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人教版（2019）物理必修三
13.4 《电磁波的发现及应用》教学设计
课题 13.4 《电磁波的发现及应用》
教学目标 1.知识与能力目标（1）知道麦克斯韦的电磁场理论（2）知道电磁波是如何形成的（3）知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系（4）知道电磁波谱的组成及各波段的特点、应用2.情感目标通过辨别生活中电磁波的应用，让学生感悟科学对生活的影响
教学重点 知道麦克斯韦的电磁场理论知道电磁波是如何形成的知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系知道电磁波谱的组成及各波段的特点、应用
教学难点 知道电磁波是如何形成的波长、频率和波速的关系
教学过程 1.新课导入我们熟知的手机、雷达、安检机等，都应用了电磁波。那么，电磁波是如何产生的呢？
2.讲解新知2.1 麦克斯韦的电磁场理论变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场基于以上两点，麦克斯韦进一步推断：不均匀变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，形成一个不可分割的统一的电磁场。由近及远地传播 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2.2 .电磁波的产生麦克塞韦预言：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电磁波。 赫兹证实了电磁波的存在，证实了麦克斯韦的电磁场理论。电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。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。电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等现象。2.3.电磁波谱按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，形成电磁波谱。电磁波在真空中的速度：c＝3×108m/s电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝λf同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变。在介质中的速度都比真空中的速度小。不同电磁波在同一种介质中传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大。2.4.电磁波的能量电磁波不仅仅是一种描述方式，而且是真正的物质存在，电磁波具有能量。微波炉加热食物应用了一种电磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高。光是一种电磁波，光具有能量。2.5.电磁波的应用无线电波中的长波、中波、短波用于广播及其他信号的传播微波用于卫星通信、电视等信号传输红外线用来加热理疗可见光让我们看见这个世界，也可用于通信紫外线可以消毒X射线用于诊断病情
3.随堂、课后巩固练习题根据教学过程中的实际效果，对《13.4 电磁波的发现及应用分题型同步练习题》进行选择
板书设计
教学总结及反思
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电磁波的发现及应用
高中物理 / 人教版（2019） / 必修三/第十三章
目 录：
01
学习目标
02
新课导入
03
新课探究
麦克斯韦电磁场理论
电磁波的形成
电磁波谱
波速、波长和波速关系
电磁波的应用
04
课堂小结
05
课堂练习
06
课后作业
01
02
03
知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系
知道麦克斯韦的电磁场理论
知道电磁波是如何形成的
04
知道电磁波谱的组成及各波段的特点、应用
学习目标
我们熟知的手机、雷达、安检机等，都应用了电磁波。那么，电磁波是如何产生的呢？
新课导入
麦克斯韦的电磁场理论
变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场
基于以上两点，麦克斯韦进一步推断：不均匀变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，形成一个不可分割的统一的电磁场。由近及远地传播
新知探究
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
新知探究
电磁波的产生
麦克塞韦预言：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电磁波。
赫兹证实了电磁波的存在，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。
新知探究
电磁波的产生
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。
电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等现象。
新知探究
电磁波谱
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，形成电磁波谱。
电磁波在真空中的速度：c＝3×108m/s
电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝λf
同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变。在介质中的速度都比真空中的速度小。不同电磁波在同一种介质中传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大。
新知探究
电磁波谱
电磁波谱的组成
新知探究
电磁波的能量
电磁波不仅仅是一种描述方式，而且是真正的物质存在，电磁波具有能量。
