高中物理必修三13.4 电磁波的发现及应用导学案

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电磁波的发现及应用、能量量子化+导学案高二上学期物理人教版(2019)必修第三册

13.4 电磁波的发现及应用【学习目标】1．了解电磁波的产生与传播。

2．知道光是一种电磁波，以及电磁波在真空中的传播速度。

3．知道波长与频率、波速的关系4．认识电磁波谱。

5．了解电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。

【任务一】麦克斯韦电磁场理论1．变化的磁场产生电场（1）变化的磁场能够在周围空间产生________，变化的电场能够在周围空间产生________。

（2）均匀变化的磁场产生_________的电场，均匀变化的电场产生_________的磁场。

（3）振荡的（即周期性变化的）磁场产生同频率的___________，振荡的电场产生同频率的___________。

2．变化的电场产生磁场变化电场在周围空间产生___________，变化磁场在周围空间产生_________________，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是___________。

【任务二】电磁波1．预言,交替产生的___________和___________向周围空间的传播形成电磁波。

2．电磁波____在真空中传播，向周围空间传播能量。

电磁波在真空中的传播速度_______。

3．电磁波具有,电磁波是一种.4.1886年, 通过实验捕捉到了电磁波,后来他又做了大量的实验,证实了麦克斯韦的电磁场理论.补充: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。

【任务三】电磁波谱1．波峰与波谷：在一列水波中，凸起的叫作波峰；凹下的叫作波谷。

2．波长、频率与波速：如图所示，邻近的两个 (或波谷)的距离叫作波长，波长用符号来表示；波的频率是在1 s内有多少次 (或波谷)通过，频率用符号来表示；波速是用来描述波传播的物理量，波速用符号来表示。

《13.4电磁波的发现及应用》教案、导学案、同步练习

《13.4电磁波的发现及应用》教案【教学目标】1．了解电磁波的产生与传播。

2．知道光是一种电磁波，以及电磁波在真空中的传播速度。

3．知道波长与频率、波速的关系。

4．认识电磁波谱。

5．了解电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。

【教学重难点】电磁波的产生与传播，理解磁场与电场之间的关联。

【教学过程】一、新课导入教师：古人都渴望顺风耳千里眼，而现今故事已经成为现实，人与人之间的交流也是越来越便捷。

（展示图片）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？学生回答：无线电波。

教师：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？今天我们就来认识一下电磁波。

二、新课教学（一）麦克斯韦电磁场理论教师首先向学生介绍麦克斯韦的生平简介，激发学生的好奇心和求知欲。

麦克斯韦（James Clark Maxwell，1831~1879）是英国的理论物理学家、数学家。

1831年6月13日生于英国爱丁堡。

他的父亲是一个科学家，他从小就受到科学的熏陶，15岁时向英国皇家学会递交数学论文，发表在《爱丁堡皇家学会学报》上，第一次显露出他出众的才华。

1847年，考入爱丁堡大学学习数学和物理学。

1850年转入剑桥大学，1854年毕业后留校工作。

1871年，麦克斯韦任剑桥物理实验室主任，1874年，他主持建立的卡文迪许实验室竣工，任该实验室首任主任。

1879年11月5日，麦克斯韦在剑桥逝世。

麦克斯韦在电磁场理论方面的工作深受法拉第的影响。

他信服法拉第的思想，决心为法拉第的场的概念提供数学方法的基础。

尤其是他在伦敦皇家学院任教期间，有机会拜访了法拉第以后，更加强了他的这种信念。

【教案】电磁波的发现及应用(教学设计)(人教版2019必修第三册)

第4节电磁波的发现及应用教学设计备课人学科物理课题电磁波的发现及应用教学内容分析本节包括两部分内容，即电磁波发现的历史概况、电磁波谱及其在科技和社会信息化方面的应用。

对麦克斯韦电磁场的基本概念和理论，由于学生存在较大的理解难度，教师在教学过程中应该设置好台阶，逐步深入地引导学生对其进行了解。

另一方面，要重视发挥本节涉及的物理学史的教育功能，让学生体会电磁场理论的基本思想在物理学发展中的理论意义，体会科学家研究物理问题的思想方法，了解赫兹实验在物理学发展中的贡献以及用实验来验证理论的方法。

对于电磁波产生和传播的过程，在教学方式上可以采取学生阅读、互动讨论为主的方式，多展示相关素材，介绍相关知识，不要求掌握工作原理。

重在培养学生科学的物质观，能用这些观念解释和解决实际问题，关注科技进步和社会发展。

学情分析通过前面的学习，学生对电场、磁场已经有了初步的认识，特别是对电场的力的性质、能量的性质均能进行简单的计算，解决简单的问题。

在本节中，学生要接触的电磁场不同于前面的静电场和磁场，是动态的场。

但学生在必修阶段还没有学习机械振动和机械波的知识，理解起来有一定的困难。

因此教师要根据学生水平，重点介绍电磁波产生和传播的方式，不必对理论深度有过高要求。

教学目标1、了解人类发现电磁波的历史，知道麦克斯韦、赫兹等物理学家对电磁波发现做出的巨大贡献，领会在电磁波的发现过程中所蕴含的科学方法和科学精神。

2、体验赫兹证明麦克斯韦预言的电磁波存在的实验过程及实验方法，领会物理理论和实验的相互配合对科学发展的巨大作用。

3、了解电磁波本身是一种特殊物质，电磁波能传递能量和信息。

4、了解电磁波谱中各波段的主要特性及其在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用。

知道可见光是电磁波谱家族中的一个频段。

教学重难点教学重点：电磁波的发现历史概况，物理理论和实验的相互配合对科学发展的巨大作用；电磁波是一种特殊物质，能传播能量和信息；电磁波谱中各波段的主要特性以及在科技、经济和社会信息化等方面的主要应用。

电磁波的发现及应用+导学案高二上学期物理人教版(2019)必修第三册+

高二物理必修三13.4《电磁波的发现及应用》导学案学习目标：1.了解麦克斯韦电磁场理论，以及在物理学发展史上的意义.2.知道电磁波的特点，掌握电磁波波长、频率、波速之间的关系.3.知道电磁波谱中各种电磁波的排列顺序，了解各种电磁波的应用，了解电磁波的能量．学习过程打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不到电台的广播，然后开大音量。

接着，按照如图所示的方式在收音机附近，让电池的正极连接一根导线，拿着负极的导线头，让它与锉接触，并在锉面上滑动，你会听到收音机中发出“咔咔咔”的响声。

为什么会产生这种现象？讨论：电池盒的两根引线锉面上滑动时，电流迅速变化，产生的迅速变化，变化的电场产生，变化的磁场产生电场形成向外传播，当遇到收音机时被接收到，从而发出咯咯的声响。

