2017-2018学年高中物理 第三章 电磁场与电磁波 3.2 电磁波的发现教案 沪科版选修3-4
高中物理第三章2电磁场和电磁波课件教科选修34教科高中选修34物理课件
传输能量,故B正确.电磁波是简谐横波,故C错误.电磁波的传播不需要介质,故D
错误.
答案:B
第十五页，共二十二页。
1
2
3
4
5
3某电路中电场随时间变化的图像(tú xiànɡ)如图所示,能发射电磁波的电场是(
第十六页，共二十二页。
)
1
2
3
4
5
解析:由麦克斯韦电磁场理论,当空间中出现恒定的电场时(如题图A),由于其
到达乙地?
解析:甲地发射的电磁波要经卫星后再传播到乙地,电磁波在真空
中的传播速度为光速,故 t=
2
=
2×4.2×107
3×108
答案(dá àn):0.28 s
第二十页，共二十二页。
s=0.28 s.
第二十一页，共二十二页。
内容(nèiróng)总结
2.电磁场和电磁波。1.了解麦克斯韦电磁理论的基本观点及其在物理学发展史上的重大意义。能从电磁理论的
能产生磁场,恒定的磁场不能产生电场,所以不能产生电磁波,故C错误.
答案:D
第十四页，共二十二页。
1
2
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5
)
B.都能传输能量
D.都需要介质传播
2电磁波与机械波具有的共同性质是(
A.都能在真空中传播
C.都有横波(héngbō)和纵波
解析:电磁波能在真空中传播,而机械波不能在真空中传播,故A错误.两种波都能
现象;
③电磁波的传播速度v=λf ,电磁波在真空中的传播速度v=c≈3×108 m/s;
④电磁波是横波.在传播方向上的任一点,E和B都随时间按正弦规律变
化,E和B彼此垂直且与传播方向垂直.
高中物理深入研究电磁学与力学的前沿知识
高中物理深入研究电磁学与力学的前沿知识高中物理学作为理科的重要组成部分，涉及到众多学科和领域。
其中，电磁学与力学作为物理学的两大重要分支，在高中教育中扮演着核心的角色。
本文将从深入研究电磁学与力学的前沿知识展开，以探讨这两个领域的发展方向、应用前景和研究内容。
一、电磁学的前沿知识电磁学研究电荷和电磁场之间的相互作用关系，是现代物理学中的重要分支。
其中，电磁波、电磁感应和电磁辐射是电磁学研究的三个重要方面。
1. 电磁波电磁波是一种由电场和磁场交替产生并传播的能量波动。
经典电动力学理论认为，电磁波存在于一种称为电磁场的媒介中。
然而，最近的研究表明，在真空中也存在电磁波传播的现象，这打破了传统的观念。
这一发现引发了科学界对电磁学理论的进一步研究，推动了新理论的产生和电磁波在通讯、雷达、遥感等领域的应用。
2. 电磁感应电磁感应是指通过磁场的变化产生电流或电势差的现象。
在传统电磁感应理论中，只考虑了静态磁场和电路的相互作用。
然而，随着电子技术和磁场测量技术的发展，科学家们开始关注微弱磁场的检测和测量。
近年来，超导磁传感器的应用为电磁感应的研究提供了新的可能性，使得对微弱磁场的探测及其应用迈向了新的前景。
3. 电磁辐射电磁辐射是指电荷加速运动时所产生的电磁波。
经典电动力学理论认为，电磁辐射的强度与加速度的平方成正比。
然而，霍金辐射理论的提出打破了这一观念。
霍金辐射理论认为，黑洞表面的虚粒子对会在黑洞边界处分裂，其中一部分被黑洞吸收，另一部分逃离黑洞并形成辐射。
这一理论的发现对于黑洞性质的研究和宇宙学的发展具有重要意义。
二、力学的前沿知识力学是研究物体运动和受力关系的学科，涉及到经典力学、统计力学和量子力学等多个领域。
在高中物理教学中，经典力学是力学研究的核心内容。
然而，随着科学技术的进步，力学研究的范围也在不断拓展。
1. 引力波引力波是由质量分布引起的时空弯曲而产生的波动。
1915年，爱因斯坦的广义相对论首次预言了引力波的存在。
人教版高中物理必修第三册同步教案13.4电磁波的发现及应用
第4节电磁波的发现及应用学习目标1.了解麦克斯韦电磁场理论的主要观点,知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性。
2.认识电磁波谱。
3.了解电磁波谱中各波段的波的特征及它们在科技、经济、社会发展中的作用。
