《新教材2023高中物理第四章电磁振荡与电磁波4.2电磁场与电磁波课件新人教版选择性必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材2023高中物理第四章电磁振荡与电磁波4.2电磁场与电磁波课件新人教版选择性必修第二册（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第四四章章电磁振荡与电磁波电磁振荡与电磁波学习目标学习目标1.通过对电磁感应现象实质的分析通过对电磁感应现象实质的分析,了解麦克斯韦的电磁场理论了解麦克斯韦的电磁场理论,理解变化的电场和磁场相互激发形成电磁场理解变化的电场和磁场相互激发形成电磁场,初步了解场的统一初步了解场的统一性与多样性性与多样性,体会物理学对统一性的追求体会物理学对统一性的追求.2.通过对物理史实的研究通过对物理史实的研究,了解电磁波的发现过程及其基本特点了解电磁波的发现过程及其基本特点,通过电磁波理解电磁场的物质性通过电磁波理解电磁场的物质性,体会赫兹实验以及麦克斯韦电体会赫兹实验以及麦克斯韦电磁场理论对物理学发展的重
2、要意义磁场理论对物理学发展的重要意义.3.会从电磁场的物质性与能量传播的观点解释电磁波的发射与接会从电磁场的物质性与能量传播的观点解释电磁波的发射与接收收.领会发现电磁波的过程中所体现的科学精神和科学研究方法领会发现电磁波的过程中所体现的科学精神和科学研究方法.2电磁场与电磁波电磁场与电磁波知识点一知识点一 电磁场电磁场1.麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设麦克斯韦电磁场理论的两个基本假设.(1)变化的磁场产变化的磁场产生生 (如图甲所示如图甲所示).(2)变化的电场产变化的电场产生生 (如图乙所示如图乙所示).甲甲乙乙电场电场磁场磁场2.电磁场电磁场:变化的电场和磁场总是相互联系的变化的电场和
3、磁场总是相互联系的,形成一个不可分形成一个不可分割的统一割的统一的的 .3.如果在空间某区域如果在空间某区域有有 变变化的电场化的电场,就会在周围引起变就会在周围引起变化的磁场化的磁场,变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场的电场和磁场.这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播,形成形成了了 .电磁场电磁场周期性周期性电磁波电磁波知识点二电磁波知识点二电磁波1.理想理想LC振荡电路如图所示振荡电路如图所示,两金属板之间的电场如何变化两金属板之间的电场如何变化?周围是否会形成电磁波周围是否会形成
4、电磁波?答案答案:金属板之间的电场发生周期性变化金属板之间的电场发生周期性变化;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产生周期性变化的磁场,变化的电场和变化的磁场交替产生变化的电场和变化的磁场交替产生,在在周围形成电磁波周围形成电磁波.3.麦麦克克斯斯韦韦从从理理论论上上预预见见,电电磁磁波波在在真真空空中中的的传传播播速速度度等等于于 ,麦克斯韦预言了光是麦克斯韦预言了光是 .电磁波在真空中传播时电磁波在真空中传播时,它它的电场强度的电场强度E与磁感应强度与磁感应强度B ,二者均与电磁波的传播二者均与电磁波的传播方向方向 ,所以电磁波是横波所以电磁波是横波.光速光速c电磁波电磁
5、波互相垂直互相垂直垂直垂直2.电磁波与机械波电磁波与机械波(如声波、水波等如声波、水波等)有什么不同有什么不同?答案答案:机械波的传播离不开介质机械波的传播离不开介质;电磁波可以在真空中传播电磁波可以在真空中传播,因为因为电磁波的传播靠的是电和磁的相互电磁波的传播靠的是电和磁的相互“感应感应”,而不是靠介质的而不是靠介质的机械传递机械传递.4.通通过一系列一系列实验,赫赫兹观察到了察到了电磁波的反射、折射、干磁波的反射、折射、干涉、偏振涉、偏振和和 等等现象象.他他还测得得电磁波在真空中的速度磁波在真空中的速度等于光速等于光速c,证明了明了电磁波与光磁波与光的的 .这样,赫赫兹证实了了麦克斯麦
6、克斯韦的的 理理论.由此由此,人人们认识到物到物质存在两种形存在两种形式式,一种是由原子和分子构成一种是由原子和分子构成的的 ,另一种另一种则是以是以电磁磁场为代表的代表的场.衍射衍射统一性一性电磁磁场实物物小试身手小试身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”,错误的打错误的打“”).).1.变化的电场一定产生变化的磁场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恒定电流周围产生磁场,磁场又产生电场磁场又产生电场.()3.机械波与电磁波机械波与电磁波,本质上是一致的本质上是一致的.()4.均匀变化的电场和磁场互相激发均匀变化的电场和磁