一、麦克斯韦电磁场理论1.变化的磁场产生电场：在变化的磁场中放入一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路中会产生．这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了．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，即的电场在空间产生磁场．3．电磁场：变化的和所形成的不可分割的统一体．例1：（多选）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．周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场D．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，形成电磁波二、电磁波：1.电磁波的产生：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．我们熟悉声波和水波，耳朵能够听到声波是因为耳朵和声源之间有空气，水波的传播则需要水。

空气、水是声波和水波传播的介质。

水波和声波的传播都离不开介质。

与这些波不同，电磁波可以在真空中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互"激发"。

2.电磁波的特点：①电磁波在真空中传播．②电磁波的传播速度等于．③光在本质上是一种电磁波．即光是以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＝×．电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝.②电磁波在真空中的传播速度c＝ m/s.例2：2022年3月23日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行了第三次太空授课。

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。

13.4电磁波的发现及应用+教学设计2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册

课题：《电磁感应现象及应用》教学设计部别：高中年级：高一班级：组别：物理教师：日期：202 年月日第节一、课标要求与解读【课标要求】通过实验，了解电磁波，知道电磁场的物质属性。

通过实例，了解电磁波的应用及其带来的影响。

知道光是一种电磁波。

【课标解读】1.知道麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。

2..知道变化的电场和磁场形成一个互相联系的统一场，即电磁场。

3. 知道各波段电磁波的特性及其应用4. 通过对各个波段电磁波的了解，认识到科学技术对社会发展的巨大推动作用。

二、教学内容与分析【教材分析】“电磁波的发现及应用”原先属于选修中学习了机械波之后再学习的内容,在新教材中通过本章前三节的学习,学生已知道电磁现象是相互联系的,在此基础上,本节介绍了以电磁学规律为基础的麦克斯韦电磁场理论,以及它的推论——电磁波的存在,本节的设置能够让电磁学的知识体系更完备,学生学起来也具有连续性。

【学情分析】本节学习中首先让学生了解电磁场理论的发现和联系,然后过渡到对电磁波的知识了解和研究,其后对各种电磁波进行了解和研究,最后知道电磁波的具体应用。

三、核心素养物理观念：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，从中渗透事物之间是相互联系的，可以转化的物理观念。

科学思维：通过学习使学生体会科学家研究物理问题的思想方法。

科学探究：通过了解电磁场理论建立的历史过程，使学生感认识规律的普遍性和特殊性。

科学态度与责任：通过学习电磁场理论建立的简史，培养学生崇尚科学并愿为科学献身的精神。

四、教学重点与难点【教学重点】1.麦克斯韦电磁场理论、电磁波的形成和电磁波的特点.2.红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用。

【教学难点】电磁场理论核心内容的理解以及各波段电磁波的特性及其应。

五、教学方法演示、讲授、讨论、练习六、教学准备多媒体课件七、课时安排1课时八、教学过程教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课电磁波与我们的生活息息相关。

《第十三章 4 电磁波的发现及应用》学历案-高中物理人教版19必修第三册

《电磁波的发现及应用》学历案（第一课时）一、学习主题本课学习主题为“电磁波的发现及应用”。

通过本课学习，学生将了解电磁波的基本概念、发现历程以及其在现代科技中的应用。

本主题旨在培养学生的科学素养，提高对电磁波重要性的认识，掌握电磁波的基本知识及其在现代科技中的重要作用。

二、学习目标1. 掌握电磁波的概念、基本性质和传播方式。

2. 了解电磁波的发现历程及主要贡献者。

3. 理解电磁波在通信、雷达、医疗等领域的应用。

4. 培养学生的观察能力、实验能力和科学探究能力。

5. 增强学生对科技发展的兴趣和热情。

三、评价任务1. 课堂表现评价：观察学生在课堂上的表现，包括听讲、回答问题、小组讨论等，评价其掌握程度。

2. 作业评价：通过布置相关作业，如电磁波概念简述、电磁波应用举例等，评价学生对知识的理解和应用能力。

3. 课堂小测验：进行简短的课堂小测验，检验学生对电磁波基本概念的掌握情况。

4. 项目报告：鼓励学生进行小组项目，研究电磁波在某一领域的应用，并撰写报告，评价其研究能力和团队协作能力。

四、学习过程1. 导入新课：通过介绍电磁波的发现历程和重要性，激发学生的学习兴趣。

2. 讲解电磁波概念：介绍电磁波的定义、性质和传播方式，让学生对电磁波有初步的认识。

3. 实验演示：通过实验演示电磁波的传播和干涉现象，加深学生对电磁波的理解。

4. 探索应用：探讨电磁波在通信、雷达、医疗等领域的应用，让学生了解电磁波在现代科技中的重要性。

5. 小组讨论：学生分组讨论电磁波的发现历程和主要贡献者，分享自己的见解和感受。

6. 课堂小结：总结本课重点内容，强调电磁波的重要性和应用领域。

五、检测与作业1. 课堂小测验：检验学生对电磁波基本概念的掌握情况。

2. 作业布置：布置相关作业，如电磁波概念简述、电磁波应用举例等，让学生巩固所学知识。

3. 项目作业：鼓励学生进行小组项目，研究电磁波在某一领域的应用，并撰写报告，培养学生的研究能力和团队协作能力。

13.4《电磁波的发现及应用》教学设计-人教版(2019)高中物理必修第三册

13.4《电磁波的发现及应用》教学设计
那么，电磁波是怎样发现的呢？
【自学感知】
一、电磁场
1．麦克斯韦的电磁理论：变化的磁场产生电场，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。

二、电磁波
1．麦克斯韦推断：周期性变化的电场在空间引起周期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场。

2．麦克斯韦预言：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。

3．机械波的传播离不开介质，电磁波可以在真空中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”
4．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。

5．赫兹的贡献：1886年德国科学家赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。

做一做：
三、电磁波谱
1、波的几个概念：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。

用来描述波传播快慢的物理量叫作波速。

波速=波长 × 频率
2．电磁波的波速c 与波长λ、频率f 的关系：c ＝λf
捕捉电磁波
视频演示。

高中物理第13章电磁感应与电磁波初步4电磁波的发现及应用课件新人教版必修第三册

2．波长、频率与波速之间的关系波速＝波长×频率，即v＝λf。 (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：v＝c。
典例剖析
典题2 (多选)电磁波与声波比较，下列叙述中正确的是( ABC ) A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质 B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大 C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大 D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定，与频率无关
思路引导：(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中，不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)。
第十三章电磁感应与电磁波初步
4．电磁波的发现及应用
目标体系构建课前预习反馈课内互动探究核心素养提升课堂达标检测
目标体系构建
【课程标准】 1．了解麦克斯韦电磁场理论的内容。 2．知道电磁波的形成及赫兹的实验结论。 3．知道电磁波在真空中传播速度及波长、频率和波速的关系。 4．了解电磁波谱的组成及各种电磁波的特点、应用。 5．了解电磁波的能量及电磁波通信。
课前预习反馈
知识点 1 电磁场
1 ．麦克斯韦的电磁场理论：变化的 __磁__场____ 产生电场，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____。
知识点 2 电磁波
3．电磁波谱及其应用：
波谱无线电波红外线可见光紫外线 X射线 γ射线