4.知道电磁波是一种物质,具有能量。
自主预习一、电磁场1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本观点:;。
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。
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。
2.1886年通过实验捕捉到了电磁波,证实了麦克斯韦的电磁场理论。
三、电磁波谱1.波速、波长、频率三者之间的关系:。
2.电磁波在真空中的传播速度:。
3.电磁波谱: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。
4.电磁波谱按波长由长到短依次为、、、、、。
四、电磁波的能量和电磁波通信1.电磁场不仅仅是一种描述方式,而且是真正的存在。
2.微波炉可以加热食物,说明电磁波具有;用收音机能够听到播音员的声音,是因为电台发射的电磁波在收音机的天线里感应出了电流,有电流就有能量。
各种各样的仪器,能够探测到各种电磁波。
所有这些都表明电磁波具有能量,电磁波是一种物质。
3.人们可以通过接入互联网的手机看电影、聊天、购物、查阅资料、视频通话。
这些信息都是通过电磁波来传递的。
电磁波携带的信息,既可以有线传播,也可以传播。
课堂探究[新课导入]电磁波为信息的传递插上了翅膀。
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。
那么,电磁波是谁发现的?他又是怎样发现的呢?对麦克斯韦电磁场理论的理解[情境设问]通过上节课学习的法拉第电磁感应定律,我们知道在变化的磁场中放入一个闭合电路,电路里会产生感应电流。
对此现象麦克斯韦认为,一定是变化的磁场在线圈中产生电场,而正是这种电场(涡旋电场)在线圈中驱使了自由电子做定向的移动,引起了感应电流。
既然变化的磁场能够产生电场,那么,变化的电场能产生磁场吗?请同学们阅读课本并寻找麦克斯韦的观点。
教科版高中物理必修第三册第三章电磁场与电磁波初步4电磁波的发现及其应用练习含答案
第三章电磁场与电磁波初步4电磁波的发现及其应用基础过关练题组一电磁场1.(多选题)按照麦克斯韦的电磁场理论,以下说法中正确的是( )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磁场,变化的磁场周围产生电场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稳定的磁场,均匀变化的磁场周围产生稳定的电场2.(多选题)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.变化的磁场周围不一定存在变化的电场C.变化的电场和稳定的磁场相互关联,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3.(经典题)(2023江苏南京二十九中学检测)根据麦克斯韦电磁场理论判断,如图所示的4组电场产生的磁场(或磁场产生的电场)随时间t变化的规律中,错误的是( )题组二电磁波和电磁波谱4.(多选题)(2024浙江温州环大罗山联盟期中)关于电磁波,下列说法正确的是( )A.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹最先用实验证实了电磁波的存在B.非均匀变化的电场和磁场可以相互“激发”,形成电磁波C.在真空中,频率越高的电磁波传播速度越大D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输5.(2024江苏扬州期中)“中国天眼”位于贵州的大山深处,它通过接收来自宇宙深处的电磁波探索宇宙。
关于电磁波下列说法正确的是( )A.电磁波不能在水中传播B.红外线的波长比紫外线的长C.用手机通话时没有利用电磁波D.不同电磁波在真空中传播速度不同6.(2023黑龙江大庆铁人中学月考)如图所示的四种电场变化情况,能发射电磁波的是( )7.(多选题)甲、乙两种磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示,下列说法正确的是( )A.磁场甲能够产生电场B.磁场甲能够产生电磁波C.磁场乙的磁感应强度最大时产生的电场最强D.磁场乙的磁感应强度为零时产生的电场最强。