7、场互相激发,形成由近及远传播的电磁形成由近及远传播的电磁波波.()5.电磁波也可以发生反射、折射电磁波也可以发生反射、折射.()6.电磁波和光在真空中传播速度都是电磁波和光在真空中传播速度都是3108 m/s.()7.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.()探究一探究一电磁场电磁场问题情境问题情境变化的磁场产生电场的情形如图甲所示变化的磁场产生电场的情形如图甲所示,变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场的情形如图乙所示的情形如图乙所示.甲甲变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场乙乙变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场1.如果图甲中的磁场不变如果图甲中的磁场不变,那么还会产生电场吗
8、那么还会产生电场吗?图乙中的电场图乙中的电场不变不变,还会产生磁场吗还会产生磁场吗?答案答案:恒定的磁场不产生电场恒定的磁场不产生电场;恒定的电场不产生磁场恒定的电场不产生磁场.2.如果图甲中的磁场均匀变化如果图甲中的磁场均匀变化,那么产生的电场有什么特点那么产生的电场有什么特点?如如果图乙中的电场均匀变化果图乙中的电场均匀变化,那么产生的磁场有什么特点那么产生的磁场有什么特点?答案答案:磁场均匀变化磁场均匀变化,产生的电场恒定产生的电场恒定,该电场不能继续产生磁该电场不能继续产生磁场场;电场均匀变化电场均匀变化,产生的磁场恒定产生的磁场恒定,该磁场不能继续产生电场该磁场不能继续产生电场.3.
9、要使磁场和电场不断交替产生要使磁场和电场不断交替产生,磁场和电场的变化有什么特磁场和电场的变化有什么特点点?电磁场与静电场、静磁场相同吗电磁场与静电场、静磁场相同吗?答案答案:如果磁场和电场周期性变化如果磁场和电场周期性变化,磁场和电场就能交替产生磁场和电场就能交替产生,形成不可分割的统一体即电磁场形成不可分割的统一体即电磁场.电磁场与静电场、静磁场不电磁场与静电场、静磁场不同同,电磁场是动态的电磁场是动态的,并且电场和磁场不可分割并且电场和磁场不可分割;静电场、静磁静电场、静磁场单独存在场单独存在.4.图甲中变化的磁场产生电场图甲中变化的磁场产生电场,产生的电场的电场线与前面学到产生的电场的
10、电场线与前面学到的静电场的电场线有什么不同点的静电场的电场线有什么不同点?答案答案:图甲中的电场线是闭合曲线图甲中的电场线是闭合曲线,而前面学到的静电场的电场而前面学到的静电场的电场线是非闭合曲线线是非闭合曲线.过程建构过程建构1.对麦克斯韦电磁场理论的理解对麦克斯韦电磁场理论的理解.电生磁电生磁磁生电磁生电恒定的电场不产生磁场恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电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均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场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电场在周围空间产生
11、变化的磁场生变化的磁场不均匀变化的磁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电场生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁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振荡磁场产生同频率的振荡电场2.电磁场电磁场.(1)如果在空间某区域有周期性变化的电场如果在空间某区域有周期性变化的电场,那么这个变化的电那么这个变化的电场就在它周围空间引起周期性变化的磁场场就在它周围空间引起周期性变化的磁场;这个变化的磁场又这个变化的磁场又在它周围空间引起变化的电场在它周围空间引起变化的电场于是于是,变化的电场和变化的变化的电场和变化的磁场交替产生磁场交替产生,形成不可分割的统一体形成不可分
