2020版高中物理第四章电磁波及其应用第1讲电磁波的发现学案新人教版选修1-1

2019-2020年高中物理第四章电磁波及其应用第一节、电磁波的发现教案新人教版选修1-1教学目标：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同一的电磁场。

2、了解电磁场在空间传播形成电磁波。

3、了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。

体会两位科学家研究物理问题的思想方法。

教学过程：一、伟大的预言说明：法拉第发现电磁感应现象那年，麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生，从小就表现出了惊人的数学和物理天赋，他从小热爱科学，喜欢思考，1854年从剑桥大学毕业后，精心研读了法拉第的著作，法拉第关于“场”和“力线”的思想深深吸引了麦克斯韦，但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点，那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。

因此，这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。

1860年初秋，麦克斯韦特意去拜访法拉第，两人虽然在年龄上相差四十岁，在性情、爱好、特长方面也迥然各异，可是对物质世界的看法却产生了共鸣。

法拉第鼓励麦克斯韦：“你不应停留在数学解释我的观点”，而应该突破它。

说明：麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果，结合了自己的创造性工作，最终建立了经典电磁场理论。

说明：法拉第电磁感应定律告诉我们：闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流，我们知道电荷的定向移动形成电流，为什么会产生感应电流呢？一定是有了感应电场，因此，麦克斯韦认为，这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场，电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动，产生了感应电流。

即使变化的磁场周围没有闭合电路，同样要产生电场。

变化的磁场产生电场，这是一个普遍规律说明：自然规律存在着对称性与和谐性，例如有作用力就有反作用力。

既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场能否产生磁场呢？麦克斯韦大胆地假设，变化的电场能够产生磁场。

问：什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场？（例如通电螺线管中的电流发生变化，那么螺线管内部的磁场要发生变化）说明：根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场能够引起变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场，变化的磁场又引起变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播就形成了电磁波。

课题：4.1电磁波的发现一、教学目标课标内容：理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱会考考纲：电磁波（A）三维目标：知识与技能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同一的电磁场。

了解电磁场在空间传播形成电磁波。

过程与方法了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。

体会两位科学家研究物理问题的思想方法。

情感与价值观通过学习培养科学研究的良好习惯，在科学研究中要大胆猜想，认真思考，为科学发展做出积极贡献。

二、教学重、难点和突破方法教学重点麦克斯韦电磁场理论教学难点电磁场在空间传播形成电磁波三、设计思路本节的知识，对学生而言是比较抽象的，学习起来有一定的难度。

课本以科学探究史实呈现知识，并且围绕这个主旋律。

引导学生多思考，一些难点问题可以引导学生得出结论。

四、教学媒体和教具学案、练习册五、教学流程“自学质疑”1、在法拉第发现电磁感应现象之后，英国物理学家在此基础上不断钻研，最终以一组电磁场方程宣告了完整的电磁场理论的建立。

2、麦克斯韦认为：变化的磁场产生，变化的电场产生，变化的电场和磁场交替产生，由近向远处传播，即产生了。

3、因为电场和磁场本身就是一种物质，所以电磁波可以在中传播，其传播速度为。

4、德国科学家通过实验验证了电磁波的存在，并测得电磁波在真空中与有相同的速度。

“交流展示”1、让1名同学和大家校对预习作业。

2、如果有错误，则同学予以指正。

“互动探究”电磁波与机械波有哪些不同和相同之处？（1）电磁波是横波，机械波有横波和纵波两大类。

（2）电磁波传播不需要介质，机械波传播必须有介质。

“精讲点拨”【例1】麦克斯韦电磁场理论的主要内容是什么？【解析】变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围产生磁场．均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场．这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感应强度（或电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强度（或电场强度）对时间变化率一定．不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场【例2】根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法中错误的是．A、变化的电场可产生磁场B、均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场C、振荡电场能够产生振荡磁场D、振荡磁场能够产生振荡电场【解析】麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，而变化的磁场能产生电场；产生的场的形式由原来的场的变化率决定，可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断，确定．可见，均匀变化的电场的变化率恒定，产生不变的磁场，B说法错误；其余正确．【例3】能否用实验说明电磁波的存在？【解析】赫兹实验能够说明电磁波的存在。