高中物理(新人教版)必修第三册：电磁波的发现及应用【精品课件】
三、电磁波谱
1.波的特性
在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰;凹下的最低处叫作波谷。邻
近的两个波峰（或波谷）的距离叫作波长。在1s内有多少次波峰（或波
谷）通过，波的频率就是多少。水波不停地向远方传播，用来描述波传
播快慢的物理量叫作波速。 2.波速、波长、频率的关系
波峰
2.下列各组电磁波，按波长由长到短排列正确的是（ ） A.紫外线、可见光、红外线、 γ射线 B.可见光、红外线、紫外线、 γ射线 C.γ射线、红外线、紫外线、可见光 D.红外线、可见光、紫外线、 γ射线 【正确答案】D
3.（多选）下列关于电磁波的说法中正确的是（
）
A.只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波
二、电磁波
伟大的预言——空间可能存在电磁波
变化 的电场
变化 的磁场
变化 的电场
新的电场 和磁场
变化的电场和磁场交替产生， 由近及远地向周围传播。
二、电磁波
1.电磁波的传播
空气、水，是声波和水波传播的介质。电磁波可以在真空中 传播，不需要介质。
二、电磁波
2.电磁波的传播速度
电磁波的传播速度等于 光速，光是以波动形式 传播的一种电磁振动— —光是一种电磁波。
三、电磁波谱
电磁波的频率范围很广。无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴 射线、γ射线都是电磁波。可见光只是电磁波中的一小部分。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。
三、电磁波谱
（1）无线电波：波长大于1mm，分为长波、中波、短波和微波，主要 用于无线电通讯； （2）红外线：波长比无线电波短，比可见光长，所有的物体都在不 停地发射红外线，主要用于遥感、加热； （3）可见光：波长在700nm~400nm，分为红、橙、黄、绿、青、蓝、 紫七种，可被视网膜感知；
2017-2018学年高中物理 3.1-3.2 麦克斯韦的电磁场理论 电磁波的发现课件 沪科版选修3
要点提炼
电磁波与机械波的比较
电场强度E 磁感应强度B 位移
无需 是
需要 (波源)质点
否
例4 关于电磁波与声波，下列说法正确的是( ) A.电磁波是电磁场由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，声波传
T
学习探究区
一、电磁场理论的两大支柱 二、电磁振荡 三、动电磁波的发射 四、电磁波及其与机械波的比较
一、电磁场理论的两大支柱
问题设计
1.如图2所示，当磁棒相对一闭合线 圈运动时，线圈中的电荷做定向移 动，是因为受到什么力的作用？若
图2 把闭合线圈换成一个内壁光滑的绝缘环形管，管内有 直径略小于环内径的带正电的小球，则磁棒运动过程 中会有什么现象？小球受到的是什么力？
磁场能最小为零，③正确；
b和d时刻是放电结束时刻，此时刻电路中电流最大，
①正确；
a→b是放电过程，电场能转化为磁场能，②正确；
O→a是充电过程，而c→d是放电过程，④错误.
答案 D
返回
三、电磁波的发射
问题设计
如今在我们周围空间充满了各种频率不同、传递信息各 异的电磁波，你知道这些电磁波是如何发射出去的吗？ 答案 由巨大的开放电路发射出去的.
最大
qm
Em
0
0
最小
3.电磁振荡的周期和频率 1
周期T＝2π LC ，频率f＝2π LC .其中周期T、频率f、 自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨
(H)、法(F).
延伸思考
为什么放电完毕时，电流反而最大？ 答案 开始放电时，由于线圈的自感作用，放电电流 不能瞬间达到最大值，而是逐渐增大，随着线圈的阻 碍作用减弱，放电电流增加变快，当放电完毕时，电 流达到最大值.
