1、-1-第四章 电磁波及其应用-2-一、电磁波的发现 二、电磁波谱-3-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 学 习 目 标 思 维 导 图 1.理解麦克斯韦的电磁场理论,知道电磁场在空间的传播形成电磁波2.掌握波长、频率和波速的关系,知道电磁波在真空中传播的速度3.了解电磁波谱的组成及它们各自的特点和应用4.了解电磁波具有能量 -4-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 读一读 辨一辨 一、电
2、磁波的发现 阅读教材第7779页第一节“电磁波的发现”部分,体会麦克斯韦的电磁场理论及电磁波的发现历程。1.麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是什么?答案:(1)变化的磁场产生电场。(2)变化的电场产生磁场。2.麦克斯韦的伟大预言是什么?答案:麦克斯韦根据创立的电磁场理论,预言了电磁波的存在,并且预言了光是一种电磁波。3.赫兹的电火花 赫兹用实验证实了电磁波的存在,是人类历史上第一个捕捉到电磁波的人,证明了电磁波与光具有相同的性质,还测得电磁波在真空中与光具有相同的传播速度。-5-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEH
3、UO答疑解惑 首页 读一读 辨一辨 二、波长、频率和波速 阅读教材第8081页“波长、频率和波速”部分,知道波长、频率和波速是描述波的物理量及三者之间的关系。1.描述电磁波的物理量有哪些?它们之间的关系是怎样的?答案:描述电磁波的物理量有波长、波速和频率。它们之间的关系为:波速=波长频率。2.电磁波在真空中传播的速度是多少?答案:电磁波在真空中传播的速度与光速相同,即c=3.00108 m/s。3.若某广播电台发射的电磁波波长是400 m,它的频率是多少?答案:f=3.00108400Hz=7.5105 Hz。-6-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTA
4、NGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 读一读 辨一辨 三、电磁波谱 阅读教材第8183页“电磁波谱”部分,知道电磁波谱及各种电磁波的特性。1.概念:把电磁波按波长或频率大小的顺序排列起来,就叫电磁波谱。2.成员:按波长由大到小的顺序,它们分别是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线。3.比较 名称特性 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X 射线 射线 主要作用 通信、广播 热作用 视觉作用 化学作用 穿透作用 贯穿作用 -7-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页
5、 读一读 辨一辨 四、电磁波的能量和太阳辐射。阅读教材第83页“电磁波的能量”和第84页“太阳辐射”部分,知道电磁波是一种物质存在。1.电磁波具有能量,电磁波是物质存在的一种形式。2.应用实例 微波炉的工作应用了一种电磁波微波。食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动,内能增加,温度升高。3.太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线、X射线、射线、无线电波。4.太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内,其中,波长在黄绿光附近的辐射能量最强。我们的眼睛正好能感受这个区域的辐射。-8-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测
6、 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 读一读 辨一辨 1.思考辨析。(1)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场。()解析:均匀变化的磁场产生的是稳定的电场。答案:(2)电磁波是一种物质。()解析:电磁波具有能量,我们借助仪器可以探测到许许多多电磁波,所以说电磁波是一种物质存在。答案:(3)电磁波在任何介质中的传播速度都是光速。()解析:波的传播速度与介质有关。只有在真空中,电磁波的传播速度才等于光速。答案:-9-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 读一读 辨一辨 2.探究讨论。(1)通过教材第7
7、8页图4.1-2,如何理解变化的电场产生磁场?答案:在电容器充、放电过程中,电路中有电流,在电容器内存在变化的电场,由于电流产生磁场,则可推断电容器内的变化电场周围也应产生磁场。(2)教材第82页大家谈中,许多动物可以在夜间“看到”物体,与白天人们看到的物体有何不同?答案:动物在夜间“看到”物体是物体辐射的红外线引起的感官作用,人们白天看到物体是照射到物体上的光线反射引起的感官作用。-10-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究一 麦克斯韦的电
8、磁场理论 麦克斯韦在建立电磁场理论的过程中,提出了什么假设?试总结他采用了哪些物理思想?要点提示麦克斯韦提出了“变化的磁场产生电场”“变化的电场产生磁场”两个开创性的假设。他主要采用了联想、推理、类比,对称等物理思想。-11-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 1.伟大的预言(1)变化的磁场产生电场 实验基础:如图所示,在变化的磁场中放一个闭合电路,电路中将会产生感应电流。现象分析:回路中有感应电流产生,一定存在电场,导体中的电荷在电场力作用下发
9、生了定向移动。现象的实质:变化的磁场产生了电场。(2)变化的电场产生磁场-12-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 2.对麦克斯韦电磁场理论的理解(1)恒定的磁场不产生电场;恒定的电场不产生磁场。(2)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。(3)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。特别提示(1)变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,与是否有闭合电路存
10、在无关。(2)变化的磁场所产生的电场的电场线是闭合的,而静电场中的电场线是不闭合的。-13-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二【例题1】根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法中正确的是()A.变化的电场一定产生变化的磁场 B.均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场 C.稳定的电场一定产生稳定的磁场 D.周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场 解析:均匀变化的电场产生稳定的磁场,稳定的电场不产生磁场,选项A、B、C错误;周期性变化的电场产生的将是
11、同频率的周期性变化的磁场,选项D正确。答案:D 归纳总结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。-14-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 变式训练1导学号66824073根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法错误的是()A.变化的电场可产生磁场 B.均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场 C.振荡电场能够产生振荡磁场 D.振荡磁场能够产生振荡
