2017人教版高中物理选修（1-1）4.1《电磁波的发现》word学案1

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1、4.1电磁波的发现[学习目标定位]　1.理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场及相关推理思维过程.2.了解电磁场在空间传播形成电磁波．知道机械波与电磁波的异同，认识光是以波动形式传播的一种电磁振动.3.了解赫兹捕捉电磁波的过程，及电磁波的产生在物理学发展史上的伟大意义．一、伟大的预言1．变化的磁场产生电场(1)在变化的磁场中如果有闭合的电路，由于穿过电路的磁通量的变化产生了感应电流，表明变化的磁场产生了电场．(2)变化的磁场中如不放闭合电路，也同样要在空间

2、产生电场．2．变化的电场产生磁场如果在空间有变化的电场，那么这个变化的电场也会产生磁场．二、电磁波1．电磁波的产生：如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化电场和磁场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播．电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波．2．电磁波的特点(1)电磁波可以在真空中传播．(2)电磁波的传播速度等于光速．(3)光在本质上是一种电磁波．三、赫兹的电火花1．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹实验验证了电磁波的存在．2．赫兹实验验证了电磁波与光具

3、有相同的性质，还测得电磁波与光具有相同的传播速度c.一、伟大的预言[问题设计]装置如图1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，思考小灯泡为什么能发光？并阐述麦克斯韦根据法拉第发现的电磁感应现象推理变化的磁场产生电场的思维过程．图1答案　由于交变电流产生的磁场在不断变化，所以穿过线圈的磁通量不断变化，在线圈中产生感应电动势，形成感应电流，小灯泡发光．麦克斯韦从场的观点进一步想到，产生感应电流时，一定是有了促使导体中自由电荷做定向运动的电场．因此，麦克斯韦认为：这个现象的实质是变化的磁场

4、在空间产生了电场．如果在这个空间有一个闭合电路，那么电路中的自由电荷就在这个电场作用下做定向运动，形成电流；即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场，故磁场变化时一定产生电场．[要点提炼]1．电磁场不均匀变化的磁场产生变化的电场，变化的电场又会引起变化的磁场，变化的电场和磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，叫做电磁场．2．两条基本理论(1)变化的磁场在周围空间产生电场；(2)变化的电场也在周围空间产生磁场．3．深化理解(1)恒定的电场不产生磁场，恒定的磁场不产生电场；(2)均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化

5、的电场产生稳定的磁场；(3)振荡的磁场产生同频率振荡的电场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场．[延伸思考]麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，在其两个基本论点的基础上他做了什么推断？答案　变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，麦克斯韦指出，这种电场和磁场的传播是一种波动过程，由此得出空间存在电磁波．二、电磁波[问题设计]关于电磁场和电磁波的理解，有一些同学展开了争论，你支持谁的看法，说出你的理由．同学甲：电磁波的传播不需要介质，声波的传播需要介质．说明两种波是完全不同的，声波传播中的现象，电磁波一定没有．同学乙：电磁波是一种物质．同

6、学丙：麦克斯韦预言电磁波的存在是自己异想天开得到的，没有任何科学依据．同学丁：光是以波动的形式传播的一种电磁振动．答案　乙和丁的看法是对的．电磁波是一种特殊的物质，光是一种电磁波．[要点提炼]1．电磁波的特点电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播，电磁波传递电磁场的能量．在传播过程中，电磁波具有波的一切特性，能发生反射、折射、干涉和衍射等现象．2．电磁波的波速：在真空中任何频率的电磁波的传播速度都跟光速相等，c＝3×108m/s.3．电磁波和机械波的区别和相同点(1)电磁波是横波；机械波有横波和纵波两类．(2)电磁波传播的是电磁能

7、；机械波传播的是机械能．(3)电磁波传播不需要介质(在真空中也能传播)；机械波传播必须有介质．(4)电磁波在介质中传播时，波速既与介质有关也与波的频率有关；而机械波的波速只由介质的性质决定．三、赫兹的电火花[要点提炼]1．实验现象：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．2．原因分析：感应圈两个金属球间产生火花时，产生了一个迅速变化的电磁场，这个电磁场在空间传播，经过导线环时，在导线环中激发出感应电动势，使两小球间产生电压，电压足够高时小球间也产生了火花．3．意义：(1)证实了电磁波的存在和麦克斯韦理论的正确性

8、．(2)证实了电磁波与光有相同的性质，说明了光是一种电磁波．一、麦克斯韦电磁场理论例1　根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是(　　)A．电场周围一定产生磁场，磁场周围也一定产生电场B．变化的电场周围一定产生磁场，变化