【课件】电磁波的发现及应用高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

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1、第十三章 电磁感应与电磁波初步4.电磁波的发现及应用导入新课导入新课 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，电磁波是怎样发现的呢？交流讨论一、电磁场1.英国物理学家麦克斯韦在哪些科学家研究成果基础上建立了经典电磁场理论？他们的主要研究成果分别是什么？库仑库仑库仑定律库仑定律安培安培安培定则、分子电流假说等安培定则、分子电流假说等奥斯特奥斯特电流的磁效应电流的磁效应法拉第法拉第电磁感应定律电磁感应定律一、电磁场2.法拉第电磁感应现象说明了变化的磁场能产生感应电流。既然产生了感应电流，一定是有了电场。既然变化的磁场能够产生电

2、场，那么，变化的电场能产生磁场吗？变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。交流讨论一、电磁场3.法拉第电磁感应现象说明了变化的磁场能产生感应电流。如果电路不闭合，就无感应电流产生，那么变化的磁场能产生电场吗？变化的磁场在空间中产生电场，与回路是否闭合无关变化的磁场在空间中产生电场，与回路是否闭合无关。变化的电场和磁场总是相互联系的，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。形成一个不可分割的统一的电磁场。交流讨论1.麦克斯韦电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。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

3、的统一的电磁场。梳理深化一、电磁场【例例1】（多选）如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空（多选）如图所示，有一水平放置、内壁光滑、绝缘的真空 圆形管，半径为圆形管，半径为R，有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于，有一带正电的粒子静止在管内，整个装置处于 竖直向上的磁场中竖直向上的磁场中。要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加的磁场要使带电粒子能沿管做圆周运动，所加的磁场 可能是（可能是（）A匀强磁场匀强磁场 B均匀增加的磁场均匀增加的磁场 C均匀减小的磁场均匀减小的磁场 D不管加什么样的磁场不管加什么样的磁场，都不能使带电粒子绕着管运动都不能使带电粒子绕着管运动一、电磁场巩固提升BC【

4、练习练习1】关于电磁场理论，下列说法中正确的是（关于电磁场理论，下列说法中正确的是（）A在电场的周围空间一定产生磁场在电场的周围空间一定产生磁场 B任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场 C均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场 D变化的电场在周围空间产生磁场变化的电场在周围空间产生磁场一、电磁场D问题1：这张图片上是中国航天员王亚平在天宫一号为中小学生授课，思考一下王亚平授课的视频是怎样传到地面上的？问题2：我们可以用怎样的方法捕捉到电磁波？二、电磁波通过电磁波来传播通过电磁波来传播交流讨论演示电磁波发射与接收的装置

5、问题3：观察下图，分析电磁波是如何产生并传播的？二、电磁波空间某区域中有空间某区域中有周期性变化的电场周期性变化的电场，那么它就在空间，那么它就在空间引起周期性变化的引起周期性变化的磁场磁场；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；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，由近及远地向周围传播。化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播。麦克斯韦预言：麦克斯韦预言：空间可能存在空间可能存在电磁波电磁波。交流讨论电场电场 电场电场 电场电场 电场电场磁场磁场 磁场磁场问题4：手机通话是通过电磁波的发射与接收进行的，请思考并具体说明电磁波能否在介质和真

6、空中传播。二、电磁波电磁波电磁波能能在在介质介质和和真空中传播真空中传播。太空中宇航员之间交流是电磁波实现的，说明太空中宇航员之间交流是电磁波实现的，说明电磁波能在真空中传播。电磁波能在真空中传播。太空中宇航员与地面工作人员交流也是电磁波实太空中宇航员与地面工作人员交流也是电磁波实现的，说明电磁波能在真空、介质中传播。现的，说明电磁波能在真空、介质中传播。交流讨论问题5：哪位科学家证实了电磁波的存在？问题6：麦克斯韦电磁场理论有什么意义？二、电磁波1886年年，德国德国科学家科学家赫兹赫兹通过实验捕捉到了电磁波，通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论证实了麦克斯韦的电磁场理论。为无

7、线电技术的发展开拓了道路。为无线电技术的发展开拓了道路。交流讨论1.电磁场由产生区域向外传播就形成了电磁波。2.电磁波传播的速度等于光速。光是一种电磁波。3.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。二、电磁波梳理深化电场电场 电场电场 电场电场 电场电场磁场磁场 磁场磁场周期性变化的电场周期性变化的电场【例例2】麦克斯韦电磁场理论告诉我们（）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任何变化的电场都要在周围空

8、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周期性变化的电场要在周围空间产生周期性变化的磁场二、电磁波D巩固提升【练习练习2】关于电磁波，下列说法中正确的是（）关于电磁波，下列说法中正确的是（）A变化的磁场不能产生电场变化的磁场不能产生电场 B变化的电场不能产生磁场变化的电场不能产生磁场 C麦克斯韦证实了电磁波的存在麦克斯韦证实了电磁波的存在 D电磁波能在真空中传播电磁波能在真空中传播二、电磁波D三、电磁波谱用用波峰波峰、波谷波谷、波长波长、波速波速、频率频率来描述水波来描述水波。问题1、水波不停地向远方传播，怎样描述水波的传播？c=f，c为光速交流讨论三、电磁波谱各种

