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人教版 (2019)必修 第三册4 电磁波的发现及应用多媒体教学ppt课件
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这是一份人教版 (2019)必修 第三册4 电磁波的发现及应用多媒体教学ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了很显然是电磁波，电视塔，移动通信基站，科学回顾，电磁场，变化的磁场产生了电场，电磁波，发展历程，麦克斯韦的电磁场理论，正弦曲线等内容，欢迎下载使用。
天问一号拍摄并传回月地合影照片
7月23日我国天问一号火星探测器在的发射升空，迈出了探索行星和深空的第一步，6天后天问一号探测器在飞离地球约120万公里的时候，回望地球，对地球和月球进行了合影“拍照” ，并传回地球。接下来又陆续传回各种数据。
初中的时候我们就学习过电磁波，电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。
奥斯特首先发现了电流的周围有磁场。
安培进一步做了很多有关电和磁的的研究工作。
法拉第发现了磁生电的方法，并首先提出了力线和场的概念，
英国物理学家麦克斯韦系统地总结了库仑、安培、奥斯特、 法拉第等人对电磁规律的研究成果，再加上他本人的创造性工作，最终建立了经典电磁场理论。
下面我们定性地了解一下麦克斯韦关于电磁场的一些观点。
在变化的磁场中放入一个闭合电路，磁通量发生了变化，电路里会产生电流。
麦克斯韦是这样思考的：线圈中产生了感应电流，一定是因为导线内自由移动的电荷受到了电场力的作用，也就是说闭合的电路中产生了电场.而这个电场的产生一定是因为线圈内的磁场发生了变化的缘故；
他进一步猜想：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。闭合电路只是可以检测到电场的存在而已。
1.变化的磁场产生电场
麦克斯韦认为： 在变化的磁场中闭合电路产生感应电流的实质是变化的磁场产生了电场。
既然变化的磁场能够产生电场，那么，变化的电场能产生磁场吗？
2.变化的电场产生磁场
麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，他相信电场与磁场的对称之美。就像奥斯特发现了“电生磁”现象之后，法拉第又发现了“磁生电”现象一样。
他大胆地假设：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。
3.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。
按照麦克斯韦的猜测，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
到此麦克斯韦并没有停步，而是继续展开思考
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。
如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场。于是， 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。于是一个伟大的预言产生了——空间可能存在电磁波。
1.伟大的预言——空间可能存在电磁波。
我们熟悉声波和水波,声波和水波的传播都需要介质。而电磁波的传播则不需要介质。放在真空罩里手机依然能够接收到信号；天问一号能从遥远的太空在把照片传回地球。这些都说明电磁波的可以在真空中传播。
我们在学习电场和磁场时候就知道，电场和磁场本身就是一种物质，因此电磁波的传播依靠的是电场和磁场的相互“激发”而传播的。
那么，电磁波以多大的速度传播呢？
麦克斯韦推算出一个出人意料的答案：电磁波的传播速度等于光速！根据这个推算，麦克斯韦预言了光是一种电磁波。 麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁场理论。麦克斯韦电磁理论的意义足以跟牛顿力学体系相媲美，它是物理学发展中一个划时代的里程碑。
1 . 伟大的预言——空间可能存在电磁波。
2 . 电磁波的传播速度等于光速； 预言光是一种电磁波。
遗憾的是，麦克斯韦英年早逝，没有看到科学实验对电磁场理论的证实。 把天才的预言变成世人公认的真理的人，是德国科学家赫兹。
1831年6月13日生于苏格兰爱丁堡，1879年11月5日卒于剑桥。
1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。他还通过测量证明，电磁波的传播速度与光速相同。证实了光是一种电磁波。 赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。他的实验为无线电技术的发展开拓了道路，后人为了纪念他，把频率的单位定义为赫兹。
（1857——1894）
3.赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论；