电磁波知识点总结
高中物理选修3-4——电磁波知识点总结一、电磁波的发现1、电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的(涡旋电场)◎理解: (1) 均匀变化的磁场产生稳定电场(2) 非均匀变化的磁场产生变化电场2、电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场麦克斯韦假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场◎理解: (1) 均匀变化的电场产生稳定磁场(2) 非均匀变化的电场产生变化磁场3、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4、电磁场：如果在空间某区域中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新的周期性变化的电场,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5、电磁波：电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波.6、电磁波的特点：(1) 电磁波是横波,电场强度E 和磁感应强度 B按正弦规律变化,二者相互垂直,均与波的传播方向垂直(2)电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同. v=λf(3) 电磁波具有波的特性7、赫兹的电火花：赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.，他还测量出电磁波和光有相同的速度.这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。
二、电磁振荡1.LC回路振荡电流的产生：先给电容器充电，把能以电场能的形式储存在电容器中。
（1）闭合电路，电容器C通过电感线圈L开始放电。
由于线圈中产生的自感电动势的阻碍作用。
放电开始瞬时电路中电流为零，磁场能为零，极板上电荷量最大。
随后，电路中电流加大，磁场能加大，电场能减少,直到电容器C两端电压为零。
放电结束，电流达到最大、磁场能最多。
教科版高中物理必修第三册精品课件 第三章 电磁场与电磁波初步 电磁波的发现及其应用 微观世界的量子化
误;根据麦克斯韦电磁场理论可知,在周期性振荡的电场周围一定产生同频
率的周期性振荡的磁场,D正确。
二、电磁波和电磁波谱
1.电磁波:
(1)由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是 由近及远
传播
的,这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。
(2)麦克斯韦在1865年从理论上预见了电磁波的存在,并计算出其传播速度
B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变
化的电场
C.在均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场,在均匀变化的磁场周
围一定产生均匀变化的电场
D.在周期性振荡的电场周围一定产生同频率的周期性振荡的磁场
答案 D
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,非均匀变化的电场才产生变化的磁场,A、B、C错
间引起 变化的磁场 ……于是,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。
不是恒定的电场和磁场的叠加
易错辨析 判一判
(1)只有均匀变化的电场(磁场)才能产生均匀变化的磁场(电场)。( × )
提示 均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)。周期性变化的电场
(磁场)产生同频率的周期性变化的磁场(电场)。
等于 光速 ,由此他认为光是电磁波的一种形态。1888年,德国物理学家
赫兹 第一次用实验证实了电磁波的存在。
。如果用λ表示它的
波长,f表示它的频率,则这三个物理量间的关系是c= λf 。
(3)电磁波在真空中传播的速度c= 3.0×108 m/s
2.电磁波谱:
(1)概念:按 波长
(或频率)的顺序把所有电磁波排列起来的波谱。
高中物理必修三 讲解讲义 19 C电磁波的发现及应用 提升版