12、电场 解析:麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场,而变化的磁场能产生电场;产生的场的形式由原来的场的变化率决定,可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断和确定。可见,均匀变化的电场的变化率恒定,产生不变的磁场,B说法错误,其余说法正确。答案:B-15-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究二 电磁波谱及应用 响尾蛇能感知红外线,它能在夜里“看见”东西吗?为什么?“响尾蛇”导弹是一种被动制导(导弹本身不发射电磁波,靠接收目标的电磁辐射来
13、制导)的空对空导弹,是靠探测敌方飞机发动机辐射红外线来攻击目标的。“隐形”飞机能躲过一般的雷达,它能躲过“响尾蛇”导弹吗?要点提示因为一切物体都在不停地向外辐射红外线,所以响尾蛇在夜里能“看见”东西。“隐形”飞机在飞行时同样要向外辐射红外线,所以不能躲过“响尾蛇”导弹。-16-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1.电磁波谱 按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱,叫作电磁波谱。无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线合起来,构成了范
14、围非常广阔的电磁波谱,可见光只是其中很窄的一个波段。如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的。-17-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 2.各种电磁波的共性和个性的比较(1)共性 它们在本质上都是电磁波,它们的行为服从相同的规律,各波段之间的区别并没有绝对的意义。都遵守公式v=f,它们在真空中的传播速度都是c=3.0108 m/s。它们的传播都不需要介质。它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。-18-一、电磁波的发现 二、电磁波谱
15、XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析(2)个性 不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长越容易产生干涉、衍射现象,波长越短穿透能力越强(正是这些不同的特性决定了它们不同的用途)。同频率的电磁波,在不同介质中速度不同;不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越大折射率越大,速度越小。用途不同:无线电波用于通信和广播,红外线用于加热和遥感技术,紫外线用于杀菌消毒,X射线应用于医学上的X光照片,射线检查金属部件的缺陷等。-19-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZ
16、HIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析【例题2】(多选)关于电磁波谱,下列说法中正确的是()A.红外线比红光波长长,它的热作用很强 B.X射线就是伦琴射线 C.阴极射线是一种频率极高的电磁波 D.紫外线的波长比伦琴射线长,它的显著作用是化学作用 解析:红外线的波长比可见光长,红外线有较强的热作用,选项A正确。阴极射线是电子流,它与电磁波有着本质不同,电磁波在电场、磁场中不偏转,而阴极射线在电场、磁场中会偏转,电磁波在真空中的速度是3.00108 m/s,而阴极射线的速度总是小于3.0010
17、8 m/s,选项B正确,而选项C错误。由于紫外线的显著作用是化学作用,而伦琴射线的显著作用是穿透作用,故选项D正确。答案:ABD-20-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 归纳总结电磁波的特点和应用 我们不仅要牢记电磁波谱中的不同的电磁波(如红外线、紫外线、X射线、射线)的特点和应用,还要记住电磁波谱中波长、频率的变化规律,如频率越高,波长越短,穿透性越强;频率越低,波长越长,穿透性越弱。-21-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAO
18、XUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练2导学号66824074下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上。(1)X光机,;(2)紫外线灯,;(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用 。A.光的全反射 B.紫外线具有很强的荧光作用 C.紫外线具有杀菌消毒作用 D.X射线具有很强的贯穿力 E.红外线具有显著的热效应-22-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTA
19、NGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析:(1)X光机是用来透视人的体内器官的,因此需要具有较强穿透力的电磁波,但又不能对人体造成太大伤害,因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大伤害的X射线,选择D。(2)紫外线灯主要是用来杀菌的,因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用,因此选择C。(3)“神灯”又称红外线灯,主要是用于促进局部血液循环,它利用的是红外线的热效应,使人体局部受热,血液循环加快,因此选择E。答案:(1)D(2)C(3)E-23-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DAN
20、GTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 51.(物理学史的考查)第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是()A.赫兹B.爱因斯坦 C.麦克斯韦D.法拉第 解析:麦克斯韦是第一个提出电磁场理论,预言电磁波存在的物理学家,但用实验作出证明的是赫兹。答案:A-24-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 52.(麦克斯韦电磁场理论)下列说法中符合麦克斯韦电磁场理论的是()A.在电场的周围一定产生磁场 B.在磁场的周围一定产生电场 C.变化的磁场
21、一定产生电场 D.变化的电场一定产生变化的磁场 解析:麦克斯韦的电磁场理论:稳定的电场不产生磁场,变化的电场产生磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,所以C项对。答案:C-25-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 53.(电磁场与电磁波)关于电磁场和电磁波的下列说法正确的是()A.周期性变化的电场产生稳定的磁场 B.均匀变化的磁场产生均匀变化的电场 C.电磁波在任何物质中传播的速度都是3.00108 m/s D.电磁波是一种物质,可在真空中传播
22、解析:周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,A项错。均匀变化的磁场产生恒定的电场,B项错。电磁波在真空中的速度是3.00108 m/s,C项错。答案:D-26-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 54.(多选)(电磁波谱和各种电磁波的特性)对电磁波谱各波段电磁波的特点或应用,下列说法正确的有()A.利用无线电波可以有效地加热物体或灭菌消毒 B.利用红外线可以进行透视人体或金属探伤 C.紫外线会伤害人的眼睛和皮肤,但却可以促进人体对钙的吸收 D.射线的能量很高,穿透力很强,可以
23、制作刀进行医学治疗手术 解析:利用紫外线杀菌消毒,选项A错误。利用X射线进行透视人体或金属探伤,选项B错误。答案:CD-27-一、电磁波的发现 二、电磁波谱 XINZHIDAOXUE新知导学 DANGTANGJIANCE当堂检测 DAYIJIEHUO答疑解惑 首页 1 2 3 4 55.(公式c=f的应用)波长为0.6 m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、频率与波速的关系式 c=f 求得频率,其中t=103.00108 s=3.3310-8 s由 c=f 得 f=3.00108610-7Hz=51014 Hz。答案:3.3310-8 s 51014 Hz
