高中物理2 电磁场与电磁波说课ppt课件

这是一份高中物理2 电磁场与电磁波说课ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，知识概览，答案C，二对电磁波的理解等内容，欢迎下载使用。
目 标 素 养1.知道变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。2.知道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。3.了解电磁波的基本特点、发现过程及传播规律。
一、电磁场1.麦克斯韦电磁理论的两个基本假设。(1)变化的磁场产生电场(如图甲所示)。(2)变化的电场产生磁场(如图乙所示)。
甲　变化的磁场产生电场
乙　变化的电场产生磁场
2.电磁场: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。3.电磁波的产生:如果在空间某区域有周期性变化的电场,就会在周围引起变化的磁场,变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播,形成了电磁波。
微判断1(1)变化的电场一定产生变化的磁场。(　　)(2)变化的磁场周围一定存在着电场,与是否有闭合电路无关。(　　)(3)周期性变化的磁场产生同频率变化的电场。(　　)(4)变化的电场和变化的磁场相互关联,形成一个统一的场,即电磁场。(　　)(5)电场周围一定存在磁场。(　　)(6)磁场周围一定存在电场。(　　)
二、电磁波1.电磁波的特点。(1)电磁波是横波,电磁波在空间传播不需要介质。(2)电磁波的波长、频率、波速的关系为v=λf;在真空中,电磁波的速度c=3.0×108 m/s。2.电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。
3.赫兹的电火花。(1)赫兹实验的分析。当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时,周围空间出现了迅速变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时,它在导线环中激发出感应电动势,使得导线环的空隙中也产生了火花,说明这个导线环接收到了电磁波。结论:赫兹实验证实了电磁波的存在,检验了麦克斯韦电磁场理论的正确性。
(2)赫兹的其他成果。赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。他还测得电磁波在真空中具有的速度等于光速c,证明了电磁波与光的统一性。
微判断2(1)电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s。(　　)(2)电磁波在真空和介质中传播速度相同。(　　)(3)只要有电场和磁场,就能产生电磁波。(　　)(4)电磁波在同种介质中只能沿直线传播。(　　)
一 正确理解麦克斯韦的电磁场理论
重难归纳1.电磁场与静电场、静磁场的比较。(1)三者可以在某空间混合存在,但由静电场和静磁场混合的空间不属于电磁场。电磁场是电场、磁场相互激发形成的统一体。(2)变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,跟闭合电路是否存在无关。(3)有单独存在的静电场,也有单独存在的静磁场,但没有静止的电磁场。
2.电场和磁场的变化关系。
特别提醒变化的电场一定能产生磁场,但不一定能产生变化的磁场,如均匀变化的电场产生稳定的磁场;同理,变化的磁场也不一定产生变化的电场。
如图所示,磁体相对于闭合线圈上下运动时,闭合线圈中的自由电荷做定向移动,自由电荷受到什么力的作用?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?
提示:磁体上、下运动时,导体中自由电荷定向移动,说明电荷受到电场力作用,即导体处在电场中。磁体的上、下运动使线圈处在变化的磁场中,这表明变化的磁场周围产生了电场。如果没有导体,该处仍会产生电场。
典例剖析【例1】 (多选)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的周期性变化的电场C.变化的电场和变化的磁场相互关联,一定能形成一个统一的场,即电磁场D.电场周围不一定存在磁场,磁场周围不一定存在电场答案:ABD
解析:变化的磁场周围产生电场,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,选项A正确。若形成电磁场必须要有周期性变化的电场或磁场,选项B正确,C错误。电场(或磁场)周围不一定存在磁场(或电场),选项D正确。
特别提醒对麦克斯韦电磁场理论中“变化”的理解
学以致用1.下列关于电场与磁场的产生的理解正确的是(　　)
解析:题中选项A、B所描述的磁场是稳定的,由麦克斯韦电磁场理论可知其周围空间不会产生电场,选项A、B错误。题中选项C描述的是周期性变化的磁场,它能产生同频率周期性变化的电场,且磁通量的变化率最大时电场强度最强,其相位差为 ,选项C正确。题中选项D所描述的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,其相位差应为 ,而不是π,选项D错误。
重难归纳1.电磁波的物质性。(1)电磁波占有时间、空间。(2)电磁波具有运动质量(静止质量为零)。(3)电磁波具有能量。2.电磁波的传播。电磁场是物质,电磁波是物质传播的形式,是靠电和磁的相互“感应”而传播的,可以脱离电荷而独立存在。故其传播不需要介质,在真空中也能传播。
3.电磁波具有波的共性,能产生干涉、衍射等现象。电磁波与物质相互作用时,能发生反射、吸收、折射等现象。4.电磁波的波速、波长与频率的关系:c=λf。5.电磁波与机械波的比较。
5G是指第五代通信技术,采用3 300~5 000 MHz频段的无线电波。第四代移动通信技术4G,其频段范围是1 880~2 635 MHz。5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bits per secnd的英文缩写,即比特率、比特/秒),是4G网络的50~100倍。思考下面问题:(1)4G信号和5G信号哪种更容易发生衍射现象?(2)4G信号和5G信号相遇能发生稳定干涉现象吗?(3)5G信号与4G信号在水中的传播速度哪种更大?