《第十三章4电磁波的发现及应用》作业设计方案-高中物理人教版19必修第三册

《电磁波的发现及应用》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业设计旨在通过《电磁波的发现及应用》这一课的学习，使学生能够：1. 掌握电磁波的基本概念和性质。

2. 了解电磁波的发现历程及主要科学家贡献。

3. 理解电磁波的传播方式和应用领域。

4. 培养学生的自主学习能力和科学探究精神。

二、作业内容本课时的作业内容主要包括以下几个方面：1. 预习准备：学生需提前预习本课内容，了解电磁波的基本概念和性质，包括电磁波的传播速度、频率、波长等。

2. 科学家探究：学生需通过网络或图书馆等途径，收集关于电磁波发现历程中主要科学家的资料，包括生平简介、科学贡献等，并整理成简要的文字说明或制作成PPT。

3. 课堂讨论：在课堂中，学生需就所收集的资料进行分享，并就电磁波的发现历程进行小组讨论，探讨科学家的研究方法和精神。

4. 课后作业：完成一份关于电磁波在日常生活中的应用的调查报告，包括电磁波在通信、医疗、军事等领域的应用实例，并分析其原理和作用。

三、作业要求针对本课时的作业内容，提出以下具体要求：1. 预习准备要求学生对电磁波的基本概念和性质有初步了解，为课堂学习打下基础。

2. 科学家探究要求学生对所收集的资料进行整理和筛选，确保信息的准确性和完整性。

3. 课堂讨论要求学生在分享和讨论中积极参与，提出自己的观点和疑问，与同学进行互动交流。

4. 课后作业要求学生对电磁波的应用进行深入调查和分析，结合实际案例进行说明，并写出自己的见解和感受。

5. 学生在完成作业时，应注意字迹工整、条理清晰，尽量使用专业术语进行描述。

同时，要注意时间的合理安排，确保作业质量。

四、作业评价本课时的作业评价将根据以下标准进行：1. 预习准备和科学家探究的资料收集和整理情况。

2. 课堂讨论的参与程度和发言质量。

3. 课后作业的调查报告内容是否全面、条理是否清晰、见解是否独到等。

4. 作业的字迹工整程度和是否按时完成。

五、作业反馈本课时的作业将通过以下方式进行反馈：1. 教师将对每位学生的作业进行认真批改，指出其中的优点和不足。

【备课】高中物理教科2019版必修3：第三章4.电磁波的发现及其应用学案

4.电磁波的发现及其应用课标要求思维导图1.了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及在物理学发展史上的意义．2．知道电磁波产生的原理，并通过电磁波体会电磁场的物质性．知道电磁波波速、波长和频率的关系．3．了解赫兹的实验及其意义．4．认识电磁波谱，知道各种不同电磁波按波长或频率的排列顺序．5．通过实例，了解电磁波的应用及其带来的影响必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基一、电磁场1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场能够在周围空间产生________．(2)变化的电场能够在周围空间产生________．2．电磁场：________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．二、电磁波和电磁波谱电磁波的应用1．电磁波：________的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远传播，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波．2．电磁波的实验证实：________通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁波的速度等于光速，证明了电磁波能够产生反射、折射、干涉、衍射等现象，证实了麦克斯韦的电磁场理论．3．电磁波的速度(1)电磁波的波长、频率、波速的关系：c＝________．(2)在真空中，电磁波的速度c＝________ m/s.4．电磁波谱(1)定义：按________(或________)的顺序把所有电磁波排列起来，称之为电磁波谱．(2)电磁波谱的排列：按波长由长到短依次为：________、红外线、________、紫外线、X射线、________．5．电磁波的应用(1)利用电磁波传递信息．(2)利用电磁波的能量．[导学1](1)均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场．(2)周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场．[导学2]不同频率的电磁波性质不同，用途也不同，无线电波由振荡电路产生，主要用于通讯，红外线的热作用较好，紫外线的化学作用较好，X射线的穿透能力较强，γ射线的穿透能力更强．关键能力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一对麦克斯韦电磁场理论的理解导学探究电子感应加速器就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？归纳总结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.对电磁场的理解(1)电磁场的产生：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，周期性变化的电场、磁场相互激发，形成的电磁场一环套一环，如图所示．(2)电磁场并非简单地将电场、磁场相加，而是形成相互联系、不可分割的统一整体．在电磁场示意图中，电场和磁场在空间相互激发时，相互垂直，以光速c在空间传播．典例示范例 1 关于电磁场理论，下列说法正确的是( )A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场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．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D.周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场素养训练1 (多选)根据麦克斯韦的电磁场理论，以下叙述中正确的是( )A．教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场B.工作时的电磁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，稳定的磁场产生稳定的电场D．电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直素养训练2 (多选)如图所示，在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中，下列判断正确的是( )A．甲图能产生电场，不能产生电磁波B．乙图能产生电场，不能产生电磁波C．丙图能产生电场，不能产生电磁波D．丁图能产生电场，也能产生电磁波探究点二电磁波的特性及应用导学探究电视、雷达和手机都是通过电磁波传递信息的，请你从它们自身是否是发射端或接收端来看，它们有什么不同？归纳总结1.各种电磁波的共性(1)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．(2)都遵守公式c＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s.(3)它们的传播都不需要介质．(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性．2．电磁波的传输电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输．电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大．3．电磁波的应用实例——电磁波通信随着计算机网络的发展和智能手机的出现，负责通话的电信网、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．移动电话的主要业务也已经发展成为以互联网为基础的信息服务．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．典例示范例 2 关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射线波长相同素养训练3 (多选)下列说法中正确的是( )A．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的B．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应C．常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来摇控电视机D．遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征素养训练4 (多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A．波长不同的电磁波在本质上完全相同B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象C．电磁波谱的频带很宽D．电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄随堂演练·自主检测——突出创新性素养达标1．第一位提出“光本身也是一种电磁波”的科学家是( )A．赫兹 B．法拉第C．麦克斯韦 D．爱因斯坦2．在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率大小关系是( )A．红外线的频率最大，可见光的频率最小B．伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小C．可见光的频率最大，红外线的频率最小D．伦琴射线的频率最大，可见光的频率最小3．电磁波的频率范围很广，按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱，如图所示．下列说法正确的是( )A．移动电话使用可见光进行Wi－Fi联网B．冷物体的红外辐射比热物体的红外辐射强C．紫外线具有的能量足以破坏细胞核中的物质D．X射线的频率比γ射线的频率高4．电磁波的发现及其应用必备知识·自主学习一、1．(1)电场(2)磁场2．变化二、1．变化2．赫兹3．(1)λf(2)3.0×1084．(1)波长频率(2)无线电波可见光γ射线关键能力·合作探究探究点一【导学探究】提示：电荷受到感生电场的电场力作用做加速运动．【典例示范】例1 解析：根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场能产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才产生变化的磁场，D正确．答案：D素养训练1 解析：教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器周围会产生振荡磁场和电场，故A、B正确；稳定的电场不会产生磁场，C错误；电磁波在传播过程中，电场方向、磁场方向和传播方向相互垂直，D正确．答案：ABD素养训练2 解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故乙、丙、丁都可以产生电场；均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故丙、丁可以产生电磁波．B、D正确．答案：BD探究点二【导学探究】提示：电视仅仅是接收端，它接收来自电视台的无线电信号；雷达自身发射信号，遇到障碍物反射回来，通过接收反射波来确定物体的位置，因此雷达既是发射端又是接收端．手机接收来自基站的信号，同时它又向基站发射信号，它既是接收端也是发射端．【典例示范】例2 解析：电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，A错误；手机在通话时，涉及的波既有电磁波又有声波，B正确；太阳光中的可见光的传播速度远大于医院“B超”中的超声波的传播速度，C错误；遥控器发出的红外线波长大于医院“CT”中的X射线波长，D 错误．答案：B素养训练3 解析：北斗导航系统是利用电磁波工作的，A正确；微波炉能快速加热食物是因为食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加，不是利用红外线具有显著的热效应，B错误；常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，C错误；遥感技术中利用红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征，D正确．答案：AD素养训练4 解析：电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已．其中波长最长的波跟波长最短的波之间频率相差1×1020倍．答案：AC随堂演练·自主检测1．解析：建立完整电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，而赫兹证实了电磁波的存在，法拉第首次提出场的概念，并发现电磁感应现象，爱因斯坦提出相对论；故C正确，A、B、D错误．答案：C2．解析：在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)按照频率从大到小的排列顺序是：伦琴射线(X射线)、可见光、红外线．答案：B3．解析：移动电话经常使用Wi－Fi联网，也会用蓝牙传输数据，两种方式均是利用电磁波来传输信息的，均利用了电磁波中的微波，故A错误；根据辐射的特点可知，所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强，故B错误；紫外线频率较高，所以具有较高的能量，可破坏细胞核中的物质，通常用于杀菌，故C正确；在电磁波谱中，常见电磁波有：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，它们的波长是依次变短，频率依次变长，故D错误．答案：C。