微波炉加热食物应用了一种电磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高。
光是一种电磁波，光具有能量。
新知探究
电磁波的应用
无线电波中的长波、中波、短波用于广播及其他信号的传播
微波用于卫星通信、电视等信号传输
红外线用来加热理疗
可见光让我们看见这个世界，也可用于通信
紫外线可以消毒
X射线用于诊断病情
新知探究
c＝λf
课堂小结
1.按照麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是（ ）
A．电场一定产生磁场，磁场一定产生电场
B．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
D．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
C
课堂练习
【详解】稳定电场不能产生磁场，稳定磁场不能产生电场，变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，故A、B错误；根据麦克斯韦理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，故C正确；均匀变化电场周围产生稳定的磁场，均匀变化磁场周围产生稳定的电场，故D错误
课堂练习
2．各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是（ ）
A．γ射线、紫外线、可见光、红外线
B．γ射线、红外线、紫外线、可见光
C．紫外线、可见光、红外线、γ射线
D．红外线、可见光、紫外线、γ射线
A
课堂练习
【详解】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线，所以选项A正确
课堂练习
3．电磁波在空气中传播的速度是3×108，某广播电台发射的电磁波频率为1161kHz，其波长最接近于（ ）
A．2.6×102 B．2.6×103
C．2.6×104 D．2.6×105
D
【详解】根据c＝λf得 ，故选D
课堂练习
4．关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（ ）
A．无线电波广泛应用于通信和广播
B．红外线探测器能探测出物体的红外辐射
C．适量的紫外线照射，对人体健康有益
D．因为射线穿透能力不强，不能用来检查金属内部伤痕
D
课堂练习
【详解】无线电波广泛应用于通信和广播，故A不符题意；红外线探测器能探测出物体的红外辐射，故选项B不符题意；适量的紫外线能促使人体合成维生素D，促进钙的吸收，故C不符题意；因为射线穿透能力强，可以用来检查金属内部伤痕，故选项D符合题意
课堂练习
完成《13.4 电磁波的发现及应用分题型同步练习题》
课后作业中小学教育资源及组卷应用平台
13.4 电磁波的发现及应用分题型同步练习
TOC \o "1-2" \h \u HYPERLINK \l _Toc8738 麦克斯韦电磁场理论 1
HYPERLINK \l _Toc30893 电磁波谱 2
HYPERLINK \l _Toc9722 波速、波长、频率的关系 2
HYPERLINK \l _Toc31929 电磁波的应用 3
HYPERLINK \l _Toc18486 综合题组 3
HYPERLINK \l _Toc29569 13.4 电磁波的发现其应用分题型同步练习答案解析 5
麦克斯韦电磁场理论
1．按照麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是（ ）
A．电场一定产生磁场，磁场一定产生电场
B．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
D．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
2．（多选）下列关于电磁场的说法中正确的是（ ）
A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波
B．任何变化的电场周围一定有磁场
C．周期变化电场和周期变化磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场
D．电磁波的理论在先，实践证明在后
3．下列关于电磁场和电磁波的说法中，正确的是：（ ）
A．电场和磁场总是相互联系的，它们统称为电磁场
B．变化的电磁场由发生的区域向远处传播形成电磁波
C．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场
D．电磁波是一种波，声波也是一种波，理论上它们是同种性质的波动
电磁波谱
4．各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是（ ）
A．γ射线、紫外线、可见光、红外线
B．γ射线、红外线、紫外线、可见光
C．紫外线、可见光、红外线、γ射线
D．红外线、可见光、紫外线、γ射线
5．（多选）电磁波按波长大小的顺序把它们排列成谱．如图所示，由电磁波谱可知( )
A．微波是不可见光
B．红外线可以灭菌消毒
C．紫外线的波长比红外线长
D．X射线能穿透物质，可以用来检查生物骨骼结构
波速、波长、频率的关系
6．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了这一预言。电磁波的波长为λ、频率为f、真空中传播速度为c（即光速），则这三个物理量之间关系式正确的是
A．λ=cf B．c=λf C． D．f=cλ
7．电磁波在空气中传播的速度是3×108，某广播电台发射的电磁波频率为1161kHz，其波长最接近于（ ）
A．2.6×102 B．2.6×103
C．2.6×104 D．2.6×105
电磁波的应用
8．关于电磁波的应用，下列说法不正确的是
A．一切动物、墙壁、地面、车辆、飞机等都在不停地发射红外线
B．一切物体都能够发射紫外线，如太阳、弧光灯发出的光中就包含紫外线
C．x射线能使包在黑纸里的照相底片感光
D．射线对人体正常细胞有很强的破坏作用
9．近年来军事行动中，士兵都使用“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为（ ）