电磁波的发现及应用知识点：电磁波的发现及应用一、电磁场与电磁波1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场产生电场①在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生感应电流．这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场．②即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场．(2)变化的电场产生磁场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．2．电磁场：变化的电场和变化的磁场所形成的不可分割的统一体．3．电磁波(1)电磁波的产生：周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波．(2)电磁波的特点①电磁波可以在真空中传播．②电磁波的传播速度等于光速．③光在本质上是一种电磁波．即光是以波动形式传播的一种电磁振动．(3)电磁波的波速①波速、波长、频率三者之间的关系：波速＝波长×频率．电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf.②电磁波在真空中的传播速度c＝3×108 m/s.二、电磁波谱与电磁波的能量1．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成谱，叫作电磁波谱．(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．(3)各种电磁波的特性①无线电波：用于广播、卫星通信、电视等信号的传输．②红外线：用于加热理疗等．③可见光：照亮自然界，也可用于通信．④紫外线：用于灭菌消毒．⑤X射线和γ射线：用于诊断病情、摧毁病变的细胞．2．电磁波的能量(1)光是一种电磁波，光具有能量．(2)电磁波具有能量，电磁波是一种物质．技巧点拨一、麦克斯韦电磁场理论1．变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场也在周围空间产生磁场．2．均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场．3．振荡的磁场产生同频率振荡的电场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场．4．周期性变化的电场和磁场相互联系，形成一个统一的场，就是电磁场，而电磁场由近及远地向周围空间传播形成电磁波．二、电磁波1．电磁波的形成周期性变化的电场和磁场交替产生，形成电磁场，电磁场由近及远传播，形成电磁波．2．电磁波的特点(1)电磁波的传播不需要介质．在真空中传播速度等于光速c＝3×108 m/s.(2)电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程．(3)只有周期性变化的电场和磁场相互激发才能形成电磁波．(4)电磁波是电磁场在空间中的传播，电磁场是一种客观存在的物质——场物质．3．电磁波的波速对于电磁波，用λ表示电磁波的波长、f表示频率、c表示波速，则有c＝λf.三、电磁波谱1．电磁波谱电磁波谱的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．它们共同构成了范围广阔的电磁波谱．2．不同波长的电磁波的比较例题精练1．（薛城区期中）有关电磁场理论下列说法正确的是（）A．变化的磁场一定产生变化的电场B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场C．稳定的磁场能够在周围空间产生稳定的电场D．变化的电场和变化的磁场互相激发，由近及远传播形成电磁波2．（肥城市模拟）关于电磁波谱，下列说法正确的是（）A．红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用B．紫外线的频率比可见光低，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康C．X射线、γ射线频率较高，波动性较强，粒子性较弱，较难发生光电效应D．手机通信使用的是无线电波，其波长较长，更容易观察到衍射现象随堂练习1．（武昌区校级月考）关于下列说法，正确的是（）A．X射线可以用于机场检查箱内的物品B．雷达是利用电磁波中的长波遇到障碍物时能绕过去的特点来更好地追踪目标的C．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光D．根据麦克斯韦电磁场理论知，变化的电场一定产生变化的磁场2．（顺义区二模）2019年被称为5G元年，这一年全球很多国家开通了5G网络，开起了一个全新的通信时代，即万物互联的物联网时代。
高二物理电磁波的发现-P
高中物理 第3章 电磁场与电磁波 2 电磁波的发现课件 沪科选修34沪科高二选修34物理课件
12/9/2021
第十一页，共二十三页。
(多选)如图是 LC 振荡电路某时刻的情 况，以下说法正确的是( ) A．电容器正在充电 B．电感线圈中的磁场能正在增加 C．电感线圈中的电流正在增大 D．此时刻自感电动势正在阻碍电流增大 [解析] 由题图中磁感应强度的方向和右手螺旋定则可知，此 时电流向着电容器带负电的极板流动，也就是电容器处于放电 过程中，这时两极板上的电荷量和电压、电场能处于减少过程， 而电流和线圈中的磁场能处于增加过程，由楞次定律可知，线 圈中的感应电动势阻碍电流的增大． [答案] 12/9/2021 BCD