这个实验中电火花其实是变化的电流，它会在周围空间产生电磁波，电磁波以光速向周围空间传播，接收天线接收到了较强的电磁波，氖泡发光。我们捕捉到了电磁波。其实变化的电流无处不在，电磁波也无处不在。 当法拉第提出“力线”和“场”的概念时，它们还仅仅被看作是一种描述电磁力的方法，但是当麦克斯韦提出电磁场理论并被赫兹的实验证实以后，电磁场就像光一样真实了。
请同学们，先阅读必修三p120页的“做一做——捕捉电磁波” 。
教材上的电流表我们用氖泡代替，当氖泡附近有较强的电磁波时，氖泡会发出红光，请同学们仔细观察实验。
① 均匀变化的电场产生稳定的磁场
②周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场
恒定的电场产生磁场吗？？
非均匀变化的电场产生什么样的磁场呢？
对麦克斯韦电磁理论的理解
知识回顾：波长、频率、波速
在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。
那么我们如何描述电磁波呢？
描述波的物理量有波长、频率和波速，初中的时候我们学习过：在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰； 凹下的最低处叫作波谷。相邻的两个波峰 （或波谷） 的距离叫作波长 。
水波不停的向远方传播，描述波传播快慢的物理量叫作波速。
所以波速等于波长乘以频率，这个关系对电磁波同样适用。
1 . 传播规律：c=λ f 真空中：c=3×108m/s
真空中：波长越大，频率越小!
2.按照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。
从左到右，波长从大到小，频率从小到大！
依次为无线电波，红外线、可见光、紫外线、x射线，伽马射线，可见光只是电磁波中的一小部分。不同的电磁波由于具有不同的频率，因此具有不同的特性。
接下来我们看一段视频，了解一下不同电磁波的特点和应用
（3）电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，v和λ变化，v介
c=3×10 8m/s
（5）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。
（4）不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，f越高，v越小；f越低，v越大
（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。 E⊥B ⊥V
通过前面的学习我们知道电磁波无处不在，生活中常常用微波炉、红外烤箱加热或烤制食物，电磁波可以使氖炮发光，阳光使我们变得温暖，这些都说明电磁波具有能量。
虽然除了可见光之外的电磁波我们都看不到，但是它们是真实存在的物质，是场物质，是实物粒子之外的另外一种存在形式。
1 .电磁波具有能量。2 . 电磁波是一种场物质。
我们可以用仪器探测它们的存在。射电望远镜就是利用接收来自遥远天体的电磁波来探测和研究宇宙的，我国天眼FAST是目前世界最大的单口径球面射电望远镜。
阅读p122“电磁波通信”了解电磁波在通信领域的应用。同时思考下面的问题：
5G是什么呢？简单说就是第5代移动通信技术。如果说4G改变生活的话，那么5G将改变社会。这种通信技术未来跟人工智能、大数据紧密结合，会开启一个万物互联的全新时代。我们可以为一头牛、一头羊装上通信装置，可以为一台设备、一座铁塔装上通信装置，可以为一座桥梁、一个隧道装上通信装置，甚至是一草一木、一纸一笔等等，万物互联的场景将逐步走向现实。
我们可以打造智慧农业、智慧城市、智慧交通、智慧医疗等等，万物皆可连，万事皆智慧。 从社会发展层面来说，5G的应用和发展可以将信息转化为行动，给企业，个人和国家创造新的动力，并带来更加丰富的体验和前所未有的经济发展机遇，也许会引发新的工业革命。
赫兹检测到了电磁波，测出电磁波波速等于光速。
麦克斯韦猜想与假设：1.变化的磁场产生电场
例1.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（ ）A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场B、变化的磁场在周围产生变化的电场C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场
均匀变化的磁场（电场）产生恒定的电场（磁场）
例2.关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波B、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象
恒定的磁场，不再继续激发电场，形不成电磁波
例3.任何电磁波在真空中都具有相同的（ ） A、频率 B、波长C、波速 D、能量
天问一号拍摄并传回月地合影照片
7月23日我国天问一号火星探测器在的发射升空，迈出了探索行星和深空的第一步，6天后天问一号探测器在飞离地球约120万公里的时候，回望地球，对地球和月球进行了合影“拍照” ，并传回地球。接下来又陆续传回各种数据。
初中的时候我们就学习过电磁波，电磁波为信息的传递插上了翅膀。广播、电视、移动通信等通信方式，使古代人“顺风耳、千里眼”的梦想变成了现实。
奥斯特首先发现了电流的周围有磁场。
安培进一步做了很多有关电和磁的的研究工作。