A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体
B．一切物体均在不停地辐射红外线
C．一切高温物体均在不停地辐射红外线
D．“红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线
10．关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（ ）
A．无线电波广泛应用于通信和广播
B．红外线探测器能探测出物体的红外辐射
C．适量的紫外线照射，对人体健康有益
D．因为射线穿透能力不强，不能用来检查金属内部伤痕
综合题组
11．关于电磁波，以下说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在
B．磁场一定能产生电场
C．微波炉中的微波属于红外线
D．红外线具有较高的能量，常常利用其灭菌消毒
12．下列现象能说明电磁波具有能量的是
①电磁波能在真空中传播
②微波炉能利用电磁波加热食物
③太阳能热水器能将太阳能转化为内能
④电磁波是纵波，其中电场和磁场的方向处处相互垂直
A．①② B．①③ C．②③ D．③④
13．有关电磁波的说法正确的是（ ）
A．电磁波的传播需要介质
B．科学家法拉第预言电磁波的存在
C．电磁波的传播不需要介质
D．电磁波的传播速度大于光速
14．关于现代通信和电磁波，下列叙述正确的是（ ）
A．光纤通信传输的信息量很大，主要用于无线电广播
B．卫星通信利用人造卫星作为中继站进行通信
C．电磁波的应用对人类有利无害
D．电磁波不能在真空中传播
15．关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是( )
A．电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同
D．遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
13.4 电磁波的发现其应用分题型同步练习答案解析
1 【答案】C
【详解】稳定电场不能产生磁场，稳定磁场不能产生电场，变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，故A、B错误；根据麦克斯韦理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，故C正确；均匀变化电场周围产生稳定的磁场，均匀变化磁场周围产生稳定的电场，故D错误
2 【答案】BCD
【详解】均匀变化的电场或磁场，不会在其周围产生电磁场，也不会有电磁波存在，故A项不合题意；任何变化的电场周围一定有磁场，故B项符合题意；周期变化电场和周期变化磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场，故C项符合题意；麦克斯韦建立电磁波的理论在先，赫兹用实践证明在后，故D项符合题意
3 【答案】B
【详解】根据麦克斯韦电磁场理论知，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，它们统称为电磁场，故A错误；变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，形成电磁场，电磁场由发生区域向远处传播就是电磁波，故B正确；只有变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围才一定产生电场，故C错误；电磁波是一种波，声波也是一种波，它们具有波的共性，但前者是电磁场在空间的传播，后者是机械振动在介质中的传播，不同，故D错误．所以B正确，ACD错误
4 【答案】A
【详解】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线，所以选项A正确
5 【答案】AD
【详解】微波是不可见光，选项A正确；红外线有热作用，紫外线可以灭菌消毒，选项B错误；紫外线的波长比红外线短，选项C错误；X射线能穿透物质，可以用来检查生物骨骼结构，选项D正确；故选AD。
6 【答案】B
【详解】电磁波的波长为λ、频率为f、真空中传播速度为c（即光速），则这三个物理量之间关系式是；或者；或者；故选B。
7 【答案】D
【详解】根据得：，所以收音机接收这个电台时调谐的频率应工作在的频率，故选D
8 【答案】B
【详解】一切物体都在不停地发射红外线，故A正确；紫外线光子能量较高，如果原子处于较低的能级上，可能不能发射紫外线，故B错误；x射线穿透性强，能使包在黑纸里的照相底片感光，故C正确；射线光子的能量大，对人体细胞有很强的破坏作用，故D正确；
9 【答案】B
【详解】一切物体均在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标，从而采取有效的行动。
10 【答案】D
【详解】无线电波广泛应用于通信和广播，故A不符题意；红外线探测器能探测出物体的红外辐射，故选项B不符题意；适量的紫外线能促使人体合成维生素D，促进钙的吸收，故C不符题意；因为射线穿透能力强，可以用来检查金属内部伤痕，故选项D符合题意；
11 【答案】A
【详解】麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，选项A正确； 变化的磁场一定能产生电场，变化的电场能产生磁场，选项B错误；微波炉中的微波不属于红外线，它比红外线的波长较长，选项C错误；紫外线具有较高的能量，常常利用其灭菌消毒，选项D错误；故选A。
12 【答案】C
【详解】①电磁波能在真空中传播，则说明自身也是一种物质，不能体现能量，故①错误；
②微波炉能利用电磁波加热食物，则说明电磁波具有能量，，故②正确；
③太阳能热水器能将太阳能转化为内能，从而体现电磁波具有能量，故③正确；
④电磁波是纵波，其中电场和磁场的方向处处相互垂直，但不能体现能量，故④错误
13 【答案】C
【详解】电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质吗故A错误，C正确．B、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了光波就是电磁波，故B错误．D、光波就是电磁波，在真空中电磁波的传播速度等于光速，故D错误．故选C．
14 【答案】B
