高中物理 第十四章 電磁波（第1課時）電磁波的發(fā)現(xiàn) 電磁振蕩課件 新人教版選修34

第1課時電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩 研究學(xué)考把握考情知識內(nèi)容電磁波的發(fā)現(xiàn)考試要求加試a教學(xué)要求1.知道麥克斯韋預(yù)言了電磁波，說出麥克斯韋電磁理論的兩個基本假設(shè)2知道電磁波的傳播不需要介質(zhì)3知道電磁波是橫波，傳播的速度等于光速，光是一種電磁波4知道赫茲用實驗證實了電磁波的存在5了解麥克斯韋、赫茲對電磁學(xué)發(fā)展所做的巨大貢獻(xiàn)6認(rèn)識電磁波和機(jī)械波的區(qū)別7了解電磁波和機(jī)械波的區(qū)別8知道變化的電場與變化的磁場相互激發(fā)產(chǎn)生了電磁波9體會電磁波研究過程中的科學(xué)思想方法說明不要求理解“變化的電場相當(dāng)于一種電流”知識內(nèi)容電磁振蕩考試要求加試c教學(xué)要求1.知道LC振蕩電路的組成，知道振蕩電流是一種交變電流。2知道振蕩過程中電感線圈和電容器的作用。3了解LC振蕩電路的振蕩周期(頻率)與電感 、電容的關(guān)系。4會用傳感器觀察振蕩電流隨時間變化的規(guī)律。5了解振蕩過程中的能量轉(zhuǎn)化及損失情況。6了解電容器極板上電荷量、電路中電流、電壓的變化情況。7會用LC振蕩電路的周期、頻率公式進(jìn)行簡單的計算。說明不要求知道等幅振蕩的概念及等幅振蕩電路補(bǔ)充能量的方法。知識點一電磁波的發(fā)現(xiàn)基 礎(chǔ) 梳 理1偉大的預(yù)言(1)麥克斯韋電磁場理論的基本觀點： 的磁場產(chǎn)生電場， 的電場產(chǎn)生磁場。(2)如果在空間某區(qū)域中有 變化的電場，那么它就在空間引起 變化的磁場；這個 的磁場又引起新的 的電場于是，變化的 和變化的 交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向周圍傳播，形成了 。變化變化變化變化周期性周期性周期性周期性變化變化變化變化電場電場磁場磁場電磁波電磁波2電磁波(1)根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波在真空中傳播時，它的電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度互相 ，而且二者均與波的傳播方向 ，因此電磁波是 。(2)電磁波在真空中傳播的速度等于 ，麥克斯韋指出了光的 本質(zhì)。垂直垂直垂直垂直橫波橫波光速光速c電磁電磁3赫茲的電火花赫茲做了一系列的實驗，觀察到了電磁波的反射、 、 、衍射和偏振等現(xiàn)象。并通過測量證明，電磁波在真空中具有與 相同的速度。這樣，赫茲證實了麥克斯韋關(guān)于光的 ，赫茲在人類歷史上首先捕捉到了 。折射折射干涉干涉光光電磁理論電磁理論電磁波電磁波 即 學(xué) 即 練 關(guān)于電磁場理論，下列說法正確的是 () A在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場 B在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場 C均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場 D周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場 解析根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，只有變化的電場能產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，非均勻變化的電場才產(chǎn)生變化的磁場。 答案D知識點二電磁振蕩基 礎(chǔ) 梳 理1電磁振蕩的產(chǎn)生(1)振蕩電流和振蕩電路振蕩電流：大小和 都做周期性迅速變化的電流。振蕩電流：產(chǎn)生 的電路。最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路。方向方向振蕩電流振蕩電流 (2)電磁振蕩的過程 放電過程：由于線圈的自感作用，放電電流由零逐漸增大，電容器極板上的電荷 ，電容器里的電場逐漸減弱，線圈的磁場逐漸增強(qiáng)，電場能逐漸轉(zhuǎn)化為 ，振蕩電流逐漸增大，放電完畢，電流達(dá)到最大，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能。 充電過程：電容器放電完畢后，由于線圈的自感作用，電流保持 逐漸減小，電容器將進(jìn)行 ，線圈的磁場逐漸減弱，電容器里的電場逐漸增強(qiáng)，磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能，振蕩電流逐漸減小，充電完畢，電流減小為零，磁場能全部轉(zhuǎn)化為電場能。 此后，這樣充電和放電的過程反復(fù)進(jìn)行下去。逐漸減少逐漸減少磁場能磁場能原來的方向原來的方向反向充電反向充電周期性變化周期性變化次數(shù)次數(shù)2電磁波和機(jī)械波的區(qū)別(1)二者本質(zhì)不同電磁波是電磁場的傳播，機(jī)械波是質(zhì)點機(jī)械振動的傳播。(2)傳播機(jī)理不同電磁波的傳播機(jī)理是電磁場交替感應(yīng)，機(jī)械波的傳播機(jī)理是質(zhì)點間的機(jī)械作用。(3)電磁波傳播不需要介質(zhì)，而機(jī)械波傳播需要介質(zhì)。