法拉第发现了磁生电的方法，并首先提出了力线和场的概念，
英国物理学家麦克斯韦系统地总结了库仑、安培、奥斯特、 法拉第等人对电磁规律的研究成果，再加上他本人的创造性工作，最终建立了经典电磁场理论。
下面我们定性地了解一下麦克斯韦关于电磁场的一些观点。
在变化的磁场中放入一个闭合电路，磁通量发生了变化，电路里会产生电流。
麦克斯韦是这样思考的：线圈中产生了感应电流，一定是因为导线内自由移动的电荷受到了电场力的作用，也就是说闭合的电路中产生了电场.而这个电场的产生一定是因为线圈内的磁场发生了变化的缘故；
他进一步猜想：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。闭合电路只是可以检测到电场的存在而已。
1.变化的磁场产生电场
麦克斯韦认为： 在变化的磁场中闭合电路产生感应电流的实质是变化的磁场产生了电场。
既然变化的磁场能够产生电场，那么，变化的电场能产生磁场吗？
2.变化的电场产生磁场
麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，他相信电场与磁场的对称之美。就像奥斯特发现了“电生磁”现象之后，法拉第又发现了“磁生电”现象一样。
他大胆地假设：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。
3.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。
按照麦克斯韦的猜测，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
到此麦克斯韦并没有停步，而是继续展开思考
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。
如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场。于是， 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。于是一个伟大的预言产生了——空间可能存在电磁波。
1.伟大的预言——空间可能存在电磁波。
我们熟悉声波和水波,声波和水波的传播都需要介质。而电磁波的传播则不需要介质。放在真空罩里手机依然能够接收到信号；天问一号能从遥远的太空在把照片传回地球。这些都说明电磁波的可以在真空中传播。
我们在学习电场和磁场时候就知道，电场和磁场本身就是一种物质，因此电磁波的传播依靠的是电场和磁场的相互“激发”而传播的。
那么，电磁波以多大的速度传播呢？
麦克斯韦推算出一个出人意料的答案：电磁波的传播速度等于光速！根据这个推算，麦克斯韦预言了光是一种电磁波。 麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁场理论。麦克斯韦电磁理论的意义足以跟牛顿力学体系相媲美，它是物理学发展中一个划时代的里程碑。
1 . 伟大的预言——空间可能存在电磁波。
2 . 电磁波的传播速度等于光速； 预言光是一种电磁波。
遗憾的是，麦克斯韦英年早逝，没有看到科学实验对电磁场理论的证实。 把天才的预言变成世人公认的真理的人，是德国科学家赫兹。
1831年6月13日生于苏格兰爱丁堡，1879年11月5日卒于剑桥。
1886年，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论。他还通过测量证明，电磁波的传播速度与光速相同。证实了光是一种电磁波。 赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。他的实验为无线电技术的发展开拓了道路，后人为了纪念他，把频率的单位定义为赫兹。
（1857——1894）
3.赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论；
这个实验中电火花其实是变化的电流，它会在周围空间产生电磁波，电磁波以光速向周围空间传播，接收天线接收到了较强的电磁波，氖泡发光。我们捕捉到了电磁波。其实变化的电流无处不在，电磁波也无处不在。 当法拉第提出“力线”和“场”的概念时，它们还仅仅被看作是一种描述电磁力的方法，但是当麦克斯韦提出电磁场理论并被赫兹的实验证实以后，电磁场就像光一样真实了。
请同学们，先阅读必修三p120页的“做一做——捕捉电磁波” 。
教材上的电流表我们用氖泡代替，当氖泡附近有较强的电磁波时，氖泡会发出红光，请同学们仔细观察实验。
① 均匀变化的电场产生稳定的磁场
②周期性变化的电场产生同频率的振荡磁场
恒定的电场产生磁场吗？？
非均匀变化的电场产生什么样的磁场呢？
对麦克斯韦电磁理论的理解
知识回顾：波长、频率、波速
在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的频率就是多少。
那么我们如何描述电磁波呢？
描述波的物理量有波长、频率和波速，初中的时候我们学习过：在一列水波中，凸起的最高处叫作波峰； 凹下的最低处叫作波谷。相邻的两个波峰 （或波谷） 的距离叫作波长 。
水波不停的向远方传播，描述波传播快慢的物理量叫作波速。
所以波速等于波长乘以频率，这个关系对电磁波同样适用。
1 . 传播规律：c=λ f 真空中：c=3×108m/s
真空中：波长越大，频率越小!