教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第四章电磁波及其应用第1讲电磁波的发现学案新人教版选修1_1撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________[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.2.了解电磁场在空间传播形成电磁波.3.了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献.体会两位科学家研究物理问题的方法.一、伟大的预言1.变化的磁场产生电场(1)在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流.这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场.(2)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. 2.变化的电场产生磁场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.3.麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一.想一想麦克斯韦从什么现象认识到变化的磁场能产生电场？关于“变化的电场能够产生磁场”的观点，他是在什么情况下提出的？答案麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场.麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场有对称之美.他认为：既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么变化的电场也能够在空间产生磁场.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……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.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.(4)光是以波动形式传播的一种电磁振动.想一想空间存在如图4－1－1所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？图4－1－1答案如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故不会产生电磁波.三、赫兹的电火花1.赫兹首先捕捉到电磁波，在以后的一系列实验中，证明了电磁波与光具有相同的性质.他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c.2.赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论.3.赫兹被誉为无线电通信的先驱.后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹.想一想是赫兹预言了电磁波的存在，并用实验证实其存在的吗？答案不是.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在.一、对麦克斯韦电磁场理论的理解1.变化的磁场产生电场如图4－1－2所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关.导体环的作用只是用来显示电流的存在.图4－1－2注意在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的.2.变化的电场产生磁场根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场.(如图4－1－3所示).图4－1－33.小结(1)变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场也在周围空间产生磁场.(2)均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化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.例1 关于电磁场理论的叙述正确的是( )A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场C.变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场答案AB解析变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流.若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C、D错.针对训练1 如图4－1－4所示是某一固定面的磁通量的变化图象，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是( )图4－1－4A.逐渐增强B.逐渐减弱C.不变D.无法确定答案C解析由图象可知，磁场在均匀变化，故在磁场周围产生的电场是稳定不变的.二、对电磁波的理解1.电磁波的形成变化的电场和磁场交替产生，形成电磁场，电磁场由近及远传播，形成电磁波.2.电磁波的特点(1)电磁波是横波.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.(2)电磁波的传播不需要介质.在真空中传播速度等于光速c＝3.00×108 m/s.(3)电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程.(4)电磁波具有波的一切特性，能够发生反射、折射等现象.例2 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.电磁波的传播需要介质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答案CD解析要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是非均匀变化的，所以A选项错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播，B选项错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C选项正确；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量的传播过程，所以D正确.针对训练2 关于电磁波在真空中的传播速度，以下说法正确的是( )A.电磁波的频率越高，传播速度越大B.电磁波的波长越长，传播速度越大C.电磁波的能量越大，传播速度越大D.所有电磁波在真空中的传播速度都相等答案D解析电磁波在真空中的传播速度为光速，与其他因素无关.对麦克斯韦电磁场理论的理解1.关于电磁场理论，下列说法中正确的是( )A.在电场的周围空间一定产生磁场B.任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C.均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场D.振荡电场在周围空间产生变化的磁场答案D解析由麦克斯韦电磁场基本理论知：不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场，产生的磁场性质是由电场的变化情况决定的，均匀变化的电场产生稳定的磁场，不均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场，反之亦然，故选项D正确.2.在空间某处存在一个变化的磁场，则下列说法正确的是( )A.在变化的磁场周围一定能产生变化的电场B.在磁场中放一个闭合线圈，线圈里一定有感应电流C.在磁场中放一个闭合线圈，线圈里不一定有感应电流D.变化的磁场周围产生电场，跟闭合线圈的存在与否无关答案CD解析均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，A错；在磁场中放置一个闭合线圈，如果穿过线圈的磁通量没有变化，则不会产生感应电动势，也就不会有感应电流，B错，C对；变化的磁场周围一定产生电场，与是否存在线圈无关，D对.对电磁波的理解3.关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是( )A.均匀变化的电场在它周围空间产生电磁波B.电磁波必须依赖于介质传播C.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直D.只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波答案CD解析均匀变化的电场在它周围产生稳定的磁场，由电磁场理论知，稳定的磁场不再产生电场，所以不能形成电磁波，故A项错；电磁波是周期性变化的电场与磁场的交替激发，所以传播不需要介质，B项错.4.对于声波和电磁波的比较，下面说法中正确的是( )A.它们都能发生反射现象B.声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的C.光是一种电磁波，B超利用的是超声波D.它们都能在真空中传播答案ABC解析声波和电磁波都属于波，所以它们都具有波的共性，能发生反射现象，故选项A正确；但它们产生的机理不同，声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故选项B正确；光是一种电磁波，B超利用的是超声波，故选项C正确；电磁波既能在介质中传播又能在真空中传播，而声波只能在介质中传播，故选项D错误.(时间：60分钟)题组一、对麦克斯韦电磁场理论的理解1.下列说法中，正确的有( )A.最早发现电和磁有密切联系的科学家是奥斯特B.电磁感应现象是法拉第发现的C.建立完整的电磁场理论的科学家是麦克斯韦D.最早预见到有电磁波存在的科学家是赫兹答案ABC解析最早预见到有电磁波的科学家是麦克斯韦，赫兹用实验证明了电磁波的存在，D项不正确；由物理学史的知识可知，其他三项都是正确的.2.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法正确的是( )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答案BD解析麦克斯韦的电磁场理论的核心内容是：变化的电场周围产生磁场；变化的磁场周围产生电场.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，由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.3.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，变化的磁场周围也一定产生电场C.变化的电场周围一定产生变化的磁场D.电磁波在真空中的传播速度为3.00×108 m/s答案BD解析根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场，但变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场，所以正确的选项是B、D.4.某电场中电场强度随时间变化的图象如图所示，能产生磁场的电场是( )答案ABC解析根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生磁场，选项A、B、C正确.题组二、对电磁波的理解5.下列说法正确的是( )A.电磁波即电磁场在空间的传播B.麦克斯韦依据光速和电磁波速度相同而预言光是一种电磁波C.赫兹不仅证实了电磁波的存在，还证实了光和电磁波具有相同的性质D.电磁波和机械波最大的不同点是其传播不需要介质答案ABCD6.下列关于机械波与电磁波的说法正确的是( )A.声波是机械波，耳朵能够听到声波，是因为耳朵和声源之间有空气B.水波的传播需要水，没有水就没有水波C.电磁波传播需要空气，没有空气，即使产生了电磁波也传不出来D.电磁波的传播速率等于光速，不受其它因素影响答案AB解析机械波的传播需要介质，在真空中不能传播；电磁波可以在真空中传播，选项A、B正确，C错误；电磁波只有在真空中的速度才等于光速，选项D错误.7.某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是( )答案D解析由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于其不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B图、C图)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D图)，才会激发出周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又激发出周期性变化的电场……，如此不断激发，便会形成电磁波.8.下列关于电磁波的说法中，正确的是( )A.电磁波可以在真空中传播B.电磁波不能在空气中传播C.麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在D.法拉第第一次通过实验验证了电磁波的存在答案A解析电磁波可以在真空中传播，A对，B错；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C、D错.9.关于电磁波，下列说法正确的是( )A.光不是电磁波B.电磁波需要有介质才能传播C.只要有电场和磁场，就可以产生电磁波D.真空中，电磁波的传播速度与光速相同答案D解析光也是一种电磁波，在真空中传播的速度为3.0×108 m/s，传播过程中不需要介质，故A、B错误，D正确；只有非均匀变化的电场或磁场，才能产生电磁波，故C错误.10.有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够______(填“增强”或“减弱”)对电磁波的吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够________(填“增强”或“减弱”)电磁波反射回雷达设备.答案增强减弱解析题目介绍了电磁波在军事上的用途.电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的.要有效避开雷达的探测，就要设法减弱电磁波的反射.据此即可确定答案.。