12/9/2021
第三页，共二十三页。
(2)电磁振荡的产生 ①如图所示，电容器充电完毕后，将开关 S 掷向 b，这一瞬间，电容器开始放电，电路中 没有电流，此时电容电器场里(di_àn_c_hǎ_n_g)_最强，电路里的能量全部以 电场(d_ià_n _ch_ǎn_g_)能__的形式储存在电容器的电场中． ②电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流由零逐 渐增大，此过程中，电容器极板上电的荷_(_di_àn_h_è)_逐渐减小，电容器 里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为 __磁__场__能__，振荡电流逐渐增大，直到放电完毕，电流达到最大．
C．减小电容器极板间的距离
D．减小电容器极板正对面积
解析：选
D.LC
振荡电路产生的电磁波的频率为
f＝2π
1 ，再 LC
由 v＝λf 解得 λ＝2πv LC，所以减小波长的方法是减小自感系
数 L 或电容 C.对于选项 A、B 都是增加 L 的措施．对电容器又
有1C2/9＝/20214πεSkd，可知 C 错误，D 项正确．
第3章 电磁场与电磁波
课件 13.4.1 电磁波的发现-高中物理必修3(新教材同步课件)
知识海洋
经典物理的三次综合
17世纪，牛顿把天上和地上的运动规律统一起来，建立了经典力学体系，实现第一次大 综合。
19世纪，经过迈尔、焦耳等人的研究，热与能、热运动的宏观表现与微观机制统一起来， 实现了物理学史上的第二次大综合 。
19世纪，麦克斯韦在库仑、安培、法拉第等物理学家研究的基础上，利用高超的数学技 能，把电、磁、光统一起来，实现第三次大综合 。
应用探究
例. 麦克斯韦根据什么现象认为“变化的磁场产生电场”？关于“变化的电场产生磁场” 的观点，他是在什么情况下提出的？为什么说他的两个假设是正确的？
课堂小结
Hale Waihona Puke 知识海洋磁场 磁场？
变 化
变 化
电场 电场
知识海洋
变化的电场产生磁场
知识海洋
规律 恒定的电场不产生磁场 均匀变化的电场产生恒定的磁场 周期性变化的电场产生同周期的磁场
知识海洋
2. 进一步推断(预言) 变化的电场和磁场总是相互联系，形成一个不可分割的统一 的“电磁场”，变化的电磁场向外传播，就形成了电磁波。
电磁波的发现
情境导入
问题：
知识海洋
电磁场与电磁波
一、背景介绍 1. 法拉第的发现 经过艰苦的探索，法拉第 发现了电磁感应现象。
知识海洋
电磁场与电磁波
一、背景介绍
2. 麦克斯韦对电磁学 的研究。
知识海洋
闭合电路的磁通量发生变化时，会产生感应电流
~
知识海洋
法拉第对电磁感应的解释
变化的磁通量 感应电流
学科网原创
周期性变化的电场
电磁波的产生与传播示意图
知识海洋
麦克斯韦的贡献 （1）提出了新的概念(如涡旋电场)； （2）用严谨的数学方程建立的完整的电磁理论。
高二物理人教版选修34电磁波的发现
高二物理人教版选修34电磁波的发现机械波不能在真空中传播，电磁波能在真空中传播。
突破策略1、伟大的预言①变化的磁场产生电场问：通过3-2电磁感应的学习我们知道，闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流，可是为什么会有感应电流呢？自由电荷是如何定向移动的呢？答：有感应电流存在说明在线圈的周围存在感应电场，自由电荷在感应电场的作用下做定向移动。
问：如果回路不闭合，线圈中有感应电流吗？有感应电动势吗？有电场吗？答：没有感应电流，在感应电动势和感应电场依然存在。
问：如果空间没有线圈，还会有感应电场吗？答：有。
麦克斯韦在对法拉第、安培、奥斯特、库仑等科学家的研究成果进行了大量的分析、计算的基础上，加以自己的推理、猜想，大胆的预言：即变化的磁场周围没有闭合回路，同样也会有磁场，也就是说，变化的磁场产生电场，但这个电场与我们前面所学的静电场是有区别的，它是一种涡旋电场。
②变化的电场产生磁场我们知道自然规律存在着对称性与和谐性。
麦克斯韦认为电与磁也是对称的、统一的。
既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场就一定能产生磁场。
这个假说是基于麦克斯韦对自然规律的洞察力提出的，是具有创造性的。
问：教科书中提出：“如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么这个周期性变化的电场就在空间激发周期性变化的磁场，空间可能存在电磁波。
”为什么要“周期性变化”呢？师：这也是麦克斯韦在当时的大胆猜想。
可以由前面所学的知识类比理解。
由E t∆Φ=∆可知，均匀变化的磁场周围产生的是均匀变化的电场，这个电场不能再激发磁场，所以不会有电磁波。
反之，如果磁场是周期性变化的，那么它所激发的电场必定也是周期性变化的，这个周期性变化的电场再激发周期性变化的磁场，如此循环下去，就形成了电磁波。
