高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第3节 初识电磁波及其应用导学案

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第3节 初识电磁波及其应用导学案，共8页。

1．了解电磁波的产生与传播。
2．了解电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。
3. 了解电磁波的危害及防护
【重点】电磁波的产生与传播，理解磁场与电场之间的关联。
一、电磁场和电磁波
1．麦克斯韦电磁理论：
（1）．变化的磁场产生电场
①变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。
②均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场。
（3）振荡的（即周期性变化的）磁场产生同频率的周期性变化的电场，振荡的电场产生同频率的周期性变化的磁场。
2．变化的电场产生磁场
变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是电磁场。
3.电磁波
(1)．定义：交替产生的变化的电场和变化的磁场向周围空间的传播形成电磁波。
(2)．特点：
①电磁波是横波；
②在电磁波中，每处的电场强度和磁感应强度的方向总是相互垂直，且与电磁波的传播方向垂直；电磁波传播示意图如下图。
③电磁波可以在真空中传播，向周围空间传播能量。电磁波在真空中的传播速度c=3。
④德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。
4．电磁波与机械波比较
（1）传播条件：机械波传播需要介质，而电磁波不需要介质。
（2）传播规律：都遵循“”这个关系式；且电磁波也能发生反射、折射、衍射、干涉等现象。
（3）传播本质：机械波传播的是机械能，电磁波传播的是电磁能。
二、电磁波的应用
1.电视
(1)电视信号的发射：
用话筒把声音信号转换成音频电信号，用摄像机把图像信号转换成视频电信号，但音频、视频电信号不能直接发射出去.由载波发生器产生高频电磁波，通过调制器把音频、视频电信号加载到高频电磁波上.最后通过天线把载有音频、视频电信号的电磁波发射出去。
(2)电视信号的接收
接收机收到高频电磁波以后，利用电视机的调谐器选出我们所需要的某一频率的电磁波，再从高频电信号中取出音频、视频电信号，音频电信号经放大后送到扬声器，转换成声音；视频电信号送到显像设备，转换成图像
①.在电视信号发送和接收过程中，各元件所起的作用：
②.视觉暂留，使人观察到电视的活动图像
人眼观察物体时，若将物体移去，眼睛的视神经对物体的印象并不能立即消失，而要延续0.1s的时间，这种生理现象叫做视觉暂留。由于电视每秒传送25张画面，所以人看电视时，前一张画面的印象尚未消失，后一张画面已出现在荧光屏上，从而产生电视图像连续活动的感觉。
2.雷达
(1)构造：雷达一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成
(2)工作原理：利用电磁波遇到障碍物会发生反射的特性来确定目标物体 的位置
(3)特点
①雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端；
②雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段；
③雷达发射的是不连续的无线电波，即脉冲，每次发射时间小于1us，两次发射的时间间隔约为0.1ms；
④障碍物的距离等情况都由显示器直接显示出来。
(4)应用
可以用于探测飞机、导弹等军事目标，也可以用于导航，在天文学上可以用于研究星体，在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云等。
3.移动电话
特点：手持移动电话的体积很小，发射功率不大。它的天线也很简单，灵敏度不高
因此，手机通话时要靠强大的固定无线电台转接。这种固定的无线电台叫做基站。城市高大建筑物上、农村有的山头上，常常可以看到移动通信基站的天线。
4.因特网
因特网是世界上最大的计算机互联网，可以在网上看电影、聊天购物、答查阅各种资料，进行远程教学、远程医疗，也可进行网上会议。
三、电磁污染及防护
1.电磁污染
2.电磁辐射的防护
【例1】下列关于电磁波的叙述中，正确的是( )
A．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B．电磁波在任何介质中的传播速度均为3×108 m/s
C．电磁波由真空进入介质传播时，波长变短
D．电磁波不能产生干涉、衍射现象
【例2】关于电磁场理论的叙述，正确的是( )
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场
C．变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场
D．电场周围一定存在磁场
E．磁场周围一定存在电场
1．关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
B．电磁波在真空和介质中传播速度不相同
C．均匀变化的磁场能够在空间形成电磁波
D．赫兹证明了电磁波的存在
E．电磁波在真空中具有与光相同的速度
2．根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )
A．电场一定能产生磁场，磁场也一定能产生电场
B．变化的电场一定产生磁场
C．稳定的电场也可以产生磁场
D．变化的磁场一定产生电场
E．变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场
3．不能发射电磁波的电场是( )
参考答案
【例1】解析：电磁波是交替产生呈周期性变化的电磁场由发生区域向远处传播而产生，故A项正确；电磁波只有在真空中传播时，其速度为3×108 m/s，故B项不正确；电磁波在传播过程中其频率f不变，由波速公式v＝λf知，由于电磁波在介质中的传播速度比在真空中的传播速度小，所以可得此时波长变短，故C正确；电磁波是一种波，具有波的一切特性，能产生干涉、衍射等现象，故D项不正确．
答案：AC
【例2】
答案：ABC
1．解析：若只有电场和磁场，而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，A、C错；光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B、E正确；赫兹证明了电磁波的存在，D项正确．
答案：BDE
2．解析：根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场和变化的磁场相互联系在一起，形成一个统一的、不可分割的电磁场，E项正确；变化的电场一定产生磁场，稳定的电场不产生磁场，故A、C项错误，B项正确．同理知D正确．
答案：BDE
3．解析：由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B图、C图时)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D图)，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场……如此不断激发，便会形成电磁波．
答案：ABC