人教版(2019)高中物理必修第三册-13.4 电磁波的发现及应用-教案

电磁波的发现及应用【教学目标】1．了解电磁波的产生与传播。

2．知道光是一种电磁波,以及电磁波在真空中的传播速度。

3．知道波长与频率、波速的关系。

4．认识电磁波谱。

5．了解电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。

【教学重难点】电磁波的产生与传播,理解磁场与电场之间的关联。

【教学过程】一、新课导入教师:古人都渴望顺风耳千里眼,而现今故事已经成为现实,人与人之间的交流也是越来越便捷。

（展示图片）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?学生回答:无线电波。

教师: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?今天我们就来认识一下电磁波。

二、新课教学（一）麦克斯韦电磁场理论教师首先向学生介绍麦克斯韦的生平简介,激发学生的好奇心和求知欲。

麦克斯韦（James Clark Maxwell,1831~1879）是英国的理论物理学家、数学家。

1831年6月13日生于英国爱丁堡。

他的父亲是一个科学家,他从小就受到科学的熏陶,15岁时向英国皇家学会递交数学论文,发表在《爱丁堡皇家学会学报》上,第一次显露出他出众的才华。

1847年,考入爱丁堡大学学习数学和物理学。

1850年转入剑桥大学,1854年毕业后留校工作。

1871年,麦克斯韦任剑桥物理实验室主任,1874年,他主持建立的卡文迪许实验室竣工,任该实验室首任主任。

1879年11月5日,麦克斯韦在剑桥逝世。

麦克斯韦在电磁场理论方面的工作深受法拉第的影响。

他信服法拉第的思想,决心为法拉第的场的概念提供数学方法的基础。

尤其是他在伦敦皇家学院任教期间,有机会拜访了法拉第以后,更加强了他的这种信念。

《电磁波的发现及应用》导学案

《电磁波的发现及应用》导学案一、学习目标1、了解电磁波发现的历史背景和过程。

2、理解电磁波的基本概念和性质。

3、掌握电磁波在通信、医疗、军事等领域的应用。

二、知识回顾在学习电磁波之前，我们先来回顾一下之前学过的相关知识：1、静电场和静磁场：库仑定律描述了电荷之间的静电力，而安培定律则描述了电流之间的磁力相互作用。

2、电磁感应现象：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势。

三、电磁波的发现1、麦克斯韦的贡献詹姆斯·克拉克·麦克斯韦是英国著名的物理学家和数学家。

他在前人的基础上，通过深入研究电磁场的理论，提出了著名的麦克斯韦方程组。

麦克斯韦方程组从理论上预言了电磁波的存在，并指出电磁波的传播速度等于光速。

这一预言为后来电磁波的发现奠定了坚实的理论基础。

2、赫兹的实验验证德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹通过实验首次证实了电磁波的存在。

赫兹设计了一个简单而巧妙的实验装置。

他使用一个火花发生器产生高频振荡电流，通过一个带有两个小金属球的开路金属环，当在适当的距离处放置另一个带有金属球的开路金属环时，在这个接收环中也观察到了火花放电现象。