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．知识点一、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有相同的性质，还测得电磁波与光具有相同的传播速度c.知识探究一、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＝3×108 . 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；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．(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．例题一、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，变化的磁场周围也一定产生电场C．变化的电场周围一定产生变化的磁场D．电磁波在真空中的传播速度为3.00×108解析根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围才能产生磁场，变化的磁场周围才能产生电场，但变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场，所以正确的选项是B、D.答案针对训练某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是()答案 D解析A是稳定的电场不产生磁场，所以不产生电磁波；B、C的电场都是均匀变化的，会产生稳定的磁场，而稳定的磁场不会产生电场，所以不会产生电磁波；D是振荡的电场，会产生振荡的磁场，电场和磁场交替产生，在空间传播，就能形成电磁波．二、电磁波的理解例2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．电磁波的传播需要介质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解析要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是非均匀变化的，所以A选项错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播，B 选项错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C选项正确；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量的传播过程，所以D正确．答案针对训练对于声波和电磁波的比较，下面说法中正确的是()A．它们都能发生反射现象B．声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的C．光是一种电磁波，B超利用的是超声波D．它们都能在真空中传播答案解析声波和电磁波都属于波，所以它们都具有波的共性，能发生反射现象，故选项A正确；但它们产生的机理不同，声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故选项B正确；光是一种电磁波，B超利用的是超声波，故选项C正确；电磁波既能在介质中传播又能在真空中传播，而声波只能在介质中传播，故选项D错误．。