12、割的统一体,称为电磁场称为电磁场.(2)电磁场是动态的电磁场是动态的,并且电场和磁场不可分割并且电场和磁场不可分割,磁感线、电场磁感线、电场线都是闭合的曲线线都是闭合的曲线.静电场、静磁场是单独存在的静电场、静磁场是单独存在的,且电场线是且电场线是非闭合曲线非闭合曲线,静止的电场和磁场不是电磁场静止的电场和磁场不是电磁场.【典例【典例1】(多选多选)根据麦克斯韦的电磁场理论根据麦克斯韦的电磁场理论,下列叙述正确下列叙述正确的是的是()A.教室中亮着的日光灯周围空间必有磁场和电场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工作时的电磁打点计时器周围必有磁场
13、和电场C.非均匀变化的电场周围产生变化的磁场非均匀变化的电场周围产生变化的磁场,一定形成电磁波一定形成电磁波D.均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场解析解析:教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器用的教室中亮着的日光灯、工作时的电磁打点计时器用的是交变电流是交变电流,在其周围产生变化的磁场和电场在其周围产生变化的磁场和电场,故选项故选项A、B正正确确.周期性变化的电场产生周期性变化的磁场周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,形成电磁波形成电磁波,故故选项选项C错误错误.均匀变化的电场周围会产生恒定的磁场均匀变化的电场周围会产生恒定的磁场,故选项故
14、选项D错误错误.答案答案:AB探究探究二二 电磁波电磁波问题情境问题情境图甲为图甲为LC振荡电路振荡电路,电路中的能量有一部分要以电磁波的形式电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去辐射到周围空间中去;图乙为做正弦变化的电场或磁场所引起图乙为做正弦变化的电场或磁场所引起的电磁波在某一时刻的图像的电磁波在某一时刻的图像.麦克斯韦根据电磁场理论预言了电麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波的存在磁波的存在.电磁场和电磁波看不见、摸不着电磁场和电磁波看不见、摸不着,赫兹通过图丙所赫兹通过图丙所示实验证实了电磁波的存在示实验证实了电磁波的存在.甲甲乙乙丙丙答案答案:周期性变化的电场和周期性变
15、化的磁场相互周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互“激发激发”,形成形成了电磁波了电磁波;电磁波的传播不需要介质电磁波的传播不需要介质,电磁波在真空中可以传播电磁波在真空中可以传播.2.观察图乙中电场方向、磁场方向、电磁波传播方向三者的关系观察图乙中电场方向、磁场方向、电磁波传播方向三者的关系,你认为电磁波是纵波还是横波你认为电磁波是纵波还是横波?答案答案:电场和磁场的方向均与电磁波的传播方向垂直电场和磁场的方向均与电磁波的传播方向垂直,所以电磁波所以电磁波是横波是横波.1.电磁波是如何产生的电磁波是如何产生的?电磁波的传播是否需要介质电磁波的传播是否需要介质?3.实验中实验中,赫兹看到当感应
16、圈连接的两个金属球间有火花跳过时赫兹看到当感应圈连接的两个金属球间有火花跳过时,导线环两个小球间也跳过了火花导线环两个小球间也跳过了火花.为什么说赫兹通过这个实验为什么说赫兹通过这个实验证实了电磁波的存在证实了电磁波的存在?答案答案:当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时,周围空间周围空间出现了迅速变化的电磁场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在这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播空间传播.当电磁波到达导线环时当电磁波到达导线环时,它在导线环中激发出感应电它在导线环中激发出感应电动势动势,使得导线环连接的两个小球间也产生了火花使得导线环连接的两个小球间也产生了火花,说明这个导说明这个导线环接收到了电磁波线环接收到了电磁波.4.如何理解电磁场是一种物质如何理解电磁场是一种物质?答案答案:根据电磁场理论根据电磁场理论,电磁场的转换就是电场能量和磁场能量电磁场的转换就是电场能量和磁场能量的转换的转换,因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程因而电磁波的发射过程就是辐射能量的过程,传播过程传播过程就是传播能量的过程就是传播能量的过
