高中物理选修 3-4 课件
第一节 电磁波
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课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练
课标定位
知能优化训练 第
一 节 电 磁 波
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• ● 知识导航
• 生活中的许多现象表明，我们周围存在着电磁波
，如电话机、手机、通讯卫星等工具的信息传播 都是靠电磁波进行传递的，电磁波的存在，使当
“ ”
代人 顺风耳，千里眼 的梦想成为了现实．
• 本章主要对电磁波的发现及应用做了详细的介绍
．第一节介绍电磁理论的提出及产生，从此，人 类的生活进入了一个新的时代；第二节讲电磁振 荡及 LC 电路的周期及频率，让我们了解电磁波 产生的原理；第三、四节讲电磁波在社会生活、
科技等领域中的应用．
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• 本章的重点是电磁振荡，难点和核心是麦
克斯韦的电磁场理论．
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• ● 学法指导
• 本章是电磁学部分的基础应用，且本章所讲多为 理论知识，理解起来较为繁琐，在学习时，一定 要与机械振动、机械波对应地进行比较，注意它 们的共性和区别，要学习麦克斯韦在建立电磁场 理论的过程中，根据电与磁的对称性，跟变化的 磁场产生电场类比，提出变化的电场产生磁场这 一科学预言的研究方法．另外我们还应从实际应 用中多加学习、多加了解电磁波．
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• ● 考纲须知
内 容 要求 变化的磁场产生电场，变化的电
场产生磁场，电磁波及其传播 Ⅰ
电磁波的产生、发射和接收 Ⅰ
电磁波谱 Ⅰ
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※ 了解电与磁的关系，知道 电磁波的概念
※ 知道电磁波的产生条件和 传播速度
※ 了解电磁波的发现过程和 物理学史
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• 当我们看到东方明珠电视塔、卫星接收天 线、从电视中欣赏到 “ 神舟 ” 七号飞船的发 射过程和 “ 嫦娥一号 ” 传回的月球高清晰度 图片，以及用手机同远方的亲友通话时，
我们都会感到电磁波的神奇！你是否知道
电磁波是怎样发现的？
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• 1 ． 1886 年，人类第一次主动地发射、接收 ．
• 2 ．麦克斯韦电磁理论为： ；
，电磁波在真空的传播速度为 ， 电磁波的传播不需 ．
• 3 ． 1866 年， 用实验证明了麦克斯韦预言的 正确性，第一次发现了 ．他还通过实验观察到
了电磁波的 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 .
电磁波 变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场 光速
介质
赫兹 电磁波
反射、折射、干涉、偏振 速度 c
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• (1) 电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场．
• (2) 电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场．
• (3) 麦克斯韦电磁波理论的理解
• ① 恒定的电场不产生磁场．
• ② 恒定的磁场不产生电场．
• ③ 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场．
• ④ 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场．
• ⑤ 振荡电场产生同频率的振荡磁场．
• ⑥ 振荡磁场产生同频率的振荡电场．
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• (4)
电磁场
•
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．
•
特别提醒：
•
① 变化的磁场周围产生电场，是一 种普遍存 在的现象，跟闭合电路是否存在无关．
•
② 在变化的磁场中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．
•
③ 有单独存在的静电场，也有单独存在的静
磁场，但没有静止的电磁场．
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• 实 验装置 如图所 示 ，当 穿 过 螺 线 管 的磁场
随 时 间 变化时， 上面 的线 圈 中产生感应电
流，使灯泡发光．
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• 讨论：①如果用 不导电的塑料线绕制线圈
，线圈中还有电流、电场吗？
• ② 想像线圈不存在时，线圈所在处的空间 还有电场吗？
• 答案：① 有电场，无电流 ②有
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• (1) 电磁波的产生
• 变化的电场和变化的磁场总是交替产生，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．
• (2) 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 随时间做正弦规律变化， E 与 B 彼此垂直且 与传播方向垂直．
• ② 电磁波的传播不需要介质，在真空中的电磁 波的传播速度跟光速相同，即 c ＝ 3.00×108m/s.
