毒、荧光效应、促使人体合成维生素D X射线 0.001～10 nm 较强的穿透能力 透视人体、检查金属零件的质量 γ射线 小于10－3 nm 穿透能力最强 医学上的γ刀技术、探测金属内部的缺陷 不同波段的电磁波 2 新课讲解 三、电磁波的能量 (1)电磁波是物质存在的一种特殊形式，是客观存在的。 (2)电磁波具有能量 从场的观点来看，电场具有电场能，磁场具有磁场能，电磁场具有电磁能，电磁波发射的过程就是辐射能量的过程，电磁波在空间传播，电磁能就随之一起传播。 2 新课讲解 四、电磁波的应用 1.电磁波的应用，主要包括两个方面： 一是利用电磁波传递信息， 二是利用电磁波的能量。 通过前面的学习我们知道电磁波无处不在，生活中常常用微波炉、红外烤箱加热或烤制食物，电磁波可以使氖泡发光，阳光使我们变得温暖，这些都说明电磁波具有能量。 虽然除了可见光之外的电磁波我们都看不到，但是它们是真实存在的物质，是场物质，是实物粒子之外的另外一种存在形式。 2 新课讲解 2.电磁波通信 (1)传播途径 电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。 有线传播利用金属导线、光纤等有形媒介传送信息，如台式电脑、电话等。 无线传播仅利用电磁波而不通过线缆传递信息，如收音机、手机、GPS、无线鼠标等。 (2)传输特点 电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，由于光的频率比无线电波的频率高得多，因此光缆可以传递大量的信息。 2 新课讲解 移动通信设备极大地方便了我们的联系。每部移动电话都是一个无线电台，将用户的声音转变成高频电信号发射到空中，同时它又相当于一台收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方送来的信息。 电磁波有能量。电磁波是一种物质存在的形式。 例：微波炉，食物增加的能量是微波给的。 Part Three 课堂练习 >>> >>> 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 Part five 课堂小结 >>> >>> 课堂小结 5 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 感谢观看 Thanks $