高中物理人教版选修1-1ppt课件：4.1-4.2电磁波的发现-电磁波谱.pptx

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1、第四章 电磁波及其应用一、电磁波的一、电磁波的发现发现 二二、电磁波谱、电磁波谱读一读辨一辨一、电磁波的发现阅读教材第7779页第一节“电磁波的发现”部分,体会麦克斯韦的电磁场理论及电磁波的发现历程。1.麦克斯韦电磁场理论的两大支柱是什么?答案:(1)变化的磁场产生电场。(2)变化的电场产生磁场。2.麦克斯韦的伟大预言是什么?答案:麦克斯韦根据创立的电磁场理论,预言了电磁波的存在,并且预言了光是一种电磁波。3.赫兹的电火花赫兹用实验证实了电磁波的存在,是人类历史上第一个捕捉到电磁波的人,证明了电磁波与光具有相同的性质,还测得电磁波在真空中与光具有相同的传播速度。读一读辨一辨二、波长、频率和波速

2、阅读教材第8081页“波长、频率和波速”部分,知道波长、频率和波速是描述波的物理量及三者之间的关系。1.描述电磁波的物理量有哪些?它们之间的关系是怎样的?答案:描述电磁波的物理量有波长、波速和频率。它们之间的关系为:波速=波长频率。2.电磁波在真空中传播的速度是多少?答案:电磁波在真空中传播的速度与光速相同,即c=3.00108m/s。3.若某广播电台发射的电磁波波长是400m,它的频率是多少?读一读辨一辨三、电磁波谱阅读教材第8183页“电磁波谱”部分,知道电磁波谱及各种电磁波的特性。1.概念:把电磁波按波长或频率大小的顺序排列起来,就叫电磁波谱。2.成员:按波长由大到小的顺序,它们分别是无

3、线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线。3.比较读一读辨一辨四、电磁波的能量和太阳辐射。阅读教材第83页“电磁波的能量”和第84页“太阳辐射”部分,知道电磁波是一种物质存在。1.电磁波具有能量,电磁波是物质存在的一种形式。2.应用实例微波炉的工作应用了一种电磁波微波。食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动,内能增加,温度升高。3.太阳辐射中含有可见光、红外线、紫外线、X射线、射线、无线电波。4.太阳辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内,其中,波长在黄绿光附近的辐射能量最强。我们的眼睛正好能感受这个区域的辐射。读一读辨一辨1.思考辨析。(1)均匀变化的磁场产生均匀变化的电

4、场。()解析:均匀变化的磁场产生的是稳定的电场。答案:(2)电磁波是一种物质。()解析:电磁波具有能量,我们借助仪器可以探测到许许多多电磁波,所以说电磁波是一种物质存在。答案:(3)电磁波在任何介质中的传播速度都是光速。()解析:波的传播速度与介质有关。只有在真空中,电磁波的传播速度才等于光速。答案:读一读辨一辨2.探究讨论。(1)通过教材第78页图4.1-2,如何理解变化的电场产生磁场?答案:在电容器充、放电过程中,电路中有电流,在电容器内存在变化的电场,由于电流产生磁场,则可推断电容器内的变化电场周围也应产生磁场。(2)教材第82页大家谈中,许多动物可以在夜间“看到”物体,与白天人们看到的

5、物体有何不同?答案:动物在夜间“看到”物体是物体辐射的红外线引起的感官作用,人们白天看到物体是照射到物体上的光线反射引起的感官作用。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二探究一探究一 麦克斯韦的电磁场理论麦克斯韦的电磁场理论麦克斯韦在建立电磁场理论的过程中,提出了什么假设?试总结他采用了哪些物理思想?要点提示麦克斯韦提出了“变化的磁场产生电场”“变化的电场产生磁场”两个开创性的假设。他主要采用了联想、推理、类比,对称等物理思想。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二1.伟大的预言(1)变化的磁场产生电场实验基础:如图所示,在变化的磁场中放一个闭合电路,电路中将会产生感应电流。现象分析:回路中有感应

6、电流产生,一定存在电场,导体中的电荷在电场力作用下发生了定向移动。现象的实质:变化的磁场产生了电场。(2)变化的电场产生磁场问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二2.对麦克斯韦电磁场理论的理解(1)恒定的磁场不产生电场;恒定的电场不产生磁场。(2)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场;均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场。(3)不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场;不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场。特别提示(1)变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,与是否有闭合电路存在无关。(2)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。问题导引名师精讲典例剖

7、析探究一探究二【例题1】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解析:均匀变化的电场产生稳定的磁场,稳定的电场不产生磁场,选项A、B、C错误;周期性变化的电场产生的将是同频率的周期性变化的磁场,选项D正确。答案:D归纳总结理解麦克斯韦电磁场理论的关键。掌握四个关键词:“恒定的”“均匀变化的”“非均匀变化的”“周期性变化的(即振荡的)”,这些都是对时间来说的,是时间的函数。问题导引名师精讲典例剖析探究一探究二变式训练1导学号668240

