高中物理2 电磁场与电磁波教案配套课件ppt

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1.了解电磁波的基本特点及其发现过程。(物理观念)2.知道电磁波的概念,通过电磁波体会电磁场的物质性。(物理观念)3.体会赫兹证明电磁波存在的实验过程及实验方法,领会实验对物理学发展的意义。(科学探究)4.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容及其在物理学发展史上的意义。(物理观念)
基础落实·必备知识全过关
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一、电磁场1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点:　　　　的磁场产生电场,　　　　的电场产生磁场。 2.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的电磁场。
二、电磁波1.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　　　　　　。 2.电磁波的传播不需要介质,在真空中也能传播。3.麦克斯韦预言:电磁波在真空中的传播速度等于　　　　　。 4.电磁波在真空中传播时,它的电场强度E与磁感应强度B　　　 　,而且二者均与波的传播方向　　　　。 5.1886年,　　　　通过实验证实了麦克斯韦的电磁场理论。 6.赫兹在一系列的实验中观察到电磁波的　　　　　、　　　　　、　　　　　、　　　　和　　　　　现象。 
情境链接电子感应加速器是用来获得高速电子的装置,其基本原理如图所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电磁铁线圈中通入变化的电流,真空室中的带电粒子就会被加速,其速率会越来越大。请思考:带电粒子受到什么力的作用而被加速?如果线圈中通以恒定电流会使粒子加速吗?这个现象说明什么?
提示 带电粒子受到电场力作用做加速运动。线圈中通入恒定电流时,带电粒子不会被加速。变化的磁场能产生电场。
易错辨析(1)在电场周围,一定存在和它联系着的磁场。(　　)(2)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。(　　)(3)电磁波也能产生干涉、衍射现象。(　　)(4)电磁波在真空和介质中传播速度相同。(　　)
提示 变化的电场产生磁场,静电场周围没有磁场。
提示 均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。
提示 电磁波在真空中和介质中的传播速度不同。
探究点一　对麦克斯韦电磁场理论的理解
下图是赫兹实验的装置示意图,请问赫兹通过此实验装置证实了什么问题。
要点提示 实验演示了电磁波的发射和接收,验证了电磁波的存在。
1.电磁场的产生如果在空间某处有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场,这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场。
2.对麦克斯韦电磁场理论的理解
特别提示　变化的磁场周围产生电场,与是否有闭合电路存在无关。
【例1】 根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(　　)A.有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场B.在变化的电场周围空间一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围空间一定产生变化的电场C.均匀变化的电场周围空间一定产生均匀变化的磁场D.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场
解析 根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场,均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,只有选项D正确。
方法技巧　理解麦克斯韦电磁场理论的关键掌握四个关键词:“恒定的”“均匀变化的”“非均匀变化的”“周期性变化的(即振荡的)”,这些都是对时间来说的,是时间的函数。
1.如图所示的四种电场中,能产生电磁波的是(　　)
解析 由麦克斯韦电磁场理论,当空间出现恒定的电场时(如A图),由于它不激发磁场,故无电磁波产生;当出现均匀变化的电场时(如B、C图),会激发出磁场,但磁场恒定,不会激发出电场,故也不会产生电磁波;只有振荡的电场(即周期性变化的电场)(如D图),才会激发出振荡的磁场,振荡的磁场又激发出振荡的电场……如此周而复始,便会形成电磁波。
探究点二　电磁波与机械波的比较
如图所示,某同学正在回答神舟十号航天员王亚平的问题,请问她们的通话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的,为什么?
要点提示 电磁波。因为机械波的传播离不开介质,而电磁波可以在真空中传播。
电磁波是电磁现象,机械波是力学现象,两种波产生机理不同,所以除具有波的共性外,还有不同之处。
【例2】 (多选)关于电磁波与声波,下列说法正确的是(　　)A.电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播,声波是声源的振动向远处传播B.电磁波的传播不需要介质,声波的传播有时也不需要介质C.由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变大D.由空气进入水中传播时,电磁波的波长不变,声波的波长变小
解析 由电磁波和声波的概念可知A正确;因为电磁波可以在真空中传播,而声波属于机械波,它的传播需要介质,在真空中不能传播,故B错误;电磁波在空气中的传播速度大于在水中的传播速度,在真空中的传播速度最大;声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大,故C正确;无论是电磁波还是声波,从一种介质进入另一种介质时频率都不变,所以由波长λ= 及它们在不同介质中的传播速度可知,由空气进入水中时,电磁波的波长变短,声波的波长变长,故D错误。
方法技巧　理解电磁波与机械波的三点不同(1)电磁波由电磁振荡产生;机械波由机械振动产生。(2)机械波的传播依赖于介质的存在,但电磁波的传播不需要介质。(3)若机械波为横波,则不同频率的横波在同一介质中传播速度相同,在不同介质中传播速度不同,若机械波为纵波,则可得出同样结论,但同一种介质中的横波和纵波传播速度不同;不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不同。
2.关于电磁波与机械波,下列说法正确的是(　　)A.机械波和电磁波,本质上是一样的B.电磁波在任何介质中传播速度都相同,机械波在同一种介质中传播速度都相同C.电磁波和机械波都不能发生干涉D.电磁波与机械波都能发生衍射
解析 机械波由机械振动产生,电磁波由振荡的电磁场产生,选项A错误;电磁波的波速与介质和频率都有关,而机械波的传播速度与介质有关,选项B错误;电磁波和机械波都具有波的特性,选项C错误,D正确。
1.(电磁波与机械波的比较)电磁波与机械波具有的共同性质是(　　)A.都是横波B.都能传输能量C.都能在真空中传播D.都具有恒定的波速
解析 电磁波是横波,但机械波既有横波也有纵波,A错误;电磁波可以在真空中传播,机械波的传播需要介质,不能在真空中传播,C错误;电磁波在真空中速度是恒定的,在不同介质中速度不同,机械波的波速受介质的影响,在不同介质中波速一般是不同的,D错误;电磁波与机械波都能传输能量,B正确。
2.(电磁波)下列关于电磁波的说法正确的是(　　)A.只要有电场和磁场,就能产生电磁波B.电场随时间变化时,一定产生电磁波C.做非匀变速运动的电荷可以产生电磁波D.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
解析 只有变化的电场和磁场,才能激发电磁波,而稳定的电场和磁场不能产生电磁波,A错误;均匀变化的电场产生恒定的磁场,但是恒定的磁场不能产生电场,不能产生电磁波,B错误;做非匀变速运动的电荷可以在空间产生变化的电磁场,形成电磁波,C正确;赫兹证实了电磁波的存在,D错误。
3.(电磁波)关于电磁波的特点,下列说法不正确的是(　　)A.电磁波中电场和磁场互相垂直,电磁波沿二者垂直的方向传播B.电磁波是横波C.电磁波传播不需要介质D.电磁波不具有干涉和衍射现象
解析 电磁波具有波所特有的各种属性,即电磁波具有干涉、衍射、反射等现象。
4.(麦克斯韦电磁场理论)根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(　　)A.恒定的电场周围产生恒定的磁场,恒定的磁场周围产生恒定的电场B.变化的电场周围产生变化的磁场,变化的磁场周围产生变化的电场C.均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场,均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D.均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,均匀变化的磁场周围产生恒定的电场
解析 麦克斯韦电磁场理论的核心内容是:变化的电场周围产生磁场,变化的磁场周围产生电场。即恒定的电场周围不产生磁场;变化的电场周围可以产生变化的磁场,也可以产生恒定的磁场;均匀变化的电场周围产生恒定的磁场。变化的磁场产生电场的规律与以上类似,故正确答案为D。