2016-2017学年高中物理第2章电磁感应与电磁场第4节麦克斯韦电磁场理论教师用书粤教版选修

第四节麦克斯韦电磁场理论课标解读重点难点1.知道什么是电磁波了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，体会其在物理学发展中的意义.2.了解赫兹证实电磁波存在的实验，体会实验验证在物理理论发展中的地位和作用.1.电磁场理论(重难点)2.电磁波(重点)电磁场理论的建立及验证1.基本知识(1)电磁场理论英国物理学家麦克斯韦在研究了法拉第电磁感应现象之后，提出了电磁场理论：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相互联系，形成一个不可分割的统一体电磁场电场和磁场只是电磁场这个统一体的两种具体表现形式(2)电磁波的形成如果在空间某处产生了变化的电场，就会在空间引起变化的磁场；而这变化的电场和磁场又在较远的空间引起新的变化的电场和磁场这个过程反复进行，使变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播出去，形成电磁波(3)验证1888年，德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在，证明电磁波与光一样，具有反射、折射、衍射和干涉等波动特性，并发现电磁波的传播速度等于光速，证实了光是一种电磁波2思考判断(1)有电场的空间一定存在磁场，有磁场的空间也一定能产生电场()(2)均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场()(3)周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场()3探究交流麦克斯韦在建立电磁场理论的过程中，提出了什么假说？运用了哪些物理思想？【提示】麦克斯韦提出了“变化的磁场产生电场”、“变化的电场产生磁场”两个假说，研究中麦克斯韦采用了联想、推理、类比、对称等物理学的思想方法.电磁场也是物质1.基本知识电磁场可以使电荷移动，即可以对电荷做功，这说明电磁场具有能量俄国物理学家列别捷夫测量到光对被照射物的压力，表明电磁场具有与其他物质相互作用的属性所以说，电磁场是物质存在的基本形态之一2思考判断(1)电磁波具有能量()(2)电磁波的传播必需有介质()3探究交流炎热的夏季，街头树阴下乘凉的人们都悠闲地听着自己喜欢的电台节目，成为现代人们消闲的一道风景这些天人传话一样的声音是怎么来到人们跟前的呢？【提示】由一道电磁波传播到人们跟前的.麦克斯韦电磁场理论【问题导思】1.麦克斯韦电磁场理论的内容是什么？2.电磁场的实质是什么？1麦克斯韦电磁场理论2电磁场如果在空间某处产生了周期性变化的电场，就会在周围空间引起周期性变化的磁场，而这个周期性变化的磁场又在较远的空间引起新的周期性变化的电场变化的电场和变化的磁场相互联系，形成了一个不可分割的统一体电磁场1麦克斯韦电磁场理论中的“均匀变化”指的是在相等的时间内磁感应强度或电场强度的变化量相同；“振荡”是指周期性变化并且变化是不均匀的2恒定的电场不产生磁场；恒定的磁场不产生电场关于电磁场理论，下列说法正确的是()A在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C均匀变化的电场周围一定产生变化的磁场D周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场【审题指导】麦克斯韦电磁场理论的核心是变化的电场(磁场)产生磁场(电场)，稳定的电场(磁场)不产生磁场(电场)【解析】根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围才产生磁场，所以A错；而非均匀变化的电场产生变化的磁场，均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，所以B、C错，故选D.【答案】D1(多选)按照麦克斯韦电磁理论，以下说法中正确的是()A恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场B变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场C均匀变化的电场周围产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场D均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场【解析】对此理论全面正确的理解为：不变化的电场周围不产生磁场；变化的电场周围可以产生变化磁场，也可以产生不变化的磁场；均匀变化的电场周围产生稳定的磁场；周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场变化的磁场产生电场的规律与以上类似，故正确答案为B、D.【答案】BD电磁波的特点【问题导思】1.电磁波的传播速度是多少？2.电磁波的传播需要介质吗？1在真空中电磁波的传播速度等于光速，光是一种电磁波2电磁场中以电场和磁场的形式贮存着能量电磁能电磁波的传播过程就是能量传播的过程3麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，测出了波长和频率，证实了真空中电磁波的传播速度等于光速，验证了电磁波的反射、折射、衍射和干涉等现象4电磁波可以在介质中传播，也可以在真空中传播且任何频率的电磁波在真空中的传播速度都是3108 m/s.(多选)下列关于电磁波的说法中正确的是()A只要电场和磁场发生变化，就能产生电磁波B电磁波传播需要介质C停止发射电磁波，发射出去的电磁波仍能独立存在D电磁波具有能量，电磁波的传播是伴随着能量向外传递的【审题指导】变化的电磁场由近及远向外传播就是电磁波【解析】对电磁波的产生机制及传播途径要搞清，如果电场(或磁场)是均匀变化的，产生的磁场(或电场)是恒定的，就不能产生新的电场(或磁场)，也就不能产生电磁波电磁波不同于机械波，它的传播不需要介质，故应选C、D.【答案】CD2(2015广东学业水平测试)卫星定位系统在日常生活中有广泛的应用，定位时，接收器需要获得卫星发送的信号，卫星发送的是()A声波B电磁波C次声波D机械波【解析】声波、次声波均为机械波，只能在介质中传播，不能在真空中传播，故高空的卫星只能发送可在真空中传播的电磁波，B正确【答案】B【备课资源】未来军事中的电磁技术美国的一份权威杂志曾对未来战争作过一次有趣的预测：下一次世界灾难降临的时候，你可能看不到蘑菇云，除了柴油机，所有引擎都罢工了世界仿佛倒退到200年前，而你却毫发无伤，这就是电磁脉冲武器破坏后的世界电磁武器的能量以输出点为顶点呈锥形向外延伸，在传输过程中不受大气、云雾等影响，能量损失少，并且其作用目标是其有效空间内的所有电子设备，其对于精确定位技术的依赖性不高，因而远比以往电子战中的精确制导炸弹、反辐射导弹更有优势任何电子设备都要在一定的电磁环境下才能工作，而在电磁脉冲辐射超过其阈值时，该电子设备将失去功能，就目前电子设备的防护现状来说，越是数字化、信息化程度高的基础设施，设备越易受到攻击但一般距离上不会危及人员安全，看起来比较人道.1(20136月广东省学业水平考试)火星探测器从火星向地球发回成功着陆的信号，发回的信号属于()A电磁波B声波C超声波D次声波【解析】从火星到地球之间绝大部分空间是真空，没有传播声波的介质，而电磁波的传播不需要介质，所以选项A正确【答案】A2(多选)(2015广东学业水平测试)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的有()A电磁波不能在真空中传播B变化的电场一定能产生变化的磁场C电磁波在真空中传播的速度是3108 m/sD变化的电场和磁场由近及远地向周围空间传播，形成电磁波【解析】电磁波可以在真空中传播，A错误；均匀变化的电场产生恒定磁场，B错误；电磁波在真空中传播的速度是3108 m/s，C正确；由电磁波的定义可知D正确【答案】CD3(多选)以下关于机械波与电磁波的说法中，正确的是()A机械波与电磁波本质上是一致的B机械波的波速只与介质有关，而电磁波在介质中的波速，不仅与介质有关，而且与电磁波的频率有关C机械波和电磁波的传播都离不开介质D它们都可发生干涉、衍射现象【解析】机械波与电磁波产生的根源不同，是由不同的运动形成的，产生的本质也不同，A、C错误B、D正确【答案】BD5