第1讲电磁波的发现[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.2.了解电磁场在空间传播形成电磁波.3.了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献.体会两位科学家研究物理问题的方法.一、伟大的预言1.变化的磁场产生电场(1)在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流.这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场.(2)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.2.变化的电场产生磁场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.3.麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一.想一想麦克斯韦从什么现象认识到变化的磁场能产生电场？关于“变化的电场能够产生磁场”的观点，他是在什么情况下提出的？答案麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场.麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场有对称之美.他认为：既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么变化的电场也能够在空间产生磁场.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……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.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.(4)光是以波动形式传播的一种电磁振动.想一想空间存在如图4－1－1所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？图4－1－1答案如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故不会产生电磁波.三、赫兹的电火花1.赫兹首先捕捉到电磁波，在以后的一系列实验中，证明了电磁波与光具有相同的性质.他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c.2.赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论.3.赫兹被誉为无线电通信的先驱.后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹.想一想是赫兹预言了电磁波的存在，并用实验证实其存在的吗？答案不是.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在.一、对麦克斯韦电磁场理论的理解1.变化的磁场产生电场如图4－1－2所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关.导体环的作用只是用来显示电流的存在.图4－1－2注意在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的.2.变化的电场产生磁场根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场.(如图4－1－3所示).图4－1－33.小结(1)变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场也在周围空间产生磁场.(2)均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化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.例1关于电磁场理论的叙述正确的是( )A.变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关B.周期性变化的磁场产生同频率变化的电场C.变化的电场和变化的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场D.电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场答案AB解析变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流.若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；若形成电磁场必须有周期性变化的电场和磁场，B对，C、D错.针对训练1 如图4－1－4所示是某一固定面的磁通量的变化图象，在它周围空间产生的电场中的某一点场强E应是( )图4－1－4A.逐渐增强B.逐渐减弱C.不变D.无法确定答案 C解析由图象可知，磁场在均匀变化，故在磁场周围产生的电场是稳定不变的.二、对电磁波的理解1.电磁波的形成变化的电场和磁场交替产生，形成电磁场，电磁场由近及远传播，形成电磁波.2.电磁波的特点(1)电磁波是横波.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.(2)电磁波的传播不需要介质.在真空中传播速度等于光速c＝3.00×108 m/s.(3)电磁场储存电磁能，电磁波的发射过程就是辐射能量的过程.(4)电磁波具有波的一切特性，能够发生反射、折射等现象.例2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.电磁波的传播需要介质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答案CD解析要想产生持续的电磁波，变化的电场(或磁场)产生的磁场(或电场)必须是非均匀变化的，所以A选项错误；电磁波是物质波，电磁波的传播可以不需要介质而在真空中传播，B选项错误；电磁波可以脱离“波源”而独立存在，C选项正确；电磁波可以使电荷移动，说明电磁波具有能量，电磁波传播的过程，也就是能量的传播过程，所以D正确.针对训练2 关于电磁波在真空中的传播速度，以下说法正确的是( )A.电磁波的频率越高，传播速度越大B.电磁波的波长越长，传播速度越大C.电磁波的能量越大，传播速度越大D.所有电磁波在真空中的传播速度都相等答案 D解析电磁波在真空中的传播速度为光速，与其他因素无关.对麦克斯韦电磁场理论的理解1.关于电磁场理论，下列说法中正确的是( )A.在电场的周围空间一定产生磁场B.任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C.均匀变化的电场周围空间产生变化的磁场D.振荡电场在周围空间产生变化的磁场答案 D解析由麦克斯韦电磁场基本理论知：不变化的电场周围不产生磁场，变化的电场周围一定产生磁场，产生的磁场性质是由电场的变化情况决定的，均匀变化的电场产生稳定的磁场，不均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率振荡的磁场，反之亦然，故选项D正确.2.在空间某处存在一个变化的磁场，则下列说法正确的是( )A.在变化的磁场周围一定能产生变化的电场B.在磁场中放一个闭合线圈，线圈里一定有感应电流C.在磁场中放一个闭合线圈，线圈里不一定有感应电流D.变化的磁场周围产生电场，跟闭合线圈的存在与否无关答案CD解析均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，A错；在磁场中放置一个闭合线圈，如果穿过线圈的磁通量没有变化，则不会产生感应电动势，也就不会有感应电流，B错，C对；变化的磁场周围一定产生电场，与是否存在线圈无关，D对.对电磁波的理解3.关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是( )A.均匀变化的电场在它周围空间产生电磁波B.电磁波必须依赖于介质传播C.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直D.只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波答案CD解析均匀变化的电场在它周围产生稳定的磁场，由电磁场理论知，稳定的磁场不再产生电场，所以不能形成电磁波，故A项错；电磁波是周期性变化的电场与磁场的交替激发，所以传播不需要介质，B项错.4.对于声波和电磁波的比较，下面说法中正确的是( )A.它们都能发生反射现象B.声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的C.光是一种电磁波，B超利用的是超声波D.它们都能在真空中传播答案ABC解析声波和电磁波都属于波，所以它们都具有波的共性，能发生反射现象，故选项A正确；但它们产生的机理不同，声音是由物体振动产生的，电磁波是由变化的电磁场产生的，故选项B正确；光是一种电磁波，B超利用的是超声波，故选项C正确；电磁波既能在介质中传播又能在真空中传播，而声波只能在介质中传播，故选项D错误.(时间：60分钟)题组一、对麦克斯韦电磁场理论的理解1.下列说法中，正确的有( )A.最早发现电和磁有密切联系的科学家是奥斯特B.电磁感应现象是法拉第发现的C.建立完整的电磁场理论的科学家是麦克斯韦D.最早预见到有电磁波存在的科学家是赫兹答案ABC解析最早预见到有电磁波的科学家是麦克斯韦，赫兹用实验证明了电磁波的存在，D项不正确；由物理学史的知识可知，其他三项都是正确的.2.按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法正确的是( )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答案BD解析麦克斯韦的电磁场理论的核心内容是：变化的电场周围产生磁场；变化的磁场周围产生电场.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，由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.3.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，变化的磁场周围也一定产生电场C.变化的电场周围一定产生变化的磁场D.电磁波在真空中的传播速度为3.00×108 m/s答案BD解析根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场周围产生磁场，变化的磁场周围产生电场，但变化的电场周围不一定产生变化的磁场，如均匀变化的电场产生的是稳定的磁场，所以正确的选项是B、D.4.某电场中电场强度随时间变化的图象如图所示，能产生磁场的电场是( )答案ABC解析根据麦克斯韦电磁场理论可知变化的电场产生磁场，选项A、B、C正确.题组二、对电磁波的理解5.下列说法正确的是( )A.电磁波即电磁场在空间的传播B.麦克斯韦依据光速和电磁波速度相同而预言光是一种电磁波C.赫兹不仅证实了电磁波的存在，还证实了光和电磁波具有相同的性质D.电磁波和机械波最大的不同点是其传播不需要介质答案ABCD6.下列关于机械波与电磁波的说法正确的是( )A.声波是机械波，耳朵能够听到声波，是因为耳朵和声源之间有空气B.水波的传播需要水，没有水就没有水波C.电磁波传播需要空气，没有空气，即使产生了电磁波也传不出来D.电磁波的传播速率等于光速，不受其它因素影响答案AB解析机械波的传播需要介质，在真空中不能传播；电磁波可以在真空中传播，选项A、B正确，C 错误；电磁波只有在真空中的速度才等于光速，选项D错误.7.某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是( )答案 D解析由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时(如A图)，由于其不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场(如B图、C图)，会激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场(如D图)，才会激发出周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又激发出周期性变化的电场……，如此不断激发，便会形成电磁波.8.下列关于电磁波的说法中，正确的是( )A.电磁波可以在真空中传播B.电磁波不能在空气中传播C.麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在D.法拉第第一次通过实验验证了电磁波的存在答案 A解析电磁波可以在真空中传播，A对，B错；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C、D错.9.关于电磁波，下列说法正确的是( )A.光不是电磁波B.电磁波需要有介质才能传播C.只要有电场和磁场，就可以产生电磁波D.真空中，电磁波的传播速度与光速相同答案 D解析光也是一种电磁波，在真空中传播的速度为3.0×108 m/s，传播过程中不需要介质，故A、B错误，D正确；只有非均匀变化的电场或磁场，才能产生电磁波，故C错误.10.有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面有一层特殊材料，这种材料能够______(填“增强”或“减弱”)对电磁波的吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够________(填“增强”或“减弱”)电磁波反射回雷达设备.答案增强减弱解析题目介绍了电磁波在军事上的用途.电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的.要有效避开雷达的探测，就要设法减弱电磁波的反射.据此即可确定答案.。

一、电磁波的发现-人教版选修1-1教案一、教学目标1.掌握电磁波的发现历程及其重要性。

2.理解电场和磁场的概念。

3.掌握电磁波的特点及其在生活和科技中的应用。

二、教学重难点1.掌握电磁波的特点及其在生活和科技中的应用。

2.理解电磁波及其特性与其他波的区别。

3.熟悉电场和磁场的概念及其相互作用。

三、教学内容1.简述电磁波的发现历程。

2.描述电磁波的特点及其在生活和科技中的应用。

3.讲解电场和磁场的概念，以及它们之间的相互作用。

四、教学过程1. 导入（5分钟）教师出示电磁波中的X光、无线电等图片，提问：这些都是什么？2. 讲授（40分钟）（1）电磁波的发现历程拓展教材P3，通过图示介绍电磁波的发现历程，并展示下面实验。

（2）电磁波的特点及其在生活和科技中的应用教师介绍电磁波的概念以及特点，并结合课本案例，帮助学生了解电磁波在通讯、医学、甚至食品加工等方面的应用。

（3）电场和磁场的概念教师通过演示电场和磁场的实验，结合实验现象引入电场、磁场概念。

3. 互动（10分钟）教师出示电场、磁场作用下的著名实验 - 费曼电梯实验，鼓励学生进行思考和探究，并进行相互讨论。

4. 深化（25分钟）（1）分析生活中的电磁波应用教师通过“短视频集锦”的小时代、科技蒙太奇及其他电视节目等，引导学生对电磁波特性及其应用进行分析说明，举例探究电磁波在日常生活中的应用。

