4 电磁波的发现及应用 定位·学习目标 1.理解麦克斯韦电磁场理论和电磁波的产生,形成物理观念。 2.通过学习电磁波谱组成的特点及其应用,培养严谨的科学态度。 3.感知电磁波在通信等方面的应用,提升学习物理科学的价值观。 知识点一 电磁场 电磁波 探究新知 1.麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场。 ①在变化的磁场中放入一个闭合电路,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产生了电场。 ②即使在变化的磁场中没有闭合电路,同样会在空间产生电场。 (2)变化的电场产生磁场。 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。 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。 3.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。 (2)电磁波的特点。 ①电磁波可以在真空中传播。 ②电磁波在真空中的传播速度等于光速。 ③麦克斯韦提出了光的电磁理论:光是以波动形式传播的一种电磁振动。 (3)电磁波的波速。 ①电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系是c=λf。 ②电磁波在真空中的速度c=3×108 m/s。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)任何变化的电场都要在周围空间产生变化的磁场。( × ) (2)电磁波的传播不需要介质。( √ ) (3)麦克斯韦证实了电磁波的存在。( × ) 知识点二 电磁波谱 电磁波的能量 电磁波通信 探究新知 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起来,就是电磁波谱。 (2)各种电磁波按波长由长到短排列顺序为: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、电视等的信号传输。 ②红外线:用来加热理疗等。 ③可见光:照亮自然界,也可以用于通信。 ④紫外线:用于消毒。 ⑤X射线:用于诊断病情。 ⑥γ射线:可以摧毁病变的细胞。 2.电磁波的能量 (1)电磁波具有能量,电磁波是物质存在的一种形式。 (2)应用:微波炉加热食物应用了一种电磁波———微波,食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧,内能增加,温度升高。 (3)光是一种电磁波———传播着的电磁场,光具有能量。 3.电磁波通信 (1)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。 (2)电磁波的传输:既可以有线传播,也可以无线传播。 新知检测 [判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”] (1)可见光只是电磁波中的一小部分,可见光不能用来通信。( × ) (2)无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播信号的传输。( √ ) (3)放在红外线区域的温度计升温很慢。( × ) 要点一 对麦克斯韦电磁场理论及电磁波的认识 情境探究 (1)观察上面两幅图,变化的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有区别吗 (2)变化的磁场一定能产生电磁波吗 为什么 答案:(1)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。 (2)不一定。均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场,不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场,如果变化的磁场能产生变化的电场,变化的电场又能产生变化的磁场,才能在周围空间产生电磁波。 要点归纳 1.对麦克斯韦电磁场理论的理解 如何 变化 电场 磁场 恒定 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 均匀 变化 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 非均匀 变化 非均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场 非均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场 周期性 变化 周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场 周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场 2. ... ...
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