这一实验不仅证实了电磁波的存在，还证明了电磁波具有与光相同的性质，如反射、折射、偏振等。

四、电磁波的基本概念1、电磁波的定义电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。

2、电磁波的组成电磁波包含电场和磁场两个部分，它们相互垂直，并且同步变化。

3、电磁波的特性（1）电磁波在真空中以光速传播，约为 3×10^8 米/秒。

（2）电磁波具有波的特性，如波长、频率和波速之间的关系：波速=波长×频率。

（3）电磁波可以在不同的介质中传播，传播速度和波长会发生变化，但频率不变。

五、电磁波的频谱电磁波的频谱范围非常广泛，按照频率从低到高可以分为：1、无线电波：用于广播、通信、导航等。

2020-2021学年高中物理人教版必修第三册学案：13.4电磁波的发现及应用

4电磁波的发现及应用课前自主预习一、麦克斯韦的电磁场理论及对电磁波的预言1．麦克斯韦电磁场理论英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论．可定性表述为：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．2．麦克斯韦对电磁波的预言如果在空间某区域内有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是，变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成了电磁波．3．电磁波的特点电磁波在真空中传播的速度等于光速c，光的本质是电磁波．4．赫兹的实验(1)赫兹利用如图的实验装置，证实了电磁波的存在．(2)赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的速度，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论．北京时间2011年11月3日凌晨，“神舟”八号飞船与“天宫”一号目标飞行器实现刚性连接，形成组成体，中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功．“神舟”八号与“天宫”一号交会对接的成功意味着我国成为继美国、俄罗斯后，第三个独立掌握航天交会对接技术的国家．因此，“天宫”一号与“神八”这次太空中的亲密接触，不仅奠定了中国载人航天技术在世界上的一席之地，也使中国未来空间站的组装和建造成为可能．“神八”与“天宫”一号的对接过程是在地面控制中心的科学家们的指挥下完成的，地面控制中心与“神舟”八号和“天宫”一号相距如此之远，他们是如何完成控制指令的传输的？提示：借助于电磁波．二、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．2．电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c＝λf.3．电磁波谱的排列：按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．4．不同电磁波的特点及应用特性用途无线电波波动性强通信、广播、导航红外线热作用强加热、遥测、遥感、红外线制导可见光感光性强照明、照相等紫外线化学作用、荧光效应日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等X射线穿透力强检查、探测、透视、治疗γ射线穿透力最强探测、治疗各种各样的仪器能够探测到许许多多电磁波，说明电磁波具有能量，电磁波是一种物质．四、电磁波通信1．电磁波的传输：可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输．电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大．2．电磁波的应用实例(1)电视广播(2)移动电话、互联网也是利用电磁波来传输信息的．(3)卫星宽带通信网络．课堂讲练互动考点一麦克斯韦电磁场理论1．麦克斯韦电磁场理论(1)变化的磁场产生电场如下图所示，麦克斯韦认为在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(导体环)是否存在无关．导体环的作用只是用来显示电场的存在．【方法指导】变化的磁场产生的电场，称为感应电场，也叫涡旋场，跟前面学过的静电场一样，处于电场中的电荷受力的作用，且F＝qE.但它们也有显著的区别，表现为：(1)静电场的电场线是非闭合曲线，而感应电场的电场线是闭合曲线；(2)静电场中有电势的概念，而感应电场中无电势的概念；(3)在同一静电场中，电荷运动一周(曲线闭合)，电场力做功一定为零，而在感应电场中，电荷沿闭合曲线运动一周，电场力做功不一定为零；(4)静电场的“源”起于电荷，而感应电场的“源”起于变化的磁场．(2)变化的电场产生磁场根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不但导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化的电场周围也要产生磁场，如图所示．2．对电磁场理论的理解变化的电场产生磁场变化的磁场产生电场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不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的磁场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麦克斯韦的重大贡献有哪些？麦克斯韦集电磁学研究成果之大成，不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁场理论．麦克斯韦电磁场理论的意义足以与牛顿力学体系相媲美，它是物理学发展中一个划时代的里程碑．【例1】关于电磁场理论，下列说法中正确的是()A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场【审题指导】 1.稳定的磁场能产生电场吗？2．稳定的电场能产生磁场吗？3．均匀变化的磁场产生什么样的电场？4．均匀变化的电场产生什么样的磁场？5．周期性变化的磁场产生什么样的电场？6．周期性变化的电场产生什么样的磁场？【解析】根据麦克斯韦电磁场理论，只有变化的电场才产生磁场，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．【答案】 D总结提能在理解麦克斯韦电磁场理论时，要注意静电场不产生磁场，稳定磁场也不产生电场．下列说法正确的是(D)A．稳定的电场产生稳定的磁场B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C．变化的电场产生的磁场一定是变化的D．