2018-2019高中物理 第2章 電磁感應與電磁場 第4節(jié) 麥克斯韋電磁場理論學案 粵教版選修1 -1.doc

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第四節(jié)　麥克斯韋電磁場理論 學 習 目 標 知 識 脈 絡(luò) 1.知道什么是電磁波．了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想，體會其在物理學發(fā)展中的意義．(重點、難點) 2．了解赫茲證實電磁波存在的實驗，體會實驗驗證在物理理論發(fā)展中的地位和作用. [自 主 預 習探 新 知] [知識梳理] 一、電磁場理論的建立及驗證 1．電磁場理論 英國物理學家麥克斯韋在研究了法拉第電磁感應現(xiàn)象之后，提出了電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系，形成一個不可分割的統(tǒng)一體——電磁場．電場和磁場只是電磁場這個統(tǒng)一體的兩種具體表現(xiàn)形式． 2．電磁波的形成 如果在空間某處產(chǎn)生了變化的電場，就會在空間引起變化的磁場；而這變化的電場和磁場又在較遠的空間引起新的變化的電場和磁場．這個過程反復進行，使變化的電場和磁場由近及遠地向周圍空間傳播出去，形成電磁波． 3．驗證 1888年，德國物理學家赫茲用實驗驗證了電磁波的存在，證明電磁波與光一樣，具有反射、折射、衍射和干涉等波動特性，并發(fā)現(xiàn)電磁波的傳播速度等于光速，證實了光是一種電磁波． 二、電磁場的物質(zhì)性 1．電磁場可以使電荷移動，即可以對電荷做功，這說明電磁場具有能量． 2．俄國物理學家列別捷夫測量到光對被照射物體的壓力，表明電磁場具有與其他物質(zhì)相互作用的屬性．所以說，電磁場是物質(zhì)存在的基本形態(tài)之一． [基礎(chǔ)自測] 1．思考判斷 (1)有電場的空間一定存在磁場，有磁場的空間也一定能產(chǎn)生電場．() (2)均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場．() (3)周期性變化的磁場周圍空間一定產(chǎn)生周期性變化的電場．(√) (4)變化的電場和磁場由近及遠地向四周空間傳播形成電磁波．(√) (5)麥克斯韋用實驗驗證了電磁波的存在．() (6)電磁場是客觀存在的物質(zhì)．(√) [提示]　(1)穩(wěn)恒的電場不產(chǎn)生磁場，穩(wěn)恒的磁場不產(chǎn)生電場． (2)均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場． (5)赫茲用實驗驗證了電磁波的存在． 2．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 D　[根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，只有變化的電場周圍才產(chǎn)生磁場，所以A錯；非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，均勻變化的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，所以B、C錯，故選D.] 3．(多選)關(guān)于電磁場和電磁波，下列說法正確的有(　　) A．電磁波不能在真空中傳播 B．變化的電場一定能產(chǎn)生變化的磁場 C．電磁波在真空中傳播的速度是3108 m/s D．變化的電場和磁場由近及遠地向周圍空間傳播，形成電磁波 CD　[電磁波可以在真空中傳播，A錯誤；均勻變化的電場產(chǎn)生恒定磁場，B錯誤；電磁波在真空中傳播的速度是3108 m/s，C正確；由電磁波的定義可知D正確．] [合 作 探 究攻 重 難] 對麥克斯韋電磁場理論及電磁波的理解 1．麥克斯韋電磁場理論 2．電磁場 如果在空間某處產(chǎn)生了周期性變化的電場，就會在周圍空間引起周期性變化的磁場，而這個周期性變化的磁場又在較遠的空間引起新的周期性變化的電場．變化的電場和變化的磁場相互聯(lián)系，形成了一個不可分割的統(tǒng)一體——電磁場．麥克斯韋電磁場理論中的“均勻變化”指的是在相等的時間內(nèi)磁感應強度或電場強度的變化量相同；“振蕩”是指周期性變化并且變化是不均勻的． 3．電磁波 (1)在真空中電磁波的傳播速度等于光速，光是一種電磁波． (2)電磁場中以電場和磁場的形式貯存著能量——電磁能．電磁波的傳播過程就是能量傳遞的過程． (3)麥克斯韋預言了電磁波，赫茲證實了電磁波的存在，測出了波長和頻率，證實了真空中電磁波的傳播速度等于光速，驗證了電磁波的反射、折射、衍射和干涉等現(xiàn)象． (4)電磁波可以在介質(zhì)中傳播，也可以在真空中傳播．且任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都是3108 m/s. 　(多選)按照麥克斯韋電磁場理論，以下說法中正確的是(　　) A．恒定的電場周圍產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍產(chǎn)生恒定的電場 B．變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場 C．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生均勻變化的電場 D．均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的電場 BD　[對此理論全面正確的理解為：不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場；變化的電場周圍可以產(chǎn)生變化磁場，也可以產(chǎn)生不變化的磁場；均勻變化的電場周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場；周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場．變化的磁場產(chǎn)生電場的規(guī)律與以上類似，故正確答案為B、D.] 均勻變化的電場(磁場)產(chǎn)生恒定的磁場(電場)，不均勻變化的電場(磁場)產(chǎn)生變化的磁場(電場)，周期性變化的電場(磁場)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(電場). [針對訓練] (多選)關(guān)于電磁場理論的敘述正確的是(　　) A．變化的磁場周圍一定存在著電場，與是否有閉合電路無關(guān) B．周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率周期性變化的電場 C．變化的電場和變化的磁場相互關(guān)聯(lián)，形成一個統(tǒng)一的場，即電磁場 D．電場周圍一定存在磁場，磁場周圍一定存在電場 AB　[變化的磁場周圍產(chǎn)生電場， 當電場中有閉合回路時，回路中有電流．若無閉合回路，電場仍然存在，A正確；若形成電磁場必須有周期性變化的電場和磁場，B對，C、D錯．] [當 堂 達 標固 雙 基] 1．關(guān)于電磁場理論，下列說法中正確的是(　　) A．在電場的周圍空間一定產(chǎn)生磁場 B．任何變化的電場周圍空間一定產(chǎn)生變化的磁場 C．均勻變化的電場周圍空間產(chǎn)生變化的磁場 D．振蕩電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場 D　[由麥克斯韋電磁場理論知：不變化的電場周圍不產(chǎn)生磁場，變化的電場周圍一定產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生的磁場性質(zhì)是由電場的變化情況決定的，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場，振蕩的電場產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場，反之亦然，故選項D正確．] 2．下列說法中正確的是(　　) A．電磁場的本質(zhì)是電場 B．電磁場的本質(zhì)是磁場 C．電磁場不具有能量 D．電磁場是周期性變化的電場和磁場交替產(chǎn)生而形成的不可分離的統(tǒng)一體 D　[變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生而在空間中形成電磁場，電磁場具有能量，是一種物質(zhì)，故D選項正確．] 3．(多選)下列關(guān)于電磁波的說法中正確的是(　　) A．只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產(chǎn)生電磁波 B．電磁波傳播需要介質(zhì) C．停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨立存在 D．電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的 CD　[對電磁波的產(chǎn)生機制及傳播途徑要搞清，如果電場(或磁場)是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場(或電場)是恒定的，就不能產(chǎn)生新的電場(或磁場)，也就不能產(chǎn)生電磁波．電磁波不同于機械波，它的傳播不需要介質(zhì)，故應選C、D.]