（2）制作电磁波手册以人教版选修1-1中的案例为例，教师组织学生将所学电磁波的相关知识、特点、用途等制作成手册，并展示出来。

5. 总结（5分钟）总结当天学习的内容，强化学生对所学知识点的印象，督促学生完成自学课后习题。

五、教学反思教学过程中，通过实验、演示、分析、讨论等手段，让学生更加深入地了解了电磁波的概念、特点及其应用，提高了学生对课程内核心知识的把握。

此外，制作电磁波手册这一教学环节，更是让学生得到了全面的锻炼和展示的机会。

但同时，需要引导学生对自己的作品进行认真审查，避免产生错误。

追根溯源感受物理魅力 ------选修1-1《电磁波的发现》教学案例设计教材普通高中新课程标准实验教科书《物理》选修1-1第四章第一节教学时间一课时教学目标三个维度的教学目标具体为：（一）知识与技能对电磁场理论有初步的定性了解。

突出电磁场理论的核心内容。

了解电磁场理论建立的历史过程培养学生的观察、设疑、解疑、探索规律和分析推理能力。

（二）过程与方法回顾科学研究历程，学习科学研究的一般方法；听取科学家电磁波发现的史实，获取科学发现的间接经验；体验科学家科学研究的过程，领略科学实验方法的魅力；以学科教学为载体，渗透研究性学习的内容和方法。

（三）情感态度与价值观让学生体验探究自然界的艰辛与喜悦；陶冶崇尚科学，钦慕科学家，欣赏物理学的奇妙与和谐的情感；学习科学家勇于探索、大胆想象、科学预言、实验求真的科学态度和科学精神，启迪创新精神进行科学探究，体会研究的艰辛，享受成功的乐趣。