提示:(1)4G信号频率低,波长长,更容易发生衍射现象。(2)两种不同频率的波不能发生稳定干涉。(3)同种介质中电磁波的传播速度与频率有关,频率越高,传播速度越小,在水中4G信号比5G信号传播速度大。
典例剖析【例2】(多选)下列关于电磁波与声波的说法正确的是(　　)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,声波的波长变小答案:AC
解析:由电磁波和声波的概念可知选项A正确。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,故选项B错误。电磁波在空气中的传播速度近似等于真空中的速度,大于在水中的传播速度;声波在水中的传播速度大于在空气中的传播速度,故选项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 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,故选项D错误。
特别提醒电磁波与机械波的注意点: (1)电磁波与机械波的产生方式、传播途径、波的形成及波速等有显著不同。 (2)电磁波与机械波都是波,都具有波的特性。 (3)电磁波的特性与光相似,可类比光的特性进行理解。
学以致用2.(多选)以下关于机械波与电磁波的说法,正确的是(　　)A.机械波与电磁波本质上是一致的B.机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速,不仅与介质有关,而且与电磁波的频率有关C.机械波可能是纵波,而电磁波必定是横波D.它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象答案:BCD
解析:机械波由机械振动产生,电磁波由周期性变化的电场(或磁场)产生,选项A错误。机械波是质点振动的传播,传播需要介质,速度由介质决定;电磁波是物质波,传播不需要介质,电磁波的波速由介质和本身频率共同决定,选项B正确。机械波有横波,也有纵波,而电磁波一定是横波,选项C正确。机械波与电磁波都具有波的共性,选项D正确。
1.(多选)根据麦克斯韦的电磁场理论,以下叙述正确的是(　　)A.教室中开亮的日光灯周围空间必有磁场和电场B.工作时打点计时器周围必有磁场和电场C.稳定的电场产生稳定的磁场,稳定的磁场激发稳定的电场D.电磁波在传播过程中,电场方向、磁场方向和传播方向三者互相垂直答案:ABD
解析:教室中开亮的日光灯、工作时的打点计时器用的都是振荡电流,在其周围产生振荡磁场和电场,故选项A、B正确。稳定的电场不会产生磁场,故选项C错误。电磁波是横波,电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直,故选项D正确。
2.(多选)关于电磁波与机械波,下列说法正确的是(　　)A.电磁波传播不需要介质,机械波传播需要介质B.电磁波在任何介质中传播速率都相同,机械波在同一种介质中传播速率都相同C.电磁波和机械波都不能发生干涉D.电磁波和机械波都能发生衍射答案:AD解析:电磁波传播不需要介质,电磁波的波速与介质和频率都有关,而机械波传播需要介质,机械波的传播速度只与介质有关,故选项A正确,B错误。电磁波和机械波都具有波的一些特征,包括干涉和衍射,故选项D正确,C错误。
3.(多选)关于电磁场、电磁波的认识,下列说法正确的是(　　)A.电磁波的传播需要介质B.电磁波从一种介质进入另一种介质,频率不变C.电磁波传播的过程中也传递了能量D.在电场周围一定产生磁场,磁场周围一定产生电场答案:BC解析:周期性变化的电场与磁场相互感应产生,并向外传播,从而形成电磁波,电磁波的传播不需要介质,选项A错误。只有变化的电场(磁场)才能产生磁场(电场),选项D错误。