人教版選修11 電磁波的發(fā)現(xiàn) 第1課時 教案.docx

4.1電磁波的發(fā)現(xiàn)教學(xué)目標：1、理解麥克斯韋電磁場理論的兩個支柱：變化的磁場產(chǎn)生電場、變化的電場產(chǎn)生磁場。了解變化的電場和磁場相互聯(lián)系形成同一的電磁場。2、 了解電磁場在空間傳播形成電磁波。3、 了解麥克斯韋電磁場理論以及赫茲實驗在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻。體會兩位科學(xué)家研究物理問題的思想方法。重點：理解麥克斯韋電磁場理論的兩個支柱難點：了解麥克斯韋電磁場理論以及赫茲實驗在物理學(xué)發(fā)展中的貢獻進行新課：導(dǎo)入新課:如果說廣播、電視給人們帶來了休閑和娛樂,那么迅猛發(fā)展的移動通訊更加方便了人們的生活,它以通訊方式縮短了人們之間的距離,同時還兼容了休閑娛樂功能來豐富人們的生活。當你在享受科技給生活帶來的便捷時,你是否思考過電視廣播、移動通訊的工作原理?你是否知道電磁波是怎樣發(fā)現(xiàn)的?1偉大的預(yù)言(1)麥克斯韋電磁場理論的基本觀點：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。(2)如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場，那么它就在空間引起周期性變化的磁場；這個變化的磁場又引起新的變化的電場于是，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠向周圍傳播，形成了電磁波。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，它的電場強度與磁感應(yīng)強度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。(2)電磁波在真空中傳播的速度等于光速c，麥克斯韋指出了光的電磁本質(zhì)。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、折射、干涉、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光相同的速度。這樣，赫茲證實了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，赫茲在人類歷史上首先捕捉到了電磁波。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：大小和方向都做周期性迅速變化的電流。振蕩電流：產(chǎn)生振蕩電流的電路。最簡單的振蕩電路為lc振蕩電路。(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逐漸減少，電容器里的電場逐漸減弱，線圈的磁場逐漸增強，電場能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場能，振蕩電流逐漸增大，放電完畢，電流達到最大，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，電流保持原來的方向逐漸減小，電容器將進行反向充電，線圈的磁場逐漸減弱，電容器里的電場逐漸增強，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)進行下去。2電磁振蕩的周期和頻率(1)電磁振蕩的周期t：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間。(2)電磁振蕩的頻率f：1 s內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)。(3)lc電路的周期t、頻率f與自感系數(shù)l、電容c的關(guān)系是t2、f。要 點 精 講要點1電磁波與機械波的比較1電磁波和機械波的共同點(1)二者都能產(chǎn)生干涉和衍射。(2)二者在不同介質(zhì)中傳播時頻率不變。(3)二者都滿足波的公式vf。2電磁波和機械波的區(qū)別(1)二者本質(zhì)不同電磁波是電磁場的傳播，機械波是質(zhì)點機械振動的傳播。(2)傳播機理不同電磁波的傳播機理是電磁場交替感應(yīng)，機械波的傳播機理是質(zhì)點間的機械作用。(3)電磁波傳播不需要介質(zhì)，而機械波傳播需要介質(zhì)。(4)電磁波是橫波，機械波既有橫波又有縱波，甚至有的機械波同時有橫波和縱波，例如地震波?！纠?】 以下關(guān)于機械波與電磁波的說法中，正確的是()a機械波和電磁波，本質(zhì)上是一致的b機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、電場強度、電場能變大；電流則變小，磁感應(yīng)強度、磁場能變小。判斷出充、放電情況是解決問題的關(guān)鍵。課堂練習：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()解析a圖中的左圖磁場是穩(wěn)定的，由麥克斯韋的電磁場理論可知，其周圍空間不會產(chǎn)生電場，a圖錯誤；b圖中的左圖是均勻變化的電場，應(yīng)該產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，右圖的磁場應(yīng)是穩(wěn)定的，所以b圖錯誤；c圖中的左圖是振蕩的磁場，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，且相位相差，c圖正確，d圖錯誤。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，電場強度e及電場能為一組；自感線圈中的電流i，磁感應(yīng)強度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選擇題(在每小題給出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。)