教学重点、难点分析：（一）、重点1.电磁场理论探究两个核心内容的过程及其内容的含义。

2.电磁波的形成（二）、难点1.探讨电磁场理论的方法。

2.电磁场理论核心内容的理解教学方法：创设情景、设疑、实验、点拨、探究讨论、预言分析及多媒体辅助的综合教学法。

教材分析“电磁波的发现”是该章的重点内容。

该节从理论上讲是电磁学的核心内容。

这些内容非常抽象。

在教学要求上只需有一个初步的定性的了解，突出理论的核心内容。

因此，为学生创设生动的物理学史情景、还原科学研究场景，利用生动具体、简单明了的演示实验，帮助学生理解抽象、难懂的物理概念，这是我们努力的方向。

讲好课的关键是做好两个演示实验。

一是“变化的磁场产生电场”，把铁心插入原线圈，原线圈两端接上220伏交流电，再把拾电圈接上小电珠发出亮光。

二是“变化的电场产生磁场”感应圈初级接学生电源，感应圈次级产生的高频电压加在平行板电容器的两块极板上。

在电容的两极板间放入小磁针盘，使盘面与板面平行。

接通电路，可见盘上许多小磁针发生偏转，显示出一系列同心圆。

第一节电磁波的发现第二节电磁波谱1.了解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的形成和传播．(重点＋难点)2.知道波长、频率和波速的关系．知道电磁波在真空中的传播速度．(重点)3.了解电磁波谱是由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线组成的，知道它们各自的特点与主要应用．,[学生用书P59])一、伟大的预言1．变化的磁场产生电场．2．变化的电场产生磁场．二、电磁波1．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的电场和磁场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，这种电场和磁场的传播是一种波动过程，这就是电磁波．2．传播速度：电磁波可以在真空中传播，它的传播速度等于光速，光也是一种电磁波．三、赫兹的电火花物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在及麦克斯韦电磁理论的正确性．1．手机发射的是电磁波还是机械波？提示：是电磁波．因为手机信号能在真空中传播．四、波长、频率和波速1．概念(1)在波的传播中，凸起的最高处，叫做波峰．凹下的最低处叫做波谷．相邻的两个波峰(或波谷)的距离叫波长．(2)在一秒内所通过波峰或波谷的次数叫波的频率．(3)波的传播快慢用波速来表示．2．波长、频率和波速的关系波长、频率和波速三者的关系式为波速＝波长×频率，即c＝λf.3．电磁波在真空中传播的速度为c＝3.00×108 m/s.五、电磁波谱按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱．按波长由大到小的顺序，它们分别是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线．六、电磁波的能量1．电磁波具有能量，电磁波是物质存在的一种形式．2．微波炉的工作应用了一种电磁波——微波，食物中的水分子在微波的作用下加剧了热运动，内能增加，温度升高．七、太阳辐射1．太阳光中含有可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线、无线电波．2．辐射的能量主要集中在可见光、红外线和紫外线三个区域内．眼睛正好接收可见光这个区域的辐射．2．太阳光是包含各种颜色的白光，为什么清晨和傍晚的时候，我们看到太阳发红呢？提示：清晨或傍晚时，太阳光几乎平行于地平面，穿过的大气层最厚，波长较短的蓝光、紫光等侧向散射较多，剩下波长较长的红光、橙光透过大气射入我们的眼睛，所以看起来太阳就是红色的了．当天空中有云块时，云块为阳光所照射，也呈红色，从而形成了朝霞和晚霞．而正午时大气层最薄，散射不多，因此阳光仍然呈白色．对电磁场理论的理解[学生用书P60]1．电磁场的产生(1)变化的磁场产生电场(如图甲所示)，这是电磁场理论的核心之一．在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里将会产生感应电流，这是法拉第发现的电磁感应现象．麦克斯韦认为：这个现象的实质是变化的磁场周围产生电场，也正是由于这个电场的产生使得放在它里面的闭合电路出现电流(如图乙所示)．这是一种普遍存在的现象，就算闭合电路不存在，电场也照样产生，而闭合电路的作用只是用来显示电场的存在．(2)变化的电场产生磁场，这是电磁场理论的核心之二．这个假设没有直接的实验做基础，它出于麦克斯韦对自然规律的洞察力，是一个大胆而且富有创造性的假设．自然规律有着和谐美和对称美．根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流会产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场(极板上的电荷量不断改变造成电场变化)周围也会产生磁场．2．对麦克斯韦电磁场理论的理解(1)恒定的电场不产生磁场；(2)恒定的磁场不产生电场；(3)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场；(4)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场；(5)如果在空间某处有周期性变化的电场，就在空间产生周期性变化的磁场；这个周期性变化的磁场又会引起新的周期性变化的电场，如此下去，变化的电场和磁场交替产生，从而形成由近至远传播的电磁波．某电路中电场随时间变化的图象如图所示，能发射电磁波的电场是( )[关键提醒] 解答本题应注意以下两点：(1)均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)；(2)非均匀变化的电场(磁场)产生变化的磁场(电场)．[解析] 变化的电场可产生磁场，产生磁场的性质是由电场的变化情况决定的．均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场．A 中电场不随时间变化，不会产生磁场．B 和C 中电场都随时间做均匀变化，在周围空间产生稳定的磁场，这个磁场不能再激发电场，所以不能激起电磁波．D 中是一振荡电场，它将在周围空间产生振荡的磁场，振荡的磁场又产生振荡的电场，从而形成一个不可分割的统一体，即电磁场，它由近及远的传播即为电磁波．故选项D 正确．[答案] D1．关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )A ．稳定的电场产生稳定的磁场B ．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C ．变化的电场产生的磁场一定是变化的D ．振荡电场周围空间产生的磁场也是振荡的解析：选D.麦克斯韦电磁场理论的要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的；稳定的电场不产生磁场，均匀变化的电场产生的是稳定的磁场，变化的电场产生的磁场不一定是变化的，也可能是稳定的．电磁波的特点[学生用书P60]1．电磁波传播时不需要介质，机械波传播必须在介质中传播．2．电磁波具有波的共性，能产生干涉、衍射现象，也能发生反射、吸收、折射等现象．它是物质存在的一种形式，也是能量传递的一种方式．3．波长、频率、波速的关系：电磁波和机械波的波速、波长、频率关系相同都是v ＝λf ，式中λ表示波长，频率与周期的关系是f ＝1T 或T ＝1f，频率的单位是赫(Hz)，也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)作单位.1 kHz ＝103Hz ，1 MHz ＝106Hz.4．在真空中传播时，不同频率的电磁波的传播速度相同，都等于光速，即v ＝c ＝3.00×108 m/s.(1)电磁波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度，在一般计算中认为电磁波在空气中的传播速度与真空中的传播速度相等．(2)机械波和电磁波的频率取决于波源，从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变．(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[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 项．[答案] CD2．关于电磁波，下列说法正确的是( )A ．所有电磁波的频率相同B ．电磁波只能在真空中传播C．电磁波在任何介质中的传播速度相同D．电磁波在真空中的传播速度是3.0×108 m/s答案：D电磁波谱及应用[学生用书P61]波长特征用途无线电波大↓小波动性强通信广播、导航等无线电技术红外线热效应强加热、遥测、遥感、红外制导可见光引起视觉照明、摄影等紫外线化学效应日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等X射线贯穿性强检查、探测、医用透视、治疗等γ射线贯穿本领最强工业探伤、探测、治疗等电磁波在生活中有着广泛的应用．不同波长的电磁波具有不同的特性，因此也有不同的应用．下列器件与其所应用的电磁波对应关系不正确的是( ) A．雷达——无线电波B．手机——X射线C．紫外消毒柜——紫外线D．遥控器——红外线[关键提醒] 熟记各种电磁波的特点和应用是解题的关键．[解析] 由电磁波的不同特性可知，雷达、手机利用无线电波，消毒柜利用紫外线，遥控器则利用红外遥感技术，由此可知选项B不正确．[答案] B3．我国进行第三次大熊猫普查时，首次使用了全球卫星定位系统和RS卫星红外遥感技术，详细调查了珍稀动物大熊猫的种群、数量、栖息地周边情况等，红外遥感利用了红外线的( )A．热效应B．相干性C．反射性能好D．波长较长，易衍射解析：选D.红外线的波长较长，衍射现象明显，容易穿透云雾、烟尘，因此被广泛应用于红外遥感和红外高空摄影，故D对．机械波和电磁波的比较[学生用书P61]电磁波和机械波不同：机械波的传播速度与介质有关，电磁波的传播速度与介质和电磁波的频率均有关．1．在同一均匀介质中传播时，机械波的传播速度相同；在同一均匀介质中频率不同的电磁波传播速度不同，频率越高波速越小，频率越低波速越大，当波从一种介质进入另一种介质时频率不变．2．在不同的介质中传播时，频率相同的电磁波和机械波传播速度不同．(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 ．