振荡的电场周围空间产生的磁场也是振荡的解析：麦克斯韦电磁场理论的要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判断出正确的为D项．考点二电磁场和电磁波1．电磁场：如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么这个电场就会在它周围空间引起周期性变化的磁场；这个周期性变化的磁场又会在它周围空间引起新的变化的电场……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．电磁波变化的电场和变化的磁场总是交替产生的，并且由发生的区域向周围空间传播．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，在传播方向上的任一点，E和B都随时间做正弦变化，E与B相互垂直且均与传播方向垂直，如图所示．(2)电磁波的传播不需要介质，在真空中，电磁波的传播速度与光速相同，为3.0×108m/s.电磁波和光一样，在介质中的传播速度都要小于在真空中的传播速度，其大小与介质有关．(3)电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射等现象，与物质相互作用时，能发生反射、吸收、折射．(4)电磁波的波速、波长与频率的关系：c＝fλ或λ＝c f.4．赫兹发现了电磁波：1886年，赫兹用如图所示的实验证明了麦克斯韦预言的正确性，第一次发现了电磁波．他还通过实验观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象．通过实验证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c.后人为纪念赫兹的实验为无线电技术的发展作出的突出贡献，把频率的单位定为赫兹.【例2】(多选)电磁波与声波比较，下列说法正确的是() A．电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大C．由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质决定的，与频率无关【审题指导】要知道电磁波与机械波有哪些相同，哪些不同．【解析】电磁波传播不需要介质，声波传播离不开介质，A正确；电磁波在空气中的速度接近光在真空中的速度，进入水中速度变小，而声波进入水中速度反而比空气中大，B正确；由v＝λf，电磁波或声波由一种介质进入另一种介质时，频率不变，可见波速v与波长λ成正比，C正确；电磁波的速度不仅与介质有关，还与频率有关，这点与声波不相同，D错误．【答案】ABC总结提能清楚电磁波与声波(机械波)的相同点及不同点，就能解答此类问题．(多选)下列关于电磁波的叙述中，正确的是(ACD)A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/sC．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短D．电磁波也能产生干涉，衍射现象解析：电场、磁场相互激发并向外传播，形成电磁波，选项A正确．电磁波只有在真空中波速为 3.0×108m/s，在其他介质中均小于3.0×108 m/s，选项B错误．根据λ＝cf知，光从真空进入介质，频率不变，波速减小，所以波长λ减小，故选项C正确．电磁波具有波的一切性质，能产生干涉和衍射现象，故选项D正确．考点三电磁波通信1．电磁波的传输电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可实现无线传输．电磁波的频率越高，相同时间内传递的信息量越大．2．电磁波的应用实例(1)电视①电视发射系统：摄像管的作用是摄取景物的图像并将其转换为电信号．镜头把景物的像成在摄像管的屏上，通过电子束的扫描，把图像各个部位分成一系列小点，称为像素，每幅图像至少要有几十万个像素，摄像机将画面上各个部分的光点，根据明暗情况逐点逐行逐帧地变为强弱不同的信号电流，随电磁波发射出去．②接收系统：天线接收到高频信号后，经调谐、解调，将得到的图像信号送到显像管，控制显像管里电子枪发射电子束的强弱，在荧光屏上扫描，在屏上便出现了与摄像管屏上相同的图像．③中国电视广播标准采用每秒传送25帧画面，每帧由625条线组成．(2)雷达雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备．①雷达的工作原理：雷达通过转动的天线发射微波信号，这种信号传播的直线性好，遇到障碍物要发生反射，反射信号又被雷达天线接收，测出从发射信号到接收到目标反射信号的时间t，就可以知道目标到雷达的距离s＝ct2；再根据发射无线电波的方向和仰角，可准确确定物体的位置．②雷达的用途：可以探测飞机、舰艇、导弹以及其他军事目标；可以为飞机、船只导航，可以研究行星、卫星，还可以用来探测暴风、雷雨、云层等．(3)移动电话①功能：每一部移动电话就是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中；同时它又相当于一台收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方送来的信息．②特点：a.体积很小，发射功率不大；b.它的天线也很简单，灵敏度不高．因此，它与其他用户的通话要靠基地台转接．(4)互联网：人们可以通过互联网听音乐、看电影、聊天、购物，可以通过互联网查阅各种资料，进行远程教学、远程医疗，甚至可以与身处世界各地的人召开电视会议．数以亿计的人们通过信息联系起来，通过资源共享和更有效的全球合作，推动人类社会更快向前发展．(5)卫星宽带通信网络【例3】在电视发射端，由摄像管摄取景物并将景物反射的光转换为电信号，这一过程完成了()A．电、光转化B．光、电转化C．光、电、光转化D．电、光、电转化【审题指导】根据摄像原理分析．【解析】 1.摄像管的摄像过程把光信号转化成了电信号，即把一幅图像按照各个部分的明暗情况，逐点地变为强弱不同的信号电流，然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去，B正确，A、C、D错误．2．摄像管是把光信号变成电信号，而显像管是由电信号转化为光信号．【答案】 B总结提能明确摄像的原理就能正确解答此类问题．传真机原理分析：报纸上印的许多照片都是传真照片，传真是利用无线电波传送图表、书信、照片的一种方法．无线电传真的示意图如下图所示．简要说明无线电传真的过程、器件及其作用．答案：见解析解析：发射机上装有的光电管，将文字、图表转化为电信号，将其附加在高频无线电波上发射出去，接收机利用电谐振原理将其接收，通过辉光管转化为原来的文字、图表在复印纸上复印出来．考点四电磁波谱无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X射线)、γ射线都是电磁波，将它们按波长或频率排列起来，便构成了范围非常广阔的电磁波谱．