1建立了完整的電磁場理論并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是()a法拉第 b奧斯特 c赫茲 d麥克斯韋解析麥克斯韋建立了電磁場理論并且預(yù)言了電磁波的存在，選項d正確。答案d2按照麥克斯韋的電磁場理論，以下說法正確的是()a恒定的電場周圍一定產(chǎn)生恒定的磁場，恒定的磁場周圍一定產(chǎn)生恒定的電場b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正弦規(guī)律變化的電場周圍產(chǎn)生正弦規(guī)律變化的磁場，正弦規(guī)律變化的磁場周圍產(chǎn)生正弦規(guī)律變化的電場答案d3下列說法中正確的是()a電磁波只能在真空中傳播b麥克斯韋第一次用實驗證實了電磁波的存在c電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播就是電磁波d頻率為750 khz的電磁波在真空中傳播時，其波長為400 m解析電磁波不僅可以在真空中傳播，還可以在介質(zhì)中傳播，選項a錯誤；麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在，選項b錯誤；電磁場的傳播就是電磁波，選項c正確；頻率為750 khz的電磁波的波長為： m400 m，選項d正確。答案cd4當電磁波的頻率減小時，它在真空中的波長將()a不變 b增大 c減小 d無法確定解析電磁波的波長為：，頻率減小，波長增大，選項b正確。答案b5有關(guān)電磁波和聲波，下列說法正確的是()a電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)b由空氣進入水中傳播時，電磁波的傳播速度變小，聲波的傳播速度變大c電磁波是橫波，聲波也是橫波d由空氣進入水中傳播時，電磁波的波長變短，聲波的波長變長解析電磁波本身就是一種物質(zhì)，它的傳播不需要介質(zhì)，而聲波的傳播需要介質(zhì)，故選項a正確；電磁波由空氣進入水中時，傳播速度變小，但聲波在水中的傳播速度比其在空氣中大，故選項b正確；電磁波的傳播方向與e、b的方向都垂直，是橫波，而聲波是縱波，故選項c錯誤；電磁波由空氣進入水中傳播時，波速變小，波長變短，而聲波由空氣進入水中傳播時，波速變大，波長變長，故選項d正確。答案abd6關(guān)于lc振蕩電路中電容器兩極板上的電荷量，下列說法正確的是()a電荷量最大時，線圈中振蕩電流也最大b電荷量為零時，線圈中振蕩電流最大c電荷量增大的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能d電荷量減少的過程中，電路中的磁場能轉(zhuǎn)化為電場能解析電容器電荷量最大時，振蕩電流為零，a錯；電荷量為零時，放電結(jié)束，振蕩電流最大，b對；電荷量增大時，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，c對；同理可判斷d錯。答案bc7如圖1所示的lc振蕩電路中，已知某時刻電流i的方向指向a板，且正在增大，則此時()圖1aa板帶正電b線圈l兩端電壓在增大c電容器c正在充電d電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能解析電路中的電流正在增大，說明電容器正在放電，選項c錯誤；電容器放電時，電流從帶正電的極板流向帶負電的極板，則a板帶負電，選項a錯誤；電容器放電，電容器兩板間的電壓減小，線圈兩端的電壓減小，選項b錯誤；電容器放電，電場能減少，電流增大，磁場能增大，電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能，選項d正確。答案d8在lc回路中發(fā)生電磁振蕩時，以下說法正確的是()a電容器的某一極板，從帶最多的正電荷放電到這一極板充滿負電荷為止，這一段時間為一個周期b當電容器放電完畢瞬間，回路中的電流為零c提高充電電壓，極板上帶更多的電荷時，能使振蕩周期變大d要提高振蕩頻率，可減小電容器極板間的正對面積解析電容器某一極板從帶最多的正電荷到帶最多的負電荷這段時間，電容器完成了放電和反向充電過程，時間為半個周期，a錯誤；電容器放電完畢瞬間，電路中電場能最小，磁場能最大，故電路中的電流最大，b錯誤；振蕩周期僅由電路本身決定，與充電電壓等無關(guān)，c錯誤；提高振蕩頻率，就是減小振蕩周期，可通過減小電容器極板正對面積減小電容c，達到增大振蕩頻率的目的，d正確。答案d9在lc振蕩電路中，用以下的哪種方法可以使振蕩頻率增大一倍()a自感l(wèi)和電容c都增大一倍b自感l(wèi)增大一倍，電容c減小一半c自感l(wèi)減小一半，電容c增大一倍d自感l(wèi)和電容c都減小一半解析據(jù)lc振蕩電路頻率公式f，當l、c都減小一半時，f增大一倍，故選項d是正確的。答案d10lc振蕩電路中，某時刻的磁場方向如圖2所示，則()圖2a若磁場正在減弱，則電容器正在充電，電流由b向ab若磁場正在減弱，則電場能正在增大，電容器上極板帶負電c若磁場正在增強，則電場能正在減少，電容器上極板帶正電d若磁場正在增強，則電容器正在充電，電流方向由a向b解析若磁場正在減弱，則電流在減小，是充電過程，根據(jù)安培定則可確定電流由b向a，電場能增大，上極板帶負電，故選項a、b正確；若磁場正在增強，則電流在增大，是放電過程，電場能正在減小，根據(jù)安培定則，可判斷電流由b向a，上極板帶正電，故選項c正確，d錯誤。答案abc11如圖3所示為一個lc振蕩電路中電流變化的圖線，根據(jù)圖線可判斷()圖3at1時刻電感線圈兩端電壓最大bt2時刻電容器兩板間電壓為零ct1時刻電路中只有電場能dt1時刻電容器帶電荷量為零答案d12如圖4所示，lc電路的l不變，c可調(diào)，要使振蕩的頻率從700 hz變?yōu)? 400 hz，則可以采用的辦法有()圖4a把電容增大到原來的4倍b把電容增大到原來的2倍c把電容減小到原來的d把電容減小到原來的解析由題意，頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，