1、人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二 4.24.2 电电磁场与电磁波磁场与电磁波人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二目录新知导入第 一 部 分新知探究第 二 部 分新知应用第 三 部 分课堂小结第 四 部 分新知巩固第 五 部 分 电磁振荡电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间电路中的能量有一部分要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎样产生的？中去，那么，这些电磁波是怎样产生的？新知导入新知导入新知导入新知导入1、变化的磁场产生电场、变化的磁场产生电场 装置如图所示，当穿过螺装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随
2、时间变化时，上线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光。引起感应电流使灯泡发光。麦克斯韦认为麦克斯韦认为变化的磁场变化的磁场在线圈中产生在线圈中产生电场电场，正是这种电，正是这种电场场(涡旋电场涡旋电场)在线圈中驱使自由电子做在线圈中驱使自由电子做定向定向的移动，引起了的移动，引起了感应感应电流电流。新新知探究知探究电磁场理论的核心之一电磁场理论的核心之一1.1.变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场 麦克斯韦认为在麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场变化的磁场周围产生电场，是一种，是一种普遍存在的现象普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在
3、无关，跟闭合电路是否存在无关，导体环只是用来导体环只是用来显示显示电电流流的存在的存在。注意：这种电场的电场线是闭合的（注意：这种电场的电场线是闭合的（涡旋电场涡旋电场）这实际上是个这实际上是个假设假设。这。这个假设基于电磁感应现个假设基于电磁感应现象，是很自然的。象，是很自然的。新新知探究知探究均匀变化均匀变化的磁场产生的磁场产生稳定稳定的电场的电场EtOBtO周期性变化的周期性变化的磁场产生磁场产生同频率同频率的的振荡振荡电场电场tBO OEO Ot正弦曲线正弦曲线振荡振荡磁场磁场振荡振荡电场电场E与与B频率相同频率相同不！不！变化的！变化的！新新知探究知探究新新知探究知探究麦克斯韦经过反
4、复思考提出麦克斯韦经过反复思考提出假设：假设：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场在空间产生磁场。既然既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么，变化的电场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能不能够在空间产生磁场？在空间产生磁场？2、变化的、变化的电电场产生场产生磁磁场场新新知探究知探究 均匀变化均匀变化的电场产生的电场产生稳定稳定的磁场的磁场BtOEtO周期性变化的周期性变化的电场产生电场产生同频率同频率的的振荡振荡磁场磁场tEO OBO Ot正弦曲线正弦曲线振荡振荡电电场场振荡振荡
5、磁磁场场B与与E频率相同频率相同不产生！不产生！变化的磁场！变化的磁场！新新知探究知探究新新知探究知探究实验现象实验现象电磁感应现象电磁感应现象假设一：变化的磁场产生电场假设一：变化的磁场产生电场假设二：变化的电场产生磁场假设二：变化的电场产生磁场新新知探究知探究思考与讨论思考与讨论 如果一个变化的电场会产生一个变化的磁场，那么如果一个变化的电场会产生一个变化的磁场，那么下面还要发生什么现象呢？下面还要发生什么现象呢？变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，它们形成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。成一个不可分离的统一场，这就是电磁场。BBEEEE1
6、、电磁电磁场：场：新新知探究知探究恒定的电场不产生磁场恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电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均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁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振荡磁场产生同频率的振荡电场新新知探究知探究非均非均匀变匀变化的化的磁场磁场变化电场变化电
7、场若是均若是均匀变化匀变化稳定稳定磁场磁场不再不再激发激发若非均若非均匀变化匀变化变化变化磁场磁场若是均若是均匀变化匀变化稳定稳定电场电场若非均匀若非均匀变化变化2、电磁波形成示意图：、电磁波形成示意图：激发激发激发激发激发激发激发激发新新知探究知探究3、电磁波的特点：、电磁波的特点：（1 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）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，所以电磁波是横波传播，所以电磁波是横波。波速：波速：v=/T=f EB V 新新知探究知探究4、电磁波的特点：、电磁波的特点：（3 3）电磁波的电磁波的频率由振源决定频率由振源决定，同