机械波可能是纵波，而电磁波必定是横波D ．它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象[审题指导] 解答本题应注意电磁波和机械波的本质，波长、波速和频率与哪些因素有关，并注意电磁波和机械波的共性．[解析] 机械波由振动产生，机械波传播需要介质，速度由介质决定；电磁波传播不需要介质，波速由介质和本身频率共同决定，机械波有横波，也有纵波，而电磁波一定是横波，故选项B 、C 、D 正确．[答案] BCD(1)电磁波和机械波都是波，都具有波的共性，能发生干涉、衍射等现象；(2)电磁波和机械波又有自己不同的特点，传播时有的需要介质有的不需要介质，波速的影响因素也不同．[随堂检测] [学生用书P62]1．在物理学史上，最先建立完整的电磁场理论并预言电磁波存在的科学家是( )A ．赫兹B ．爱因斯坦C ．麦克斯韦D ．法拉第解析：选C.法拉第发现了电磁感应现象，麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，赫兹用电火花实验证明了电磁波的存在，爱因斯坦建立了相对论，故选项C 正确．2．(多选)应用麦克斯韦的电磁场理论，判断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图是表示变化的场，下图是表示变化的场产生的另外的场)，正确的是( )解析：选BC.A 图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知周围空间不会产生电场，A 图中的下图是错误的；B 图中的上图是均匀变化的电场，应该产生稳定的磁场，下图中的磁场是稳定的，所以B 图正确；C 图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位相差π2，C 图是正确的；D 图中的上图是振荡的电场，在其周围空间产生振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位相差π，故D 图错误．3．关于电磁波，下列说法中不正确的是( )A ．频率越高，传播速度越大B ．无线电波的传播不需要介质C ．无线电波在真空中的传播速度是3.0×108 m/sD．振荡的电场与振荡的磁场相互激发，由近及远传播，形成电磁波解析：选A.在真空中，电磁波的传播速度与频率无关，A错．无线电波可以在真空中传播，传播速度为3.0×108 m/s，电场与磁场相互激发，形成电磁波．B、C、D正确．4．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波B．红外线、紫外线、可见光是原子的外层电子受激发后产生的C．伦琴射线和γ射线是原子的内层电子受激发后产生的D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线解析：选AB.γ射线是原子核受到激发产生的，选项C错误；一切物体都在发射红外线，选项D错误．5．下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象．请将相应的字母填写在运用这种现象的医疗器械后面的空格上．(1)X光机____________；(2)紫外线灯____________；(3)理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好．这里的“神灯”是利用____________．A．光的全反射B．紫外线具有很强的荧光作用C．紫外线具有杀菌消毒作用D．X射线具有很强的贯穿能力E．红外线具有显著的热作用F．红外线波长较长，易发生衍射解析：(1)X光机是用来透视人的体内器官的，因此需要具有较强穿透能力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害，因此采用了X射线．(2)紫外线灯主要是用来杀菌的，因此它应用的是紫外线的杀菌作用而非荧光作用．(3)“神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热，血液循环加快．答案：(1)D (2)C (3)E[课时作业] [学生用书P109(单独成册)]一、单项选择题1．第一个用实验证实电磁波存在的物理学家是( )A．赫兹B．爱因斯坦C．麦克斯韦D．法拉第解析：选A.麦克斯韦是第一个提出电磁场理论、预言电磁波存在的物理学家，但用实验作出证明的是赫兹，所以A正确．2．下列设备不是利用电磁波来传递信息的是( )A．电视B．手机C．无线广播D．有线电话解析：选D.有线电话是利用电磁感应的原理，通过电线传递信息，不需要发射电磁波．3．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( )A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线解析：选A.在电磁波谱中，无线电波波长最长，γ射线波长最短．4．对电磁波传播速度表达式c＝λf的理解正确的是( )A．波长越长，传播速度就越快B．频率越高，传播速度就越快C．发射能量越大，传播速度就越快D．电磁波的传播速度与传播介质有关解析：选D.电磁波在介质中传播时的速度由介质和电磁波的频率决定，在真空中电磁波的速度都是光速．选项D正确．5．现代军事行动中，士兵都佩戴有“红外夜视仪”，以便在夜间也能清楚地看清目标，这主要是因为( )A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B．一切物体均不停地辐射红外线C．一切高温物体不停地辐射红外线D．“红外夜视仪”发射出γ射线，放射物体受到激发而发出红外线解析：选B.一切物体都不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同．采用红外线接收器，可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，而不受白天和夜晚的影响．选项B正确．6．如图所示的四种磁场变化情况中，能产生图中电场的是( )解析：选B.变化的磁场产生电场，A选项中的磁场是恒定磁场，不产生电场，A选项错；均匀变化的磁场产生恒定的磁场，选项B正确；选项C、D中的磁场是周期性变化的磁场，产生周期性变化的电场，选项C、D错误．二、多项选择题7．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是( )A．变化的电场和变化的磁场由近及远地向外传播，形成电磁波B．电磁场是一种物质，不能在真空中传播C．电磁波由真空进入介质中，传播速度变小，频率不变D．电磁波的传播过程就是能量传播的过程解析：选ACD.变化的电场和变化的磁场由近及远地向外传播，形成电磁波；电磁波可以在真空中传播，且传播速度大于在介质中的传播速度；电磁波的传播过程同时也是能量的传播过程．8．关于波长为0.6 μm的红光，下列说法中正确的是( )A．其在真空中的传播速度为3.0×108 m/sB．其频率是5×1014HzC．传播10 m的距离需要的时间是1.0×10－5sD．在10 m的距离中约有1.7×107个波长解析：选ABD.电磁波在真空中的传播速度是光速，所以A 正确；λ＝0.6 μm ＝0.6×10－6m ，f ＝c λ＝5×1014Hz ，B 正确；t ＝xv ＝3.3×10－8s ，所以C 错误；在10 m 的距离中有波长的个数n ＝x λ＝1.7×107，D 正确．9．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz 至1 000 MHz 的范围内．下列关于雷达和电磁波的说法正确的是( )A ．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m 至1.5 m 之间B ．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的C ．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离D ．波长越短的电磁波，频率越高解析：选ACD.由v ＝λ·f 和雷达的工作原理可求得选项A 、C 、D 正确，B 错误．10．在下列说法中符合实际的是( )A ．医院里常用X 射线对病房和手术室消毒B ．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒C ．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D ．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的能力 解析：选BD.紫外线具有杀菌、消毒的作用，X 射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用X 射线透视人体；在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用射线容易透过云雾烟尘，因而用波长较长的红外线，所以答案为B 、D.三、非选择题11．一位观众在某剧场观看演出，他的座位离扬声器有20 m 远；另一位观众在家里的电视机旁收看实况转播，他的家离剧场20 km 远，那么，他们两人谁先听到演员的歌声？(声速约为340 m/s)解析：在剧场的观众听到歌声所需的时间： t 1＝s 1v 1＝20340s ＝0.059 s ＝5.9×10－2 s 在电视机旁听到歌声所需的时间：t 2＝s 2c ＝20×1033.0×108 s ＝6.7×10－5 s t 2＜t 1，即在电视机旁的观众首先听到歌声．答案：电视机旁的观众首先听到12．某高速公路自动测速仪的原理如图甲所示，雷达向汽车驶向的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间为10－6 s ，相邻两次发射时间间隔为t ，当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现一个尖形波，在收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现第二个尖形波．根据两个波的距离，可以计算出汽车距雷达的距离．根据自动打下的纸带，如图乙所示，请求出车速．解析：第一次测量时汽车距雷达距离s 1＝ct 12，第二次测量时汽车距雷达距离s 2＝ct 22，两次发射时间间隔为t ，则汽车车速 v ＝s t ＝s 1－s 2t ＝c （t 1－t 2）2t. 答案：c （t 1－t 2）2t。

