13.4《电磁波的发现及应用》学案-2020-2021学年人教版（2019）高中物理必修第三册（word版含答案）

13.4《电磁波的发现及应用》学案
学习目标：
1．了解麦克斯韦电磁场理论的内容。
2．知道电磁波的形成及赫兹的实验结论。
3．知道电磁波在真空中传播速度及波长、频率和波速的关系。
4．了解电磁波谱的组成及各种电磁波的特点、应用。
重点：麦克斯韦电磁场理论
难点：电磁波的特性，波长、波速、频率的关系。
学习过程：
【自学感知】
一、电磁场
1．麦克斯韦的电磁理论：变化的________产生电场，变化的________产生磁场。
2．电磁场：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__________。
二、电磁波
1．麦克斯韦推断：周期性变化的电场在空间引起__________变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的________的电场。
2．麦克斯韦预言：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，形成__________。
3．机械波的传播离不开______，电磁波可以在_____中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“_____”
4．光的电磁理论：光是以波动形式传播的一种________振动，电磁波的速度等于________。
5．赫兹的贡献：1886年德国科学家赫兹通过实验捕捉到了__________，证实了麦克斯韦的__________理论。
三、电磁波谱
1、波的几个概念：在一列水波中，凸起的最高处叫作____；凹下的最低处叫作____。邻近的两个波峰（或波谷）的_____叫作波长。在1s内有多少次波峰（或波谷）通过，波的_____就是多少。用来描述波传播快慢的物理量叫作_____。_____=波长
×
频率
2．电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝______。
3．电磁波在真空中的速度：c＝____________
m/s。
4．电磁波谱：无线电波、红外线、_______、紫外线、X射线、
γ射线，都是电磁波。______只是电磁波中的一小部分。按电磁波的________或频率大小的顺序把它们排列起来，就是电磁波谱。
5．各种电磁波的应用
(1)无线电波中的长波、中波、短波可以用于广播及其他信号的传输，________可以用于卫星通信、电视等的信号传播。
(2)红外线可以用于________理疗，可见光可以用于通信。
(3)紫外线可以________，X射线片可以用于诊断病情，__________可以摧毁病变的细胞。
四、电磁波的能量
1．光是一种电磁波——传播着的__________，光具有能量。
2．电磁波具有能量，电磁波是一种________。
五、电磁波通信
1．电信网、广播电视网和互联网相互渗透、相互兼容，逐步整合成为________的信息通信网络。
2．信息通信都是通过__________来传递的。
3．电磁波携带的信息，既可以有线传播，也可以_______传播。
【探究解惑
】
探究一：对麦克斯韦电磁场理论的理解
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
恒定的电场不产生磁场
恒定的磁场不产生电场
均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场
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
2．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。
【例1】下列有关电磁场理论的说法正确的是(　　)
A．任何变化的磁场都要在空间产生变化的电场
B．任何电场都要在周围空间产生磁场
C．任何变化的电场都要在周围空间产生磁场
D．电场和磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，即电磁场
探究二：对波长、频率与波速之间的关系的理解：
波速＝波长×频率，即v＝λf。
(1)频率由波源决定，与介质无关，波长、波速的大小与介质有关。所以同一电磁波在不同介质中传播时，频率不变，波速、波长发生改变，在介质中的速度都比在真空中速度小。
(2)不同频率的电磁波在同一介质中传播时，传播速度不同。
(3)在真空中传播时，不同频率的电磁波的速度都相同：v＝c。
【例2】(多选)下列关于电磁波的说法中，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3.0×108
m/s
C．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短
D．只要空间中某个区域有变化的电场或变化的磁场，就能产生电磁波
探究三：各种电磁波有哪些共性及个性？
1.共性
(1)它们在本质上都是电磁波,它们的行为遵从相同的规律,各波段之间的区别并没有绝对的意义。
(2)都遵守公式c＝λf,它们在真空中的传播速度都是c＝
3.0×108
m/s
(3)它们的传播都不需要介质。
2.个性
(1)不同电磁波的频率或波长不同,表现出不同的特性。波长越短穿透能力越强。
(2)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,速度越小。
(3)用途不同:无线电波用于通信和广播,红外线用于加热和遥感技术,紫外线用于杀菌消毒,X射线应用于医学上的X光照相,γ射线用于检查金属部件的缺陷,摧毁病变的细胞等。
【例3】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,可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用　　　。?
A.紫外线具有很强的荧光作用
B.紫外线具有杀菌消毒作用
C.X射线具有很强的穿透性
D.红外线具有显著的热效应
【课堂小结】
13.4《电磁波的发现及应用》学案
（答案）
【自学感知】
一、电磁场1．磁场
电场2．电磁场
二、电磁波1．周期性
变化
2．电磁波
3．介质
真空
“激发”
4．电磁
光速
5．电磁波
电磁场
三、电磁波谱
1、波峰
波谷
距离
频率
波速
波速
2．λf
3．3×108
4．可见光
可见光
波长
5．(1)微波
(2)加热
(3)消毒
γ射线
四、电磁波的能量
1．电磁场
2．物质
五、电磁波通信1．统一
2．电磁波
3．无线
【探究解惑
】
【例1】答案:C
解析:根据麦克斯韦理论，均匀变化的磁场在周围空间产生的电场是稳定的，故A错。同理，并不是任何电场都会在周围空间产生磁场，故B错。电场和磁场并不总是相互联系着的，例如，静止电荷周围只有静电场，静止磁体周围只有稳定的磁场。只有变化的电场和变化的磁场才能形成一个不可分离的统一体，即电磁场，故D错。
【例2】答案：
AC
解析：电磁场向外部空间的传播形成了电磁波，电磁波只有在真空中的传播速度才为3.0×108
m/s，在其他介质中的传播时频率不变，速度小于3.0×108
m/s，由c＝λf
可知波长变短，只有交变的电场和磁场才能产生电磁波，A、C正确，B、D错误。
【例3】答案::(1)C　(2)B　(3)D
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的伤害,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C。
(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B。
(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D。
【课堂小结】