8、一电磁波在不同介质中传播，同一电磁波在不同介质中传播，v和和变化，变化，v介介c（2 2）电磁波可以在电磁波可以在真空真空中中传播速度等于光速传播速度等于光速 c=310 8m/s（5 5）电磁波具有波的共性，能发生电磁波具有波的共性，能发生反射、折射、干涉、衍射、多普反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应勒效应和和偏振偏振现象。现象。（6）电磁波有电磁波有能量能量。（4 4）不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，不同电磁波在同一介质中传播，速度不同，f越高，越高，v越小；越小；f越越低，低，v越大越大新新知探究知探究例例1、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（按照麦克斯韦的电磁场理论，
9、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、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、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、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、均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场均匀变化均匀变化的磁场（电场）的磁场（电场）产生产生恒定恒定的电场（磁场）的电场（磁场）D新新知应用知应用例例2、关于电磁波，下列说法中正确的是关于电磁波，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、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
10、播形成电磁波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、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、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向互相垂直D、电磁波能够发生反射、干涉、衍射、偏振现象、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，形不成电磁波恒定的磁场，不再继续激发电场，形不成电磁波BCD横波横波新新知应用知应用变化的电场与变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成变化的电场与变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波电磁
11、波。机械波的传播需要介质机械波的传播需要介质 电磁波靠电和磁的相互电磁波靠电和磁的相互 感应感应 传播，而不传播，而不是靠介质的机械传递。是靠介质的机械传递。新新知探究知探究1机械波与电磁波的共性机械波与电磁波的共性机械波与电磁波是本质上不同的两种波，但它们有共同机械波与电磁波是本质上不同的两种波，但它们有共同的性质：的性质：(1)都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等都具有波的特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等物理现象；物理现象；(2)都满足都满足v/Tf；(3)波从一种介质传播到另一种介质，频率都不变。波从一种介质传播到另一种介质，频率都不变。新新知探究知探究对比内容对比内容电磁
12、波电磁波机械波机械波本质本质 电磁现象电磁现象力学现象力学现象产生机理产生机理由电磁振荡产生由电磁振荡产生由机械振动产生由机械振动产生 周期性变化的量周期性变化的量场强场强E与磁感应强度与磁感应强度B随随时间和空间作周期性变化时间和空间作周期性变化质点的位移质点的位移x、加速度、加速度a随时随时间和空间作周期性变化间和空间作周期性变化波的性质波的性质横波横波既有横波，又有纵波既有横波，又有纵波传播介质传播介质不需要介质，可在真空中不需要介质，可在真空中传播传播只在弹性介质中传播只在弹性介质中传播速度特点速度特点由介质和频率决定由介质和频率决定仅由介质决定仅由介质决定2机械波与电磁波的机械波与电
13、磁波的区别区别新新知探究知探究例例3、比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是（比较电磁波和机械波，下列说法中正确的是（）A、电磁波和机械波都可以在真空中传播、电磁波和机械波都可以在真空中传播B、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式、电磁波和机械波都是传递能量的一种形式C、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象、电磁波和机械波都能产生反射、干涉、衍射、偏振现象D、电磁波和声波都是纵波、电磁波和声波都是纵波机械波只能在机械波只能在介质介质中传播中传播电磁波是电磁波是横波，横波，声波是声波是纵波纵波BC新新知应用知应用麦克斯韦麦克斯韦预言光是电磁波预言光是电磁波 光是按电磁波规律传播的一种
14、电磁振荡光是按电磁波规律传播的一种电磁振荡光是一种光是一种电磁波电磁波。新新知探究知探究赫兹赫兹电火花电火花传播传播火花火花 当与感应圈相连的两个当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速，周围空间出现了迅速变化的电磁场变化的电磁场。这种变化的电磁场。这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播以电磁波的形式在空间传播。当电磁波。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，产生了火花，说明这个导线环接收到了电磁波说明这个导线环接收到了电磁波。新新知探究知探究