8、73根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法错误的是()A.变化的电场可产生磁场B.均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场C.振荡电场能够产生振荡磁场D.振荡磁场能够产生振荡电场解析:麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场,而变化的磁场能产生电场;产生的场的形式由原来的场的变化率决定,可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断和确定。可见,均匀变化的电场的变化率恒定,产生不变的磁场,B说法错误,其余说法正确。答案:B探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析探究二探究二 电磁波谱及应用电磁波谱及应用响尾蛇能感知红外线,它能在夜里“看见”东西吗?为什么?“响尾蛇”导弹是一种被动制导(导弹本身不发射电磁波,

9、靠接收目标的电磁辐射来制导)的空对空导弹,是靠探测敌方飞机发动机辐射红外线来攻击目标的。“隐形”飞机能躲过一般的雷达,它能躲过“响尾蛇”导弹吗?要点提示因为一切物体都在不停地向外辐射红外线,所以响尾蛇在夜里能“看见”东西。“隐形”飞机在飞行时同样要向外辐射红外线,所以不能躲过“响尾蛇”导弹。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析1.电磁波谱按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱,叫作电磁波谱。无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线合起来,构成了范围非常广阔的电磁波谱,可见光只是其中很窄的一个波段。如图所示是按波长由大到小(频率由小到大)顺序排列的。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖

10、析2.各种电磁波的共性和个性的比较(1)共性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。都遵守公式v=f,它们在真空中的传播速度都是c=3.0108m/s。它们的传播都不需要介质。它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析(2)个性不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性,波长越长越容易产生干涉、衍射现象,波长越短穿透能力越强(正是这些不同的特性决定了它们不同的用途)。同频率的电磁波,在不同介质中速度不同;不同频率的电磁波,在同一种介质中传播时,频率越大折射率越大,速度越小。用途不同:无线电波用于通信和广播,红外线用

11、于加热和遥感技术,紫外线用于杀菌消毒,X射线应用于医学上的X光照片,射线检查金属部件的缺陷等。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析【例题2】(多选)关于电磁波谱,下列说法中正确的是()A.红外线比红光波长长,它的热作用很强B.X射线就是伦琴射线C.阴极射线是一种频率极高的电磁波D.紫外线的波长比伦琴射线长,它的显著作用是化学作用解析:红外线的波长比可见光长,红外线有较强的热作用,选项A正确。阴极射线是电子流,它与电磁波有着本质不同,电磁波在电场、磁场中不偏转,而阴极射线在电场、磁场中会偏转,电磁波在真空中的速度是3.00108m/s,而阴极射线的速度总是小于3.00108m/s,选项B正确,而

12、选项C错误。由于紫外线的显著作用是化学作用,而伦琴射线的显著作用是穿透作用,故选项D正确。答案:ABD探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析归纳总结电磁波的特点和应用我们不仅要牢记电磁波谱中的不同的电磁波(如红外线、紫外线、X射线、射线)的特点和应用,还要记住电磁波谱中波长、频率的变化规律,如频率越高,波长越短,穿透性越强;频率越低,波长越长,穿透性越弱。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析变式训练2导学号66824074下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上。(1)X光机,;(2)紫外线灯,;(3)理疗医用“神灯”照射伤口,可

13、使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用。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力E.红外线具有显著的热效应探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析解析:(1)X光机是用来透视人的体内器官的,因此需要具有较强穿透力的电磁波,但又不能对人体造成太大伤害,因此采用了穿透能力比较强又不会给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。答案:(1)D(2)C

14、(3)E1 2 3 4 51.(物理学史的考查)第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是()A.赫兹B.爱因斯坦C.麦克斯韦D.法拉第解析:麦克斯韦是第一个提出电磁场理论,预言电磁波存在的物理学家,但用实验作出证明的是赫兹。答案:A1 2 3 4 52.(麦克斯韦电磁场理论)下列说法中符合麦克斯韦电磁场理论的是()A.在电场的周围一定产生磁场B.在磁场的周围一定产生电场C.变化的磁场一定产生电场D.变化的电场一定产生变化的磁场解析:麦克斯韦的电磁场理论:稳定的电场不产生磁场,变化的电场产生磁场,均匀变化的电场产生稳定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁场,所以C项对。答案:C1 2 3 4 53

15、.(电磁场与电磁波)关于电磁场和电磁波的下列说法正确的是()A.周期性变化的电场产生稳定的磁场B.均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C.电磁波在任何物质中传播的速度都是3.00108m/sD.电磁波是一种物质,可在真空中传播解析:周期性变化的电场产生周期性变化的磁场,A项错。均匀变化的磁场产生恒定的电场,B项错。电磁波在真空中的速度是3.00108m/s,C项错。答案:D1 2 3 4 54.(多选)(电磁波谱和各种电磁波的特性)对电磁波谱各波段电磁波的特点或应用,下列说法正确的有()A.利用无线电波可以有效地加热物体或灭菌消毒B.利用红外线可以进行透视人体或金属探伤C.紫外线会伤害人的眼睛和皮肤,但却可以促进人体对钙的吸收D.射线的能量很高,穿透力很强,可以制作刀进行医学治疗手术解析:利用紫外线杀菌消毒,选项A错误。利用X射线进行透视人体或金属探伤,选项B错误。答案:CD1 2 3 4 55.(公式c=f的应用)波长为0.6m的红光,从10m外的交通信号灯传到你的眼睛,大约需要多长时间?它的频率是多少?答案:3.3310-8s51014Hz