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    2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第4章电磁振荡与电磁波第2节电磁场和电磁波课件

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    高中人教版 (2019)1 电磁振荡图文课件ppt

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    这是一份高中人教版 (2019)1 电磁振荡图文课件ppt,共51页。PPT课件主要包含了电磁场,0×108,电磁波,电磁理论,电和磁,基本形式,一个常量,归纳总结等内容,欢迎下载使用。
    一、麦克斯韦电磁理论1.麦克斯韦电磁理论的两个基本假设:(1)变化的磁场能够在周围空间产生_____.(2)变化的电场能够在周围空间产生_____.
    2.电磁场:变化的电场和变化的磁场_____产生,形成不可分割的统一体,称为电磁场.3.电磁波:(1)电磁波的产生:变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及远地传播的,这种变化的_______在空间的传播称为电磁波.
    (2)电磁波的特点.①电磁波是_____,电磁波在空间传播不需要_____.②电磁波的波长、频率、波速的关系:v=____,在真空中,电磁波的速度c=________m/s.(3)电磁波能产生反射、_____、干涉和_____等现象.
    【判一判】(1)变化的电场一定产生变化的磁场. (  )(2)磁场一定可以产生电场,电场也一定可以产生磁场.  (  )(3)同种电磁波在不同介质中传播时,频率不变.  (  )
    提示:(1)×.均匀变化的电场产生的是恒定磁场.(2)×.必须是变化的磁场才可以产生电场,必须是变化的电场才可以产生磁场.(3)√.同一种电磁波在不同介质中传播时频率不变.
    二、赫兹实验1.赫兹实验原理图(如图):
    2.实验现象:当感应线圈两个铜球间有火花时,检波器的两铜球间也有_____产生.3.现象分析:(1)火花在A、B间来回跳动时,在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场,这种电磁场以_______的形式在空间传播.
    (2)当电磁波经过接收线圈时,导致接收线圈产生感应电动势,使接收线圈两球间隙处产生电压,当电压足够高时,两球之间就会产生火花放电现象.
    4.实验结论:赫兹实验证实了_______的存在.5.实验意义:证明了麦克斯韦的预言,为麦克斯韦的_________奠定了坚实的实验基础.
    【想一想】在赫兹实验之前,人们为什么怀疑麦克斯韦的预言?提示:人们既不知道怎样产生电磁波,也不知道怎样接收电磁波,更无法检验麦克斯韦的预言.
    三、麦克斯韦理论在物理发展史上的意义1.统一了人们对电磁和光现象的认识,为_______的利用开辟了理论前景.2.使人们认识到场是物质存在的一种_________,它是客观存在的.3.爱因斯坦根据麦克斯韦理论——光在真空中的速率是_________,与参考系无关,为建立狭义相对论奠定了基础.
    【想一想】真空中电磁波的速度和光速相同吗?提示:真空中电磁波的速度和光速相同,都为3.0×108m/s.
    知识点一 对麦克斯韦电磁场理论的理解和验证思考探究:如图所示是赫兹实验的装置示意图,请问赫兹通过此实验装置证实了什么问题?
    提示:赫兹通过此实验装置证实了麦克斯韦电磁场理论的正确性.
    【归纳总结】1.电磁场的产生:如果在空间某处有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场,这个变化的磁场又在它周围空间产生变化的电场——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.
    2.麦克斯韦电磁场理论的要点:(1)恒定的磁场不会产生电场,同样,恒定的电场也不会产生磁场.(2)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场,同样,均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场.(3)振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡的电场,同样,振荡变化的电场在周围空间产生同频率振荡的磁场.
    3.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)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.
    (2)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.
    【特别提醒】(1)电磁波的产生方面:变化的电场与变化的磁场相互激发由近及远传播就形成了电磁波.(2)电磁波的预言及证实方面:麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹证实了电磁波的存在.
    【典例示范】(多选)下列说法正确的是 (  )A.电荷的周围一定有电场,也一定有磁场B.均匀变化的电场在其周围空间一定产生磁场C.电容器在充、放电时,电路中的电流不能产生磁场D.正弦交变的电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场
    【解题探究】(1)什么样的电场产生磁场?什么样的磁场产生电场?提示:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场.(2)振荡的电场周围产生什么样的磁场?提示:振荡的电场周围产生同频率的磁场.
    【正确解答】选B、D.静止的电荷周围有恒定的电场,不产生磁场,A错误;变化的电场一定产生磁场,B正确;电容器在充、放电时,电路中的电流是振荡电流,可以产生变化的磁场,C错误;振荡的交变电场在其周围空间一定产生同频率交变的磁场,D正确.
    【过关训练】1.某电路中电场强度随时间变化的关系图像如图所示,能发射电磁波的是 (  )
    【解析】选D.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、C图),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,故选项D正确.