(1)无线电波：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波．无线电波主要用于通信和广播．(2)红外线：红外线的波长比红光的波长还长，它不是可见光，不能引起人的视觉．一切物体(不管大小、也无论是否有生命)，凡是由分子、原子等构成的物体都在不停地辐射红外线．物体温度越高，辐射红外线的本领越强．红外线有以下作用：①红外线遥感：勘测地热、寻找水源、人体检查等．②红外线遥控：家用电器配套的遥控器发出红外线脉冲信号，受控机器就会按指令改变工作状态．③加热物体：红外线很容易使物体的温度升高，如市场上的“远红外烤箱”．(3)可见光：可见光的波长约在760 nm到400 nm之间，不同颜色的光是波长(或频率)范围不同的电磁波.序号红橙黄绿青蓝紫真空中的波长λ/nm760～630630～600600～570570～500500～450450～430430～400光更容易被散射．傍晚的阳光比较红，是由于大气对波长较短的蓝光、紫光比对波长较长的红光、橙光吸收较强的缘故．(4)紫外线：紫外线也不是可见光，其波长比紫光还短，波长范围约为5～370 nm.一切高温物体发出的光中都含有紫外线．紫外线的显著特征是化学作用，能杀死多种细菌，具有消毒功能．而且促使人体合成维生素D，但不能过多照射．(5)X射线和γ射线：X射线和γ射线的波长都比紫外线短．X射线对生命物质有较强的作用，过量的辐射会引起生物体的病变．X射线能够穿透物质，可以用于人体透视，检查金属零件内部的缺陷．γ射线具有很高的能量，在医学上可以用来治疗某些癌症，也可用于探测金属部件内部的缺陷．从无线电波到γ射线都是本质相同的电磁波，其行为服从共同的规律，但因波长(或频率)不同又表现出不同的特点．【例4－1】(多选)关于无线电波和可见光，下列说法中正确的是()A．无线电波的频率比可见光的频率高B．无线电波的波长比可见光的波长长C．无线电波的传播速度比可见光的传播速度小D．无线电波和可见光都可以传播信息【审题指导】根据电磁波按照波长大小的排列顺序可得出无线电波的波长大于可见光的波长．【解析】 1.熟练掌握电磁波谱的排列顺序．2．结合波的知识掌握各种电磁波的特性及主要作用．3．各种不同频率的电磁波在真空中的传播速度都相同，频率不同的电磁波在同一介质中的传播速度不相同．【答案】BD总结提能熟记电磁波按照波长大小的排列顺序，及波长的大小对电磁波特性的影响就能正确解答此类问题．下列说法正确的是(B)A．只有物体温度较高时，才能向外辐射红外线B．紫外线的主要作用是化学作用和荧光作用C．可见光比红外线容易发生衍射现象D．X射线能在磁场中偏转，穿透力较强，可用来进行人体透视解析：本题易错选D，原因是都知道X射线可以进行人体透视，但是X射线不带电，在磁场中不偏转．【例4－2】下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理规律和现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的横线上．(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．这是利用了．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能力E．红外线具有显著的热作用F．红外线波长较长，易发生衍射【审题指导】根据各种射线的特点及作用分析．【解析】(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用穿透能力比较强又不会对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.电磁波在生产、生活和国防中应用广泛，联系实际的试题较多，要提高自己应用知识的能力，在学习过程中要多积累相关素材，并加以分析利用．【答案】(1)D(2)C(3)E总结提能熟记不同波长的电磁波的特点及应用是解答此类问题的关键．下列有关电磁波的特性和应用，说法正确的是(D)A．红外线和X射线都有很强的穿透本领，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γ射线，用它来做衍射实验现象最明显D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光解析：红外线的主要作用是热作用，也可用于遥测遥感等，原因是其波长相对较长，容易发生衍射，且一切物体均可自发辐射红外线，A错；紫外线的主要作用是化学作用和荧光作用，常用于杀毒、防伪、使底片感光等，但过量照射对人体有害，B错；γ射线波长最短，衍射本领最弱，贯穿本领最强，常用于金属探伤，C错；电磁波是一种能量，均可使底片感光．课堂达标演练1．下列关于电磁波的说法正确的是(B)A．电磁波必须依赖介质传播B．电磁波可以发生衍射现象C．电磁波不会发生偏振现象D．电磁波无法携带信息传播解析：电磁波具有波的共性，可以发生衍射现象，B项正确．电磁波是横波，能发生偏振现象，C项错误．另外，电磁波能携带信息传播，且传播不依赖介质，A、D项错误．2．电磁技术的发展，使得人们的生活发生了很大的变化．关于电磁技术的应用，下列说法正确的是(D)A．手机与手机之间可以直接通信B．电磁灶的灶台与锅之间，如果隔有绝缘物质，通电后则锅不可能被加热C．微波炉内盛放食物的器皿，只能是金属器皿D．电视信号是电视台将声音与图像信号通过电磁波快速传送到用户处并被电视机接收下来的3．据报道，新型增强型红外夜视镜已经小规模配发给美国陆军，红外夜视镜是利用了(C)A．红外线波长长，易绕过障碍物的特点B．红外线热效应强的特点C．一切物体都在不停地辐射红外线的特点D．红外线肉眼不可见的特点解析：红外夜视镜利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点，故选C.4．(多选)关于对X射线的叙述，正确的有(BC)A．X射线由高速移动的中子构成B．X射线可使照相胶卷感光C．X射线可用来探测藏在行李中的武器D．X射线透视人体，是因为X射线的衍射能力强解析：X射线是电磁波，故A项错．它穿透能力强，既能使照相底片感光，又可以用来探测藏在行李箱中的金属器具，包括武器等，故B、C项正确．X射线透视人体是利用了它的穿透能力，因为其波长很小，比可见光还小，所以衍射能力很弱．5．(多选)雷达采用微波而不用其他无线电波的原因是(ABC) A．微波具有很高的频率B．微波具有直线传播的特性C．微波的反射性强D．微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远解析：微波频率高，波长小，衍射能力差，所以直线性好，反射性强，选项A、B、C正确；传播距离的长短，应与信号的强弱及传播的空间状况有关，比如：在地面附近传播时，由于微波的波长很短，衍射现象弱，传播的距离可能比长波、中波及短波近些，故D项错误．莘莘学子，最重要的就是不要去看远方模糊的，而要做手边清楚的事。

