1、4.电磁波的发现及应用学习目标：1.物理观念在电磁波谱中波长由长到短的排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线；知道电磁波具有能量；知道电磁波通讯的原理。2.科学思维会分析电磁波产生过程中，电场与磁场相互转化的规律。3.科学探究探究电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。4.科学态度与责任能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响。阅读本节教材，回答第119页“问题”并梳理必要知识点。教材P119问题提示：电磁波是赫兹通过实验发现的。一、电磁场1变化的磁场产生电场。2变化的电场产生磁场。3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麦克斯韦
2、的预言(1)电磁波的预言：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电磁波。(2)电磁波可以在真空中传播。(3)光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种电磁振动，电磁波的速度等于光速。2赫兹的贡献：赫兹证实了电磁波的存在，证实了麦克斯韦的电磁场理论。三、电磁波谱1电磁波的波速c与波长、频率f的关系：cf。2电磁波在真空中的速度：c3108_m/s。3电磁波谱的概念：按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，形成电磁波谱。4电磁波谱组成5各种电磁波的应用(1)无线电波中的长波、中波、短波用于广播及其他信号的传播。(2)微波用于卫星通信、电视等信号传输。(3)红外线用来加热理疗。(
3、4)可见光让我们看见这个世界，也可用于通信。(5)紫外线可以消毒。(6)X射线用于诊断病情。(7)射线可以摧毁病变的细胞。四、电磁波的能量1电磁波具有能量，电磁波是物质存在的一种形式。2微波炉加热食物应用了一种电磁波微波，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高。3光是一种电磁波传播着的电磁场，光具有能量。五、电磁波通信1电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为统一的信息通信网络。2以互联网为基础的信息服务都是通过电磁波来传递的。1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)变化的电场可以产生磁场。()(2)电磁波的传播不需要介质。()(3)赫兹用实验证实了
4、电磁波的存在。()(4)紫外线可以用来灭菌消毒。()2(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变化的电场C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D电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场ABC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，A对；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B、C对，D错。3电磁波在真空中传播的速度c是3.00108 m/s，有一个广播电台的频率f90.0 MHz，这个台发射的电磁波的波长为()A2.70 mB270 mC3
5、33 mD3.33 mD根据得， m3.33 m，D正确。对麦克斯韦电磁场理论的理解1.对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场2.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。【例1】下列
6、有关电磁场理论的说法正确的是()A任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场B任何电场都要在周围空间产生磁场C任何变化的电场都要在周围空间产生磁场D电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场C根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的，故A错；同理，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错；电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电荷周围只有静电场，静止磁体周围只有稳定的磁场。只有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统一体，即电磁场，故D错。1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变化的磁场周围产生的电场一定
7、是变化的C均匀变化的磁场周围产生的电场是均匀变化的D振荡电场周围产生的磁场也是振荡的D非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，而均匀变化的电场产生稳定的磁场，所以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，但不一定变化，故A、B错误；均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；周期性变化的振荡电场一定产生同周期变化的振荡磁场，故D正确。对电磁波的理解如图所示，图甲和图乙中变化的磁场，能形成电磁波的是哪个？甲乙提示：图乙。1电磁波的特点(1)电磁场中储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程。(2)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电