第一节电磁波的发现学习目标：1.理解麦克斯韦的电磁场理论；2.了解电磁场在空间传播的规律；3.了解麦克斯韦和赫兹在物理学发展史上的贡献，体会他们的探究方法。

重难点及知识链接：1.变化的磁场能够在周围空间产生 __，变化的电场能够在周围产生 __。

2.电磁波_ _（填“可以”或“不可以”）在真空中传播。

3.光是以波动形式传播的一种。

4. 从理论上预言了电磁波的存在，用实验证实了他的预言。

课堂训练：1[C]、电磁场理论是谁提出的（）A、法拉第B、赫兹C、麦克斯韦D、安培2[C]、按照麦克斯韦的电磁场理论，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C、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3[C]、以下电场不能产生电磁波的为（）A、N/CB、N/SC、N/CD、N/C4[C]、关于电磁波的下列说法，不正确的是（）A. 电磁波可以在真空中传播B. 电磁波不能在空气中传播C. 麦克斯韦通过实验验证了电磁波的存在D. 赫兹通过实验验证了电磁波的存在5[C]、已知电磁波传播的速度为3×108ｍ/ｓ，某演唱会现场通过卫星用电磁波传输信号，已知现场到收音机用户总路程为7200公里，则信号传播过来所需的时间是多少？第二节电磁波谱学习目标：1.掌握波长、频率和波速的关系c=λf；2.了解电磁波谱的组成，能够知道它们各自的特点与重要应用；3.了解电磁波具有能量。

重难点及知识链接：1.波长、频率和波速的关系是：。

2.电磁波谱是按照电磁波的或的顺序排列成谱的。

3.麦克斯韦从理论上预言电磁波在真空中的传播速度等于的速度，其数值为。

4.所有的物体都在发射，该射线最显著的特征是。

5.紫外线的显著特征是、。

课堂训练：1[C]、当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将( )A.减小B.增大C.不变D.以上都不对2[C]、任何电磁波在真空中传播时，都具有相同的（）A、波长B、波速C、周期D、频率3[C]、电磁波在空气中的传播速度为3×108ｍ/ｓ，某广播电台能够发射波长为50ｍ的无线电波，那么收音机接收这个电台时调谐的频率应工作在 ( )A．150MHz B．500MHz C．6.00MHz D．3.00MHz4[B]真空中传播的波长为15米的电磁波，进入某一介质中传播时，若传播速度为米/秒，该电磁波在介质中的波长是多少？。

电磁波的发现★新课标要求（一）知识与技能1．知道麦克斯韦电磁场理论的重要地位。

2．知道麦克斯韦电磁场理论的主要内容。

3．知道电磁波的特点。

4．知道赫兹实验及其重要意义。

（二）过程与方法通过对电磁波发现过程的了解，认识规律的普遍性与特殊性，培养学生的逻辑推理和类比推理能力。

（三）情感、态度与价值观培养学生崇尚科学、献身科学的精神。

★教学重点变化的磁场产生电场。

★教学难点变化的电场产生磁场。

★教学方法演示推理和类比推理★教学用具：学生电源一台，电磁铁一块，多匝线圈、灯座、小灯泡各一个，导线若干，多媒体课件★教学过程（一）引入新课（导入画面）师：大家看到的画面是“神舟六号”发射场面。

“神舟六号”上天后，人们是怎样知道它到达预定的地点呢？生：无线电波。

师：无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波。

现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，可以说“电”作为现代文明的标志，“电磁波”就是现代文明的神经中枢，或者叫现代化的代名词。

那么，电磁波是什么？它是怎样产生的？它有什么性质？怎样利用它传递信号？这一章就要讨论这些问题。

今天我们就从电磁波的发现开始学习。

（二）进行新课1．伟大的预言（教师首先向学生介绍麦克斯韦的生平简介，激发学生的好奇心和求知欲。

）麦克斯韦（Jame s Clark Mexwell，1831~1879）是英国的理论物理学家、数学家。

1831年6月13日生于英国爱丁堡。

他的父亲是一个科学家，他从小就受到科学的熏陶，15岁时向英国皇家学会递交数学论文，发表在《爱丁堡皇家学会学报》上，第一次显露出他出众的才华。

1847年，考入爱丁堡大学学习数学和物理学。

1850年转入剑桥大学，1854年毕业后留校工作，1856~1865年，他先后在阿丁见大学和伦敦皇家学院任教。

1871年，麦克斯韦任剑桥物理实验室主任，1874年，他主持建立的卡文迪许实验室竣工，任该实验室首任主任。