15、赫兹用实验证实电磁波的存在赫兹用实验证实电磁波的存在现象：现象：当感应圈两个金属球间有火花跳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，使得导线环中也激发出感应电动势，使得导线环中也产生了火花。产生了火花。新新知探究知探究 微弱的电火花闪烁着麦克斯韦微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉，赫兹向全世界宣告：理论的光辉，赫兹向全世界宣告：电磁波发现了。电磁波发现了。新新知探究知探究捕捉电磁波捕捉电磁波新新知探究知探究生活中电磁波的产生生活中电磁波的产生新新知探究知探究核
16、核 弹弹 爆爆 炸炸新新知探究知探究X X射线照射下的鱼射线照射下的鱼X X射线照射下的手射线照射下的手新新知探究知探究例例4、任何电磁波在真空中都具有相同的（任何电磁波在真空中都具有相同的（）A、频率频率 B、波长波长C、波速波速 D、能量能量C新新知应用知应用1、麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：、麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场电场、变化的电场产生磁场。2、变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。、变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。电电磁场在空间传播磁场在空间传播形成电磁波。形成电磁波。3、赫兹实验的过程及对无线电技术的贡献。、赫兹
17、实验的过程及对无线电技术的贡献。课堂小结课堂小结非均匀非均匀变化磁变化磁场场激发激发变化电场变化电场均均匀匀变变化化激发激发稳稳定定磁磁场场不不在在激激发发若非若非均匀均匀变化变化激发激发变化磁场变化磁场均匀变化均匀变化激发激发稳定电场稳定电场非均匀变化非均匀变化电场和磁场的变化关系电场和磁场的变化关系课堂小结课堂小结1.1.有有四个电路，其中的电场随时间变化的图像分别对应图中的一个，其中四个电路，其中的电场随时间变化的图像分别对应图中的一个，其中能发射电磁波的是（）能发射电磁波的是（）根据根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场可以在空间引起周麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场可以在空
18、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，变化的电场期性变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，从而形成电磁波。而恒定不和磁场交替产生，由近及远地向周围传播，从而形成电磁波。而恒定不变的磁场和随时间均匀变化的电场都不能发射电磁波变的磁场和随时间均匀变化的电场都不能发射电磁波。D D解析：解析：新新知巩固知巩固2.2.关于关于电磁波，下列说法中正确的是（）电磁波，下列说法中正确的是（）A.A.变化变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场的电场一定在周围空间产生变化的磁场B.B.麦克斯韦麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先
19、用实验证实了电磁波的存在首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在C.C.电磁波电磁波的传播速度等于光速的传播速度等于光速C CD.D.各种各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播 变化变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生变化的磁场，空间产生变化的磁场，A A错误错误；麦克斯韦；麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，最先用实验证实了电磁波的存在，B B正确正确；电磁波；电磁波在真空中传播速度等于在真
20、空中传播速度等于光速光速C C，C C错误错误；各种；各种频率的电磁波在真空中传播的速度相同等于光速，频率的电磁波在真空中传播的速度相同等于光速，D D错误错误。B B解析：解析：新新知巩固知巩固3.3.关于关于电磁波，下列说法中正确的是（）电磁波，下列说法中正确的是（）A.A.在在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大真空中，频率越高的电磁波传播速度越大B.B.在在真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大真空中，电磁波的能量越大，传播速度越大C.C.赫兹赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花是因为电磁波在导线环中激发出感实验中导线环的空隙中产生电火花是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势应电动势D.
21、D.只要只要赫兹实验中的电火花一停止，产生的电磁波立即消失赫兹实验中的电火花一停止，产生的电磁波立即消失 在在真空中所有电磁波的传播速度都等于光速，与电磁波的频率、能真空中所有电磁波的传播速度都等于光速，与电磁波的频率、能量大小无关量大小无关，A A、B B错误错误；赫兹；赫兹实验中导线环的空隙中产生电火花，是因实验中导线环的空隙中产生电火花，是因为电磁波在导线环中激发出感应电动势为电磁波在导线环中激发出感应电动势，C C正确正确；当赫兹；当赫兹实验中的电火实验中的电火花停止即发射电路的电磁振荡停止，只是不再产生新的电磁波，但已产花停止即发射电路的电磁振荡停止，只是不再产生新的电磁波，但已产生的电磁波不会立即消失，还会继续传播，故生的电磁波不会立即消失，还会继续传播，故D D错误。错误。C C解析：解析：新新知巩固知巩固人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二 课程结束课程结束人教版高中物理选修二