    2.(多选)下列关于电磁场的说法中正确的是 (  )A.任何变化的电场都会在周围空间产生变化的磁场B.任何变化的磁场都会在周围空间产生变化的电场C.只有非均匀变化的磁场,才能产生变化的电场D.只有非均匀变化的电场,才能产生变化的磁场
    【解析】选C、D.由麦克斯韦电磁场理论可知,均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,均匀变化的磁场周围产生恒定的电场,非均匀变化的磁场(电场)产生变化的电场(磁场),故选项A、B错误,选项C、D正确.
    3.(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论判断:如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场,下图是表示变化的场产生的另外的场),正确的是(  )
    【解析】选B、C.A图中的上图磁场是稳定的,由麦克斯韦的电磁场理论可知,其周围空间不会产生电场,A图中的下图是错误的;B图中的上图是均匀变化的电场,应该产生稳定的磁场,下图的磁场是稳定的,所以B图正确;C图中的上图是振荡的磁场,它能产生同频率的振荡电场,且相位相差 ,C图是正确的;D图的上图是振荡的电场,在其周围空间产生振荡的磁场,但是下图中的
    图像与上图相比较,相位相差π,故错误.所以只有B、C两图正确.
    【补偿训练】根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法中正确的是(  )A.在电场周围一定存在磁场,在磁场周围一定存在电场B.在变化的电场周围一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围一定产生变化的电场C.在均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D.振荡的电场周围一定产生同频率振荡的磁场
    【解析】选D.根据麦克斯韦电磁场理论可知,只有变化的电场才能产生磁场,只有变化的磁场才能产生电场,选项A错;均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,均匀变化的磁场周围产生恒定的电场,选项B、C错误;振荡的电场周围产生同频率振荡的磁场,选项D正确.
    知识点二 电磁波与机械波的比较思考探究:如图所示,某同学正在回答“神舟十号”航天员王亚平的问题,请问她们的通话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的?为什么?提示:她们的通话是通过电磁波进行的,因为机械波在真空中无法传播.
    【典例示范】(多选)关于电磁波与声波的说法,下列正确的是 (  )A.电磁波是由电磁场发生的区域向远处传播,声波是声源的振动向远处传播B.电磁波的传播不需要介质,声波的传播有时也不需要介质
    C.由空气进入水中传播时,电磁波的传播速度变小,声波的传播速度变大D.由空气进入水中传播时,电磁波的波长不变,声波的波长变小
    【解题探究】(1)电磁波和声波在传播时都需要介质吗?提示:声波靠介质传播,而电磁波不需要介质,可以在真空中传播.(2)声波和电磁波由空气进入水中传播时会发生怎样的变化?提示:频率不变,波长变化,由v=λf可知,波的传播速度变化.
    【正确解答】选A、C.由电磁波和声波的概念可知A正确.因为电磁波可以在真空中传播,而声波属于机械波,它的传播需要介质,在真空中不能传播,故B错.电磁波在空气中的传播速度大于在水中的传播速度,在真空中的传播速度最大;声波在气体、液体、固体中的传播速度依次增大,故C正确.无论是电磁波还是声波,从一种介质进入另一种介质时频率都不变,所以由波长λ=
    及它们在不同介质中的传播速度可知,由空气进入水中时,电磁波的波长变短,声波的波长变长,故D错.
    【过关训练】1.电磁波与机械波具有的共同性质是 (  )A.都是横波        B.都能传输能量C.都能在真空中传播 D.都具有恒定的波速
    【解析】选B.电磁波是横波,但机械波有横波也有纵波,A错误;机械波的传播需要介质,两者在不同介质中波速不同,C、D错误;电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量,B正确.
    2.(多选)比较电磁波和机械波,下列说法正确的是  (  )A.电磁波可以在真空中传播,机械波的传播要依赖于介质B.电磁波在任何介质中传播速率都相同,机械波只在同一种介质中传播速率才相同C.电磁波和机械波都不能产生干涉D.电磁波和机械波都能产生衍射
    【解析】选A、D.电磁波传播时不需要介质,可以在真空中传播,而机械波在传播时需要介质,A正确;机械波的波速只与介质有关,而电磁波的波速与介质和电磁波的频率有关,B错误;电磁波和机械波都属于波,都能发生干涉和衍射现象,C错误,D正确.故选A、D.
    3.甲坐在人民大会堂台前60 m处听报告,乙坐在家里离电视机5 m处听电视转播,已知乙所在处与人民大会堂相距1 000 km,不考虑其他因素,则(空气中声速为340 m/s) (  )A.甲先听到声音B.乙先听到声音C.甲、乙同时听到声音D.不能确定
    【解析】选B.声音传到甲所需时间为t1= =0.176s,传到乙所需时间为t2= =0.018 s.
    【补偿训练】(多选)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
    【解析】选B、C、D.机械波是机械振动在介质中的传播产生的,而电磁波是电磁振荡产生的,产生的本质不同,A错;不同频率的机械波在同一介质中传播速度是相同的,在不同介质中传播速度不同,不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不同,B正确;机械波有横波和纵波之分,而电磁波只有横波这一种形式,C正确;机械波和电磁波虽然本质不同,但有相同的特征,都能发生干涉、衍射现象,D正确.
    【误区警示】理解电磁波与机械波的三点不同(1)电磁波是电磁现象,由电磁振荡产生;机械波是力学现象,由机械振动产生.(2)机械波的传播依赖于介质的存在,但电磁波的传播不需要介质.(3)不同频率的机械波在同一介质中传播速度相同,在不同介质中传播速度不同;不同频率的电磁波在同一介质中传播速度不同.
    【拓展例题】考查内容:对电磁波的理解【典例示范】(多选)下列关于电磁波的叙述,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3.0×108m/sC.电磁波由真空进入介质传播时,波长将变短D.电磁波不能产生干涉、衍射现象

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