9、电磁波各种电磁波频率不同频率不同，应用不同应用不同。问题2、无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线，都是电磁波，它们有什么区别吗？交流讨论1.波的描述：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。2.波速：cf3.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.电磁波的应用：不同电磁波由于具有不同的波长（或频率），因此具有不同的特性和应用。三、电磁波谱梳理深化【例例3】关于电磁波传播速度的表达式关于电磁波传播速度的表达式cf，下列结论中，下列结论中 正确的是（）正确的是（）A电磁波的传播速度与传播介质有关电磁波的

10、传播速度与传播介质有关 B频率越高，传播速度就越大频率越高，传播速度就越大 C发射能量越大，传播速度就越大发射能量越大，传播速度就越大 D波长越长，传播速度就越大波长越长，传播速度就越大三、电磁波谱A巩固提升【练习练习3】新冠病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的新冠病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的 志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查 信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用 体温探检器通过非接触的方法感应人体的体温，体温探检器通过非接触的方法感应人体

11、的体温，以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问 这种体温探检器是利用了哪种电磁波的特性（）这种体温探检器是利用了哪种电磁波的特性（）A.红外线红外线 B.紫外线紫外线 C.X射线射线 D.射线射线三、电磁波谱A四、电磁波的能量电磁波具有能量。电磁波具有能量。紫外灯能杀菌消毒，X光能透过肌肉观察骨骼，这些说明了电磁波怎样的特征？交流讨论1.电磁波具有能量。2.电磁波是一种物质。四、电磁波的能量梳理深化【例例4】下列实例中能证明电磁波具有能量的是下列实例中能证明电磁波具有能量的是_。食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，食物中的水分子在微波

12、的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高。温度升高。光是一种电磁波，光也是传播着的电磁场，光具有能量。光是一种电磁波，光也是传播着的电磁场，光具有能量。我们能通过各种各样的仪器探测到各种电磁波，表明我们能通过各种各样的仪器探测到各种电磁波，表明 电磁波具有能量。电磁波具有能量。四、电磁波的能量 巩固提升【练习练习4】下列有关电磁波谱及其应用的说法中正确的是下列有关电磁波谱及其应用的说法中正确的是_。电磁波按照波长从大到小是无线电波、红外线、可见光、电磁波按照波长从大到小是无线电波、红外线、可见光、紫外线、紫外线、X射线、射线、射线。射线。可见光只是电磁波中的一小部分可见光只是电磁波中的一小部分，

13、可见光不能用来通讯。可见光不能用来通讯。无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播信号的传输。无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播信号的传输。微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输。微波可以用于卫星通信、电视等的信号传输。四、电磁波的能量 五、电磁波通信电磁波携带的信息，既可以有线传播，电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。也可以无线传播。观察移动通信基站图片，思考信息是怎样通过电磁波来传递的？交流讨论1.电磁波可以携带信息传递。2.电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以无线传播。五、电磁波通信梳理深化【例例5】（多选）（多选）目前雷达发射的电磁波频率多在目前雷达发射的电磁波频

14、率多在200MHz至至1000MHz 的范围内的范围内。下列关于雷达和电磁波说法正确的是下列关于雷达和电磁波说法正确的是()A.真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3m至至1.5m之间之间B.电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C.测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和 目标的距离目标的距离D.波长越短的电磁波，反射性能越强波长越短的电磁波，反射性能越强五、电磁波通信巩固提升ACD【练习5】按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过

15、单位面积的电磁辐射能量）不得 超过0.50瓦/米2。若某一小型无线通讯装置的电磁辐射 功率是1瓦，那么在距离该通讯装置 m以外是 符合规定的安全区域（已知球面面积为S4R2）。五、电磁波通信0.4 课堂小结电磁波通信电磁波携带的信息有线传播、无线传播电磁波的能量电磁波具有能量电磁波是一种物质电磁场麦克斯韦电磁场理论电磁波谱波的描述及波速电磁波的分类及应用电磁波电磁波的预言电磁波的证实电磁波的传播电磁波的应用及发现用作无线电通信中继站的人造地球卫星(或对其他星球)，卫星通信系统的空间部分。通讯卫星转发无线电信号，实现卫星通信地球站(含手机终端)之间或地球站与航天器之间又或与其他星球上的人造通信卫

16、星与地球和卫星以及着陆器等的通信(例如鹊桥卫星)。通信卫星像一个国际信使，作为无线电通讯中继站。收集来自地面的各种电磁波承载的信件，然后再投递到另一个地方的用户手里。由于它是站在36000公里的高空，所以它的投递覆盖面特别大，一颗卫星就可以负责 1/3地球表面的通讯。如果在地球静止轨道上均匀地放置三颗通讯卫星，便可以实现除南北极之外的全球通讯。课外拓展通信卫星通信卫星是世界上应用最早、应用最广的卫星之一，美国、俄罗斯和中国等众多国家都发射了通信卫星。当卫星接收到从一个地面站发来的微弱无线电信号后，会自动把它变成大功率信号，然后发到另一个地面站，或传送到另一颗通讯卫星上后，再发到地球另一侧的地面站上，这样，我们就收到了从很远的地方发出的信号。课外拓展通信卫星