2.按照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。
从左到右，波长从大到小，频率从小到大！
依次为无线电波，红外线、可见光、紫外线、x射线，伽马射线，可见光只是电磁波中的一小部分。不同的电磁波由于具有不同的频率，因此具有不同的特性。
接下来我们看一段视频，了解一下不同电磁波的特点和应用
（3）电磁波的频率由振源决定，同一电磁波在不同介质中传播，v和λ变化，v介
c=3×10 8m/s
（5）电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应和偏振现象。
（4）不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，f越高，v越小；f越低，v越大
（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。 E⊥B ⊥V
通过前面的学习我们知道电磁波无处不在，生活中常常用微波炉、红外烤箱加热或烤制食物，电磁波可以使氖炮发光，阳光使我们变得温暖，这些都说明电磁波具有能量。
虽然除了可见光之外的电磁波我们都看不到，但是它们是真实存在的物质，是场物质，是实物粒子之外的另外一种存在形式。
1 .电磁波具有能量。2 . 电磁波是一种场物质。
我们可以用仪器探测它们的存在。射电望远镜就是利用接收来自遥远天体的电磁波来探测和研究宇宙的，我国天眼FAST是目前世界最大的单口径球面射电望远镜。
阅读p122“电磁波通信”了解电磁波在通信领域的应用。同时思考下面的问题：
5G是什么呢？简单说就是第5代移动通信技术。如果说4G改变生活的话，那么5G将改变社会。这种通信技术未来跟人工智能、大数据紧密结合，会开启一个万物互联的全新时代。我们可以为一头牛、一头羊装上通信装置，可以为一台设备、一座铁塔装上通信装置，可以为一座桥梁、一个隧道装上通信装置，甚至是一草一木、一纸一笔等等，万物互联的场景将逐步走向现实。
我们可以打造智慧农业、智慧城市、智慧交通、智慧医疗等等，万物皆可连，万事皆智慧。 从社会发展层面来说，5G的应用和发展可以将信息转化为行动，给企业，个人和国家创造新的动力，并带来更加丰富的体验和前所未有的经济发展机遇，也许会引发新的工业革命。
赫兹检测到了电磁波，测出电磁波波速等于光速。
麦克斯韦猜想与假设：1.变化的磁场产生电场
例1.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（ ）A、恒定的磁场在周围产生恒定的电场B、变化的磁场在周围产生变化的电场C、均匀变化的磁场在周围产生均匀变化的电场D、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场
均匀变化的磁场（电场）产生恒定的电场（磁场）
例2.关于电磁波，下列说法中正确的是（ ）A、均匀变化的电场和均匀变化的磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波B、振荡电场和振荡磁场互相激发，由产生处向远处传播形成电磁波C、电磁波的振荡电场和振荡磁场方向互相垂直，且与传播方向互相垂直D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象
恒定的磁场，不再继续激发电场，形不成电磁波
例3.任何电磁波在真空中都具有相同的（ ） A、频率 B、波长C、波速 D、能量
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