(4)電磁波是橫波，機(jī)械波既有橫波又有縱波，甚至有的機(jī)械波同時有橫波和縱波，例如地震波。 【例1】 以下關(guān)于機(jī)械波與電磁波的說法中，正確的是 ()A機(jī)械波和電磁波，本質(zhì)上是一致的B機(jī)械波的波速只與介質(zhì)有關(guān)，而電磁波在介質(zhì)中的波速不僅與介質(zhì)有關(guān)，而且與電磁波的頻率有關(guān)C機(jī)械波可能是縱波，而電磁波必定是橫波D它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象 解析機(jī)械波由振動產(chǎn)生；電磁波由周期性變化的電場(或磁場)產(chǎn)生，機(jī)械波是能量波，傳播需要介質(zhì)，速度由介質(zhì)決定，電磁波是物質(zhì)波，波速由介質(zhì)和自身的頻率共同決定；機(jī)械波有橫波，也有縱波，而電磁波一定是橫波，它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象，故選項B、C、D正確。 答案BCD 要點2電磁振蕩中各物理量的變化情況 如圖1所示圖圖1【例2】 某時刻LC振蕩電路的狀態(tài)如圖2所示，則此時刻()圖2A振蕩電流i在減小B振蕩電流i在增大C電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化D磁場能正在向電場能轉(zhuǎn)化 解析題圖中電容器上極板帶正電荷，圖中給出的振蕩電流方向，說明負(fù)電荷向下極板聚集，所以電容器正在充電，電容器充電的過程中，電流減小，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化，所以A、D選項正確。 答案AD 名師點睛在電磁振蕩中各物理量變化是有規(guī)律的，我們要熟悉各物理量變化的特點，特別抓住關(guān)鍵的電量和電流的變化。電量變大、電場強(qiáng)度、電場能變大；電流則變小，磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場能變小。判斷出充、放電情況是解決問題的關(guān)鍵。1下列說法中正確的是 ()A任何變化的磁場都要在周圍空間產(chǎn)生變化的電場，振蕩磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩電場B任何電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場，振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場C任何變化的電場都要在周圍空間產(chǎn)生磁場，振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場D電場和磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場 解析根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，如果電場(磁場)的變化是均勻的，產(chǎn)生的磁場(電場)是穩(wěn)定的；如果電場(磁場)的變化是不均勻的，產(chǎn)生的磁場(電場)是變化的；振蕩電場(磁場)在周圍空間產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(電場)；周期性變化的電場和周期性變化的磁場總是相互聯(lián)系著，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，即電磁場。故選C。 答案C2用麥克斯韋的電磁場理論判斷，圖中表示電場(或磁場)產(chǎn)生磁場(或電場)的正確圖象是()答案答案C3下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是 ()A電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播B電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度均為3.0108 m/sC電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時，波長將變短D電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象解析電磁波在真空中的傳播速度為光速c3.0108 m/s，且cf，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，但速度、波長會變。電磁波仍具有波的特征，電磁波只有在真空中的速度才為3.0108 m/s，在其他介質(zhì)中的傳播速度小于3.0108 m/s。答案AC4在LC回路中，電容器兩端的電壓隨時間t變化的關(guān)系如圖3所示，則()圖3A在時刻t1，電路中的電流最大B在時刻t2，電路中的磁場能最大C從時刻t2至t3，電路的電場能不斷增大D從時刻t3至t4，電容器的帶電荷量不斷增大 解析電磁振蕩中的物理量可分為兩組：電容器帶電量q，極板間電壓u，電場強(qiáng)度E及電場能為一組；自感線圈中的電流i，磁感應(yīng)強(qiáng)度B及磁場能為一組。同組量的大小變化規(guī)律一致，同增同減同為最大或為零。異組量的大小變化規(guī)律相反，若q、E、u等量按正弦規(guī)律變化，則i、B等量必按余弦規(guī)律變化。 根據(jù)上述分析由題圖可以看出，本題正確選項為A、D。 答案AD