统编人教版物理高中必修第三册《4 电磁波的发现及应用》优秀教案教学设计

4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基本内容以及在物理学发展史上的意义.2.了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁场的物质性．(重点)3.理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程．(难点)4.了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率．一、电磁波的发现1．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场(如图甲所示)．(2)变化的电场能够在周围空间产生磁场(如图乙所示)．2．电磁场：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．3．电磁波(1)电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波．(2)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：v＝λf，在真空中，电磁波的速度c＝3．0×108m/s.(3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象．4．赫兹的电火花(1)赫兹实验的分析和高压感应线圈相连的抛光金属球间产生电火花时，空间出现了迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式传到了导线环，导线环中激发出感应电动势，使与导线环相连的金属球间也产生了电火花．这个导线环实际上是电磁波的检测器．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．测量证明了电磁波在真空中具有与光相同的速度c，证实了麦克斯韦关于光的电磁场理论．二、电磁振荡1．振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流．2．振荡电路：能够产生振荡电流的电路．最基本的振荡电路为LC振荡电路．3．电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，电场和磁场周期性相互转变的过程也就是电场能和磁场能周期性相互转化的过程．4．电磁振荡的周期与频率(1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．(2)频率：1 s内完成周期性变化的次数．振荡电路里发生无阻尼振蒎时的周期和频率分别叫作固有周期、固有频率．(3)周期和频率公式：T＝2πLC，f＝12πLC.1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)变化的电场一定产生变化的磁场．(×)(2)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场．(×)(3)电磁波和光在真空中的传播速度都是3.0×108 m/s. (√)(4)麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在．(×)(5)在振荡电路中，电容器充电完毕磁场能全部转化为电场能．(√)2．下列关于电磁波的叙述中，正确的是()A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/sC．电磁波由真空进入介质传播时，波长变短D．电磁波不能产生干涉、衍射现象E．电磁波具有波的一切特征ACE[电磁波是交替产生呈周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播而产生，故A项正确；电磁波只有在真空中传播时，其速度为3×108m/s，故B 项不正确；电磁波在传播过程中其频率f不变，由波速公式v＝λf知，由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小，所以可得此时波长变短，故C 正确；电磁波是一种波，具有波的一切特性，能产生干涉、衍射等现象，故E 项正确，D项不正确．]3.如图所示，LC电路的L不变，C可调，要使振荡的频率从700 Hz变为1 400 Hz，则把电容________到原来的________．[解析]由题意，频率变为原来的2倍，则周期就变为原来的12，由T＝2πLC，L不变，当C＝14C0时符合要求．[答案]减小1 4对电磁波的理解1.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机械波电磁波研究对象力学现象电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场强度E和磁感应强度B随时间和空间做周期性变化传播传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关传播无需介质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系产生由质点(波源)的振动产生由周期性变化的电流(电磁振荡)激发干涉可以发生可以发生衍射可以发生可以发生横波可以是是纵波可以是不是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E．磁场周围一定存在电场ABC[]电磁波的特点(1)电磁波有波的一切特点：能发生反射、折射现象；能产生干涉、衍射等现象．(2)电磁波是横波．在电磁波中，每处的电场强度和磁感应强度方向总是互相垂直的，并且都跟那里的电磁波的传播方向垂直．(3)电磁波可以在真空中传播，向外传播的是电磁能．1．关于电磁波，下列说法正确的是()A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波B．电磁波在真空和介质中传播速度不相同C．均匀变化的磁场能够在空间形成电磁波D．赫兹证明了电磁波的存在E．电磁波在真空中具有与光相同的速度BDE[若只有电场和磁场，而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，A、C错；光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B、E正确；赫兹证明了电磁波的存在，D项正确．]电磁振荡1.时刻(时间) 工作过程q E i B 能量0→T4放电过程q m→0E m→00→i m0→B m E电→E磁T 4→T2充电过程0→q m0→E m i m→0B m→0E磁→E电T 2→3T4放电过程q m→0E m→00→i m0→B m E电→E磁3T4→T 充电过程0→q m0→E m i m→0B m→0E磁→E电3．板间电压u、电场能E E、磁场能E B随时间变化的图象(如图所示)u、E E规律与q-t图象相对应；E B规律与i-t图象相对应4．分类分析(1)同步关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q、电场强度E、电场能E E是同步变化的，即：q↓→E↓→E E↓(或q↑→E↑→E E↑)振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E B也是同步变化的，即：i↓→B↓→E B↓(或i↑→B↑→E B↑)(2)同步异变关系在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、E E与线圈中的三个物理量i、B、E B是同步异向变化的，即q、E、E E同时减小时，i、B、E B同时增大，且它们的变化是同步的，也即：q、E、E E↑同步异向变化,i、B、E B↓.注意：自感电动势E的变化规律与q-t图象相对应．【例2】LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是()A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大E．若电容器正在充电，则自感电动势正在阻碍电流增大BCD[本题考查各物理量发生变化的判断方法．由电流的磁场方向和安培定则可判断振荡电流方向，由于题目中未标明电容器两极板的带电情况，可分两种情况讨论：(1)若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C对，A错；(2)若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，则B对，由楞次定律可判定D对E错．故正确答案为BCD.]解决电磁振荡问题的基本思路分析电磁振荡的过程时，可以结合图象，这样会使问题更直观．首先依据题意找出振荡图象的初状态，然后画出其电流或电荷量随时间变化的图象，根据时间关系，可以大体找出该时刻在图象上对应的位置，从而确定处于充电还是放电状态，最后再依据充、放电过程中各物理量的变化规律求解具体问题．2.如图所示，L为一电阻可忽略的线圈，D为一灯泡，C为电容器，开关S 处于闭合状态，灯D正常发光，现突然断开S，并开始计时，画出反映电容器a 极板上电荷量q随时间变化的图象(q为正值表示a极板带正电)．[解析]开关S处于闭合状态时，电流稳定，又因L电阻可忽略，因此电容器C两极板间电压为0，所带电荷量为0，S断开的瞬间，D灯立即熄灭，L、C 组成的振荡电路开始振荡，由于线圈的自感作用，此后的T时间内，线圈给电容4器充电，电流方向与线圈中原电流方向相同，电流从最大逐渐减为0，而电容器极板上电荷量则由0增为最大，根据电流流向，此T时间里，电容器下极板b带4时间内，a极板带负电，由0增为最大．正电，所以此T4[答案]课堂小结知识脉络1.麦克斯韦电磁场理论的内容.2.电磁波的特点及其发现过程.3.振荡电路及振荡电流.4.电磁振荡的周期和频率.1．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是()A．电场一定能产生磁场，磁场也一定能产生电场B．变化的电场一定产生磁场C．稳定的电场也可以产生磁场D．变化的磁场一定产生电场E．变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场BDE[根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场，E项正确；变化的电场一定产生磁场，稳定的电场不产生磁场，故A、C项错误，B项正确．同理知D正确．] 2．不能发射电磁波的电场是()ABC[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(如B图、C图时)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D、E图)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，便会形成电磁波．]3.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场可以产生电场，当产生的电场的电场线如图所示时，可能是向上的磁场在________或向下的磁场在________．[解析]在电磁感应现象的规律中，当一个闭合电路中的磁通量发生变化时，回路中就有感应电流产生，回路中并没有电源，电流的产生是由于磁场的变化造成的．麦克斯韦把以上的观点推广到不存在闭合电路的情况，即变化的磁场产生电场．向上的磁场增强时，感应电流的磁场阻碍原磁场的增强而方向向下，根据安培定则可判断出感应电流方向如题图中E的方向所示，同理，当向下的磁场减小时，也会得到图中电场的方向．[答案]增强减弱。

人教版(新教材)高中物理必修3精品学案：13.4 电磁波的发现及应用

第4节电磁波的发现及应用知识点一电磁场及电磁波『观图助学』电磁波在日常生活中的应用越来越多，思考电磁波是怎样形成的？1.麦克斯韦的电磁场理论(1)变化的磁场产生电场麦克斯韦认为，磁场随时间变化快，产生的电场强；磁场随时间的变化不均匀时，产生变化的电场；稳定的磁场周围不产生电场。

(2)变化的电场产生磁场麦克斯韦认为，若电场随时间变化快，则产生的磁场强；若电场随时间的变化不均匀，则会产生变化的磁场。

稳定的电场周围不产生磁场。

2.电磁场如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场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…变化的电场和磁场相互联系，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。

3.电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的，这种变化的电磁场在空间的传播称为电磁波。

麦克斯韦预言电磁波的速度等于光速。

『思考判断』(1)在电场周围，一定存在着和它联系着的磁场。

(×)(2)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。

(×)(3)恒定电流周围产生磁场，磁场又产生电场。

(×)(4)麦克斯韦预言并验证了电磁波的存在。

(×)知识点二电磁波谱、电磁波的能量及电磁波通信『观图助学』思考生活中除了电视、雷达、移动电话外，还有哪些现象应用了电磁波？1.电磁波谱电磁波的频率范围很广，包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，把这些电磁波按波长或频率顺序排列起来，就构成了电磁波谱。

电磁波谱中的各种波在真空中的传播速度均等于光速。

不同电磁波具有不同的特性，例如，无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输。

红外线可以用来加热理疗，可见光让我们看见这个世界，也可以用于通信。

紫外线可以消毒，X射线片可以用于诊断病情，γ射线可以摧毁病变的细胞。

2.电磁波的能量——红外线和紫外线的应用赫兹通过实验证实了电磁波的存在，这意味着，电磁场是真正的物质存在。

高中物理必修三13.4 电磁波的发现及应用导学案

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《13.4电磁波的发现及应用》教案、导学案、同步练习

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【备课】高中物理教科2019版必修3：第三章4.电磁波的发现及其应用学案

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《电磁波的发现及应用》 导学案

2020-2021学年高中物理人教版必修第三册学案：13.4电磁波的发现及应用

统编人教版物理高中必修第三册《4 电磁波的发现及应用》优秀教案教学设计

人教版(新教材)高中物理必修3精品学案：13.4 电磁波的发现及应用

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