由此，麦克斯韦的电磁场理论可以概括为：A ．变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场；B ．均匀变化的磁场激发恒定的电场，均匀变化的电场激发恒定的磁场；C ．周期性变化的磁场激发周期性变化的电场，周期性变化的电场激发周期性变化的磁场；D ．变化的电场和磁场交替激发，形成一个不可分割的统一体，由近及远向外传播，形成电磁波。
高中物理选修3-4-电磁波的发现
电磁波的发现知识集结知识元电磁波的产生知识讲解麦克斯韦电磁场理论1．麦克斯韦电磁场理论的内容（1）变化的磁场产生电场①均匀变化的磁场产生稳定的电场②振荡磁场产生振荡电场（2）变化的电场产生磁场①均匀变化的电场产生稳定的磁场②振荡电场产生振荡磁场2．麦克斯韦电磁场理论的理解（1）恒定的电场不产生磁场（2）恒定的磁场不产生电场（3）均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场（4）均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场（5）振荡电场产生同频率的振荡磁场电磁波1．电磁场：如果在空间某区域中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新的周期性变化的电场。
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．电磁波：电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波3．电磁波的特点：（1）电磁波是横波，电场强度E和磁感应强度B做正弦规律,二者相互垂直，均与波的传播方向垂直。
（2）电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同。
（3）电磁波具有波的特性：电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。
（4）电磁波有能量4．麦克斯韦预言电磁波的存在：振荡电场和振荡磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波。
5．电磁波的实验证明赫兹的电火花实验，赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象。
他还测量出电磁波和光有相同的速度。
这样赫兹证明了麦克斯韦关于光的电磁理论。
赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。
例题精讲电磁波的产生例1.下列关于电磁波的说法，正确的是（）A．电磁波只能在真空中传播B．电场随时间变化时一定产生电磁波C．紫外线的波长比伦琴射线的长，它具杀菌消毒的作用D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在例2.麦克斯韦电磁场理论告诉我们（）A．任何电场周围都要产生磁场B．任何变化的电场都要在周围空间产生变化的磁场C．任何变化的电场都要在周围空间产生恒定的磁场D．周期性变化的电场要在周围空间产生周期性变化的磁场例3.关于电磁场、电磁波，下列叙述中正确的是（）例4.观察和思考是科学发现的基础。
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3.2电磁波的发现
【教学目标】
(一)知识与技能
1.知道赫兹用实验证实了电磁波的存在.
2.知道振荡电流、振荡电路、LC回路的概念。
3.LC回路中振荡电流的产生过程。
4.知道电磁振荡的周期和频率。
5. 了解有效发射电磁波的两个条件，知道电磁波的特点及其与机械波的异同．
(二)过程与方法
通过结合生活中各种相应现象及常识，理解电磁振荡在人们生活中的地位。
通过对电磁波发现过程的了解，认识规律的普遍性与特殊性，培养学生的逻辑推理和类比推理能力。
(三)情感、态度与价值观
培养学生崇尚科学、献身科学的精神。
【教学重点】
电磁振荡过程中电场能与磁场能的相互转化规律。
LC回路振荡过程中电场强度和磁感应强度的相互转化规律。
变化的磁场产生电场。
【教学难点】
LC回路振荡过程中电场强度和磁感应强度的相互转化规律。
【教学方法】
演示推理和类比推理
【教学过程】
(一)引入新课
(导入画面)
师：大家看到的画面是“神舟六号”发射场面。
“神舟六号”上天后，人们是怎样知道它到达预定的地点呢？
生：无线电波。
师：无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。
现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，可以说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”就是现代文明的神经中枢，或者叫现代化的代名词。