【详解】光纤通信是以光通信，需要用到光导纤维，不是无线传播，A错误．B、由于微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，同时在传输过程中信号存在衰减等，因此人类用通信卫星作中继站，B正确．C、电磁波的种类很多，长期被一些射线或微波照射会对人体产生危害，C错误．D、电磁波的传播不需要介质，能在真空中传播，D错误．故选B
15 【答案】B
【详解】试题分析：电磁波可以传递信息，声波也能传递信息，故选项A错误；手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波，故选项B正确；太阳光中的可见光的传播速度是光速，医院“B超”中的超声波传播速度是声速，二者的大小不相同，故选项C错误；遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长不相同，故选项D错误
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13.4 电磁波的发现及应用
学习目标
（1）知道麦克斯韦的电磁场理论
（2）知道电磁波是如何形成的
（3）知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系
（4）知道电磁波谱的组成及各波段的特点、应用
1.新课导入
我们熟知的手机、雷达、安检机等，都应用了电磁波。那么，电磁波是如何产生的呢？
2.麦克斯韦的电磁场理论
变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场
基于以上两点，麦克斯韦进一步推断：不均匀变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场又会产生变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，形成一个不可分割的统一的电磁场。由近及远地传播
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
3.电磁波的产生
麦克塞韦预言：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电磁波。
赫兹证实了电磁波的存在，证实了麦克斯韦的电磁场理论。
电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。
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。
电磁波也会发生反射、折射、干涉、衍射、和偏振等现象。
4.电磁波谱
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列起来，形成电磁波谱。
电磁波在真空中的速度：c＝3×108m/s
电磁波的波速c与波长λ、频率f的关系：c＝λf
同一种电磁波在不同介质中传播时，频率不变(频率由波源决定)，波速、波长发生改变。在介质中的速度都比真空中的速度小。不同电磁波在同一种介质中传播时，传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大。
5.电磁波的能量
电磁波不仅仅是一种描述方式，而且是真正的物质存在，电磁波具有能量。
微波炉加热食物应用了一种电磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增加，温度升高。
光是一种电磁波，光具有能量。
6.电磁波的应用
无线电波中的长波、中波、短波用于广播及其他信号的传播
微波用于卫星通信、电视等信号传输
红外线用来加热理疗
可见光让我们看见这个世界，也可用于通信
紫外线可以消毒
X射线用于诊断病情
7.课堂小结
8.随堂练习
1．按照麦克斯韦电磁场理论，以下说法中正确的是（ ）
A．电场一定产生磁场，磁场一定产生电场
B．稳定的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场产生稳定的电场
C．周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
D．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场
【答案】C
【详解】稳定电场不能产生磁场，稳定磁场不能产生电场，变化的电场一定产生磁场，变化的磁场一定产生电场，故A、B错误；根据麦克斯韦理论可知，周期性变化的电场周围产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围产生周期性变化的电场，故C正确；均匀变化电场周围产生稳定的磁场，均匀变化磁场周围产生稳定的电场，故D错误
2．各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是（ ）
A．γ射线、紫外线、可见光、红外线
B．γ射线、红外线、紫外线、可见光
C．紫外线、可见光、红外线、γ射线
D．红外线、可见光、紫外线、γ射线
【答案】A
【详解】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线，所以选项A正确
3．电磁波在空气中传播的速度是3×108，某广播电台发射的电磁波频率为1161kHz，其波长最接近于（ ）
A．2.6×102 B．2.6×103
C．2.6×104 D．2.6×105
【答案】D
【详解】根据得：，所以收音机接收这个电台时调谐的频率应工作在的频率，故选D
4．关于电磁波的应用，下列说法不正确的是（ ）
A．无线电波广泛应用于通信和广播
B．红外线探测器能探测出物体的红外辐射
C．适量的紫外线照射，对人体健康有益
D．因为射线穿透能力不强，不能用来检查金属内部伤痕
【答案】D
【详解】无线电波广泛应用于通信和广播，故A不符题意；红外线探测器能探测出物体的红外辐射，故选项B不符题意；适量的紫外线能促使人体合成维生素D，促进钙的吸收，故C不符题意；因为射线穿透能力强，可以用来检查金属内部伤痕，故选项D符合题意；
9.课后作业
完成《13.4 电磁波的发现及应用分题型同步练习题》
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