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• ③
电磁波具有 波的共性，能产生
干涉、
衍射 等现象．电磁波与物质相互作用时，能发生反 射、吸收、折射等现象．
• (3)
电磁波的波速、波长与频率的关系
• 说明：①同一种电磁波在不同介质中传播时，
频率不 变
(频率
由波源决定
)，波速、波
长发生改变．在介质中的速度都比真空中速度小．
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• ② 不同电磁波在同一种介质中传播时，传
播速度不同，频率 越高波速越小，频率越
低波速越大．
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• (4)
电磁波的实验证明
• 1886 年
，
赫兹用实
验证明了麦克斯韦预言的
正确性，第一次发现了电磁波．• ① 赫兹的实验装置，如图所示
• ②
实
验现象
：当感应
圈两个
金属球
间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过火花．
• ③
现象分
析：当感应
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．当电磁波到达导线环时，它在导线环中
激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花
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机械波 电磁波
对象 研究力学现象 研究电磁现象 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 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
联系 都具有波的一切特性，例如干涉、衍射、反射、折 射等性质，它们的波速、波长与频率的关系都
是 v ＝ fλ ，都能传播能量 .
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• (2009· 北京 ) 类比是一种有效的学习方法，通过
归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率
．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住 不同之处．某同学对机械波和电磁波进行类比，
总结出下列内容，其中不正确的是 ( )
• A ．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系
，对电磁波也适用
• B ．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
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• C ．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真 空中传播
• D ．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波
• 答案： D
• 解析：电磁波是电磁场传播形成的．在传播过程中 电场的电场强度 E 和磁场的磁感应强度 B 的方向 都与波的传播方向垂直，所以电磁波应为横波．故 选 D.
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• 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的磁场
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• 解析：根据麦克斯韦的电磁场理论，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
• 点评：在理解麦克斯韦的电磁场理论时，要注 意静电场不产生磁场，静磁场也不产生电场．
还要注意根据电场 ( 或磁场 ) 的变化情况来确 定所产生的是什么样的磁场 ( 或电场 ) ．
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• (2010· 湖北黄冈中学高二检测 )
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
• 答案： D
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• 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
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• 答案： ABC
• 点评：电磁波是电磁现象，声波是机械波，是力 学现象，两者都具有波的特性干涉、衍射等，但 它们具有本质的不同，如声波的传播依赖于介质 的存在，但电磁波的传播则不需要介质．
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• 以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是 ( )
• A ．机械波与电磁波，本质上是一致的
• B ．机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质 中的波速，不仅与介质有关，而且与电磁波的频率 有关
• C ．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波
• D ．它们都可发生干涉、衍射现象
• 答案： BCD
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• 解析：机械波与电磁波产生的根源不同．
产生的本质不同， A 错误． B 、 C 、 D 正
确 .
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• ( 物理与日常生活 ) 高压线向远方输送着大量电能
，如果居民的房屋在高压线下边不远处，对人会有 影响吗？
• 解析：高压线中通过的是三相交流电，每相电流都 是按正弦规律变化的交变电流，这就满足了产生电 磁场的条件，如果人长期处在较强电磁场中会受到 电磁场的影响．在变压电站的工作人员都有电磁辐 射费，这也说明电磁辐射对人体会产生不好的作用
．
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• 点评：类似的情况还有手机，手机在通话
时会在人头部形式较强电磁场，这会对人
体健康产生一定影响，手机在接通的那一
瞬间激发的电磁场是很强的，所以最好等
手机接通后才放到耳朵旁边或者使用免提
功能．
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• 手机 A 的号码为 12345670002 ，手机 B 的号码为 1 2345670008 ，手机 A 拨手机 B 时，手机 B 发出响 声并且显示屏上显示 A 的号码为 12345670002. 若 手机 A 置于一透明真空罩中，用手机 B 拨叫手机 A ，则 ( )
• A ．发出响声，并显示 B 的号码为 12345670008
• B ．不发出响声，但显示 B 的号码为 12345670008
• C ．不发出响 声，但显示 B 的号码为 12345670002
• D ．即不发出响 声，也不显示号码
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