那么，电磁波是什么？它是怎样产生的？它有什么性质？怎样利用它传递信号？这一章就要讨论这些问题。
要解决这些问题，我们首先来学习有关电磁振荡的知识。
(二)进行新课
1.赫兹的电火花
师：麦克斯韦的电磁场理论还只是一个预言。
还有待于科学实验的证明。
是赫兹把这个天才的预言变成了世人公认的真理。
(引导学生阅读教材，了解赫兹证实电磁波存在的探索历程)
教师可以向学生介绍赫兹的生平简介(见附录)，激发学生求知上进的热情，对学生进行物理情感教育。
2.电磁振荡的产生
实验演示：(1)出示电路图投影片，照电路图连接电路。
(2)引导学生分析：将S扳到a点，电容器是充电还是放电？上极板带何种电荷？
［学生得出结论］电容器充电，上极板带正电。
(3)提示学生注意观察示波器图象，然后将开关S扳到b点。
［提问学生］你观察到什么信号？
［学生回答］振幅逐渐减小的正弦交流信号。
分析上述电路的主要组成部分，并指出示波器和电源分别用来显示信号波形和充电，板书LC回路定义。
LC回路：由自感线圈和电容器组成的电路叫做LC回路。
［演示］多媒体课件演示，从电容器放电瞬间开始，LC回路在振荡过程中，电容器的带电量和极板间场强，自感线圈中的电流和磁感应强度的变化规律，将结果填入表格，板书小标题和表格。
LC回路的工作特点(图表和图象)
其中q m，E m，i m，B m分别表示电量、场强、电流和磁感应强度的最大值。
先将示波器观察到的电流信号绘制成图象，然后根据上表请学生绘制i-t，q-t等图象，板书图象。
放电充电放电充电
分析上述电流的变化特点，板书振荡电流概念。
振荡电流、大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流，实际振荡电流的频率很高，
是高频正弦交流。
继续分析振荡电流的来源，板书振荡电路概念。
振荡电路，能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC回路是一种简单的振荡电路。
电磁振荡，振荡电路中的电荷、电流、电场和磁感应强度都发生同期性变化的现象叫电磁振荡，在电磁振荡过程中，电场能和磁场能同时发生周期性变化。
［请学生回答］本节开始观察到的振荡电流的振幅怎样变化？
［学生回答］不断减小。
师：由于电路中存在电阻，电阻消耗电能，转化为内能。
另外，电路中的一部分能量还要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，所以，振荡电路中能量不断减少，振荡电流的振幅不断减小，最后会停止振荡。
师：怎样才能保持振荡电流的振幅不变呢？
生：可以不断地把能量补充到振荡电路中。
师：在实际电路中，可以用晶体管等电子器件为LC电路补充能量。
3.电磁振荡的周期和频率
师：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫周期，用T表示。
一秒钟完成周期性变化的次数叫频率，用f表示。
(给出上述定义之后，利用设问进行引导)
［设问］电磁振荡的周期和频率跟哪些因素有关呢？下面就通过实验来研究这个问题。
［出示电路图投影片］
根据电路图连接电路，将L、C调到某一值，然后通过开关S先给电容器充电，再观察振荡周期。
分别改变L 、C 的值，先后重复上面操作，观察振荡周期是否变化。
通过上面的实验发现，电磁振荡的周期跟电路中的工作元件有关，即与电路的特点有关。
师：理论分析表明， LC 回路的周期与自感系数L 、电容C 的关系是
T =2π
LC
频率：
f =
LC
21
请学生填出公式中各量对应的单位。
T (s) f (Hz) L (H) C (F)
4.电磁波
师：机械波有横波和纵波之分，且能够传递能量；能发生反射、折射、干涉和衍射；靠介质传播，波速v =λf 。
类比机械波的特点，我们可以得出电磁波的特点：
(1)电磁波中的电场和磁场互相垂直，并且都与波的传播方向垂直，即电磁波是横波。
光是一种电磁波。
在前面学习的光的偏振现象已经证明了这一点。
如上图所示。
［课件演示：电磁场方向间的关系］
(2)电磁波可以在真空中传播，向周围空间传播电磁能，在传播过程中，电磁波能发生反射、折射、干涉和衍射。
(3)三个特征量的关系：v =λf 。
在真空中v =3.0×108
m/s 。
师：麦克斯韦电磁场理论的建立具有伟大的历史意义，足以根牛顿力学体系相媲美，它是物理学发展史中的一个划时代的里程碑。
5.电磁波的特点
(1)电磁波是横波；
(2)电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度c ，约为3.0×108
m/s ； (3)电磁波具有波的一般特征，波长λ、频率f 、周期T 和波速v 之间的关系为v ＝λ
T
＝λf ；
(4)电磁波也具有能量． (三)课堂总结、点评
本节学习了电磁振荡的产生过程，知道了什么是LC 回路。
在LC 回路中，振荡电流、极板上的电量、电场能和磁场能都随时间按正弦规律作周期性变化。
我们还知道了LC 回路的振荡周期和频率T =2πLC ，f =
LC
21。
(四)课余作业。