8、磁波。(3)电磁波可以在真空中传播，因为电磁波本身就是一种物质场物质，所以传播时不再需要其他介质。(4)任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度，即c3.0108 m/s，电磁波传播虽然不需要介质，但在其他介质中的速度都比在真空中的小。2波长、频率与波速之间的关系波速波长频率，即cf。(1)频率由波源决定，与介质无关，波长、波速的大小与介质有关。所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小。(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。(3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同：vc。【例2】波长为0.6 m
9、的红光，从10 m外的交通信号灯传到你的眼睛，大约需要多长时间？它的频率是多少？解析由速度公式v可求得时间，可根据电磁波波长、频率和波速关系式cf可得频率，其中t s3.33108 s由cf得f Hz51014 Hz。答案3.33108 s51014 Hz2关于电磁场和电磁波，下列说法不正确的是()A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，两者互相联系，统称为电磁场B电磁场从发生区域由近及远地传播形成电磁波C电磁波是一种物质，可在真空中传播。所以，平时说真空没有实物粒子，但不等于什么都没有，还有“场”这种特殊物质D电磁波可在真空中传播，也可在介质中传播A根据麦克斯韦电磁场理
10、论，非均匀变化的电场周围产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生的是稳定的磁场，故A错误。对电磁波谱的理解在我们身边到处都有电磁波的影子，它的应用更是比比皆是。下面列出的设备中工作时所发出的波，哪些属于电磁波？(1)微波炉加热食物时发出的波。(2)电视发射塔发出的波。(3)互联网光缆中传播的波。(4)电视机遥控器发出的波。提示：均属于电磁波。1电磁波谱是把电磁波按波长由大到小的顺序排列起来的图表。顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。它们共同构成了范围广阔的电磁波谱。2电磁波谱中各种波段的特征用途比较(如下表)电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线射线特性波动性强热作用强感光性
11、强化学作用荧光效应穿透力大穿透力最强用途通信广播、导航加热、遥测遥感、红外摄像、红外 制导照明、照相等杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、 治疗探测、治疗【例3】(多选)下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是()A红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体B过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康C电磁波中频率最大的为射线，可以摧毁病变的细胞D紫外线和X射线都使感光底片感光CDX射线有很高的穿透本领，医学上常用于透视人体，红外线不能，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的为射线，可以摧毁病变的细胞，C正确；紫外线和X射线都可以使感光底片感光，D正确。3关
12、于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是 ()A电磁波可以传递信息，声波不能传递信息B手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同B声波、电磁波都能传递能量和信息，A错误；在手机通话过程中，既涉及电磁波又涉及声波，B正确；可见光属于电磁波，“B超”中的超声波是声波，波速不同，C错误；红外线波长较X射线波长长，D错误。1第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是()A 法拉第B 奥斯特C 赫兹D 麦克斯韦C麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，故C正确。2关于电磁场，下列说法不
13、正确的是()A在一个磁铁旁放一带电体，则两者周围空间就形成了电磁场B电磁场既不同于静电场，也不同于静磁场C电磁场中的电场和磁场是不可分割的一个统一体 D电磁场中的电场的变化频率和磁场的变化频率是相同的A电磁场是变化的电场和变化的磁场形成的不可分割的统一场，而不是静电场和静磁场简单的复合。所以选项A错。A符合题意。3关于电磁波，下列说法正确的是 ()A所有电磁波的频率相同B电磁波只能在真空中传播C电磁波在任何介质中的传播速度相同 D电磁波在真空中的传播速度是3108 m/sD电磁波的频率不一定相同，就是无线电电磁波也有很多频道和频率，选项A错；电磁波既能在真空中传播，也能在介质中传播，选项B错；
14、不同频率的电磁波在不同的介质中的传播速度都不相同，选项C错；电磁波在真空中的传播速度是3108 m/s，选项D对。4(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是()A电视遥控器利用的是红外线B医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒C利用紫外线的荧光效应可设计防伪措施D射线波长比X射线波长短ACD由于红外线波长较长，容易发生衍射，所以电视遥控器利用了红外线，A正确；紫外线有显著的化学作用，可利用紫外线消毒，所以医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，B错误；在紫外线的照射下，许多物质会发出荧光，根据这个特点可以设计防伪措施，C正确；射线波长比X射线波长短，D正确。5情境：赫兹的实验：如图所示。实验现象：当感应线圈的两个金属球间有火花跳过时，导线环的两个金属小球间也跳过电火花。问题：(1)当感应线圈的两个金属球间有火花跳过时，为什么导线环的两个金属小球间也跳过电火花？(2)该实验在真空中效果更明显，为什么？解析(1)当感应线圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种电磁场以电磁波的形式在空间传播，在电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙处也产生了火花。(2)电磁波不需要介质可在真空中传播，电磁波是带有能量的，电磁波在介质中传播时把部分能量传递给了介质，在真空中传播时，没有转移能量的载体，所以不会损耗。答案见解析