高中物理新课标人教版选修3-4 《14．1电磁波的发现》教学课件 （共20张PPT）

(共20张PPT)
第一节 电磁波的发现
为什么能够使用手机通话呢？
学习目标
1．发现电磁波的历史背景，知道麦克斯韦对电磁学的伟大贡献；
2．知道麦克斯韦电磁波理论的主要观点，知道电磁波的概念及通过电磁波体会电磁场的物质性。
3.了解赫兹捕捉电磁波的过程，电磁波的产生在物理学发展史上的伟大意义
4.领会电磁波发现过程中蕴含的科学精神和科学研究方法
演示实验
装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。
——法拉第电磁感应
一、麦克斯韦的电磁场理论——伟大的预言
活动1、探索变化的磁场产生电场
麦克斯韦
（J.C.Maxwell,1831—1879)
英国物理学家。
（1）线圈中产生感应电流说明了什么？



（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？

（3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？

（4）若改成恒定的直流电,还有电场吗?

（5）周期性变化的磁场产生怎样的电场？
探究讨论
没有 ！
麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流。
有电场、无电流。
有 ！
同周期变化的
总结：麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关。
既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场能不能够在空间产生磁场？
活动2、探索变化的电场产生磁场
洞察力：麦克斯韦确信自然规律的统一性与和谐性，相信电场和磁场的对称美．
大胆的假说：变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场。
现象：变化的电场周围小磁针发生摆动
观察
结论：变化的电场产生变化的磁场
的电场不产生磁场
的磁场不产生电场
的电场在周围空间产生 的磁场
的磁场在周围空间产生 的电场
的电场产生 的磁场
的磁场产生 的电场

麦克斯韦电磁场理论的理解:
恒定
恒定
均匀变化
恒定
均匀变化
恒定
周期性变化
周期性变化
同周期性变化
同周期性变化
麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中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新的周期性变化的电场……。可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。
二、空间存在电磁波——划时代的里程碑
1、电磁场的预言
（1）变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地传播。这种变化的电磁场在空间以一定的速度传播的过程叫做电磁波。
（2）电磁波与机械波不同，不需要介质，可以在真空中传播。电磁波的速度等于光速！在任一位置上（或任一时刻）E、B、v三矢量相互垂直。电磁波是横波。
2、存在电磁波
麦克斯韦英年早逝，没有见到科学实验对电磁场理论的证明。把天才的预言变成世人公认的真理，这是赫兹的功劳。
三、电磁波的证实——赫兹的电火花
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了火花。
赫兹的电火花
现象解释：
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，立刻产生一个交变电磁场，形成电磁波在空间传播，经过导线环时激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。
实验结论：证明电磁波存在，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。
一、 麦克斯韦电磁场理论
1．变化的磁场产生电场
2．变化的电场产生磁场
3．电磁场→传播→电磁波
4、电磁波不需介质，以光速传播。

二、赫兹证实：
电磁场、电磁波的存在。
四、这节课我们学到了什么？
课堂练习和课外作业
课堂练习： P77问题与练习 1-3

课外作业： 自制无线话筒
1．根据麦克斯韦电磁理论，下列说法中正确的是

（ ）
A．变化的电场一定产生变化的磁场
B．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
C．稳定的电场一定产生稳定的磁场
D．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场。
D
【练习】
2.下列说法正确的是( )
A.恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场
B.稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场
C.均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定
的磁场
D.均匀变化的电场和磁场相互激发，形成由
近及远的电磁波
AC
3.当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将( )
A.减小 B.增大
C.不变 D.减小、增大和不变均有可能

4.关于电磁波的传播速度，以下叙述正确的是( )
A.波长越长，传播速度越快
B.频率越高，传播速度越快
C.发射量越大，传播速度越快
D.所有电磁波在真空中的传播速度都一样大
C
D