《2017-2018學(xué)年高中物理 第十四章 電磁波 第1節(jié) 電磁波的發(fā)現(xiàn) 第2節(jié) 電磁振蕩學(xué)案 新人教版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第十四章 電磁波 第1節(jié) 電磁波的發(fā)現(xiàn) 第2節(jié) 電磁振蕩學(xué)案 新人教版選修3-4（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 14.1　電磁波的發(fā)現(xiàn) 14.2　電磁振蕩 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本內(nèi)容以及在物理學(xué)發(fā)展史上的意義． 2．了解電磁波的基本特點(diǎn)及其發(fā)現(xiàn)過(guò)程，通過(guò)電磁波體會(huì)電磁場(chǎng)的物質(zhì)性．(重點(diǎn)) 3．理解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念，了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程．(難點(diǎn)) 4．了解電磁振蕩的周期與頻率，會(huì)求LC電路的周期與頻率. 電磁場(chǎng)和電磁波 1．麥克斯韋電磁理論的兩個(gè)基本假設(shè) (1)變化的磁場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)(如圖14-1-1所示)． (2)變化的電場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)(如圖14-1-2所示)． 2．

2、電磁場(chǎng)：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，形成不可分割的統(tǒng)一體，稱(chēng)為電磁場(chǎng)． 3．電磁波 (1)電磁波的產(chǎn)生：變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而形成的電磁場(chǎng)是由近及遠(yuǎn)地傳播的，這種變化的電磁場(chǎng)在空間的傳播稱(chēng)為電磁波． (2)電磁波的特點(diǎn)： ①電磁波是橫波，電磁波在空間傳播不需要介質(zhì)； ②電磁波的波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系：v＝λf，在真空中，電磁波的速度c＝3.0×108m/s. (3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象． 4．赫茲的電火花 (1)赫茲實(shí)驗(yàn)的分析 和高壓感應(yīng)線(xiàn)圈相連的拋光金屬球間產(chǎn)生電火花時(shí)，空間出現(xiàn)了迅速變化的電磁場(chǎng)，這種變化的電磁場(chǎng)以電磁波的形式傳到了導(dǎo)線(xiàn)環(huán)，導(dǎo)線(xiàn)

3、環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使與導(dǎo)線(xiàn)環(huán)相連的金屬球間也產(chǎn)生了電火花．這個(gè)導(dǎo)線(xiàn)環(huán)實(shí)際上是電磁波的檢測(cè)器． 結(jié)論：赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，檢驗(yàn)了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的正確性． (2)赫茲的其他成果 赫茲觀(guān)察到了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象．測(cè)量證明了電磁波在真空中具有與光相同的速度c，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁場(chǎng)理論． 1．變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)．(×) 2．恒定電流周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)又產(chǎn)生電場(chǎng)．(×) 3．電磁波和光在真空中的傳播速度都是3.0×108 m/s.(√) 4．麥克斯韋預(yù)言并驗(yàn)證了電磁波的存在．(×) 1．變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)嗎？ 【

4、提示】　不一定．均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)，不均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的電場(chǎng)． 2．電磁場(chǎng)與靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)相同嗎？ 【提示】　不同．電磁場(chǎng)是動(dòng)態(tài)的，并且電場(chǎng)和磁場(chǎng)不可分割；靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)單獨(dú)存在． 1．電磁場(chǎng)的產(chǎn)生 如果在空間某處有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周?chē)臻g產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周?chē)臻g產(chǎn)生變化的電場(chǎng)——變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)． 2．對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解 恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng) 恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng) 均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng) 均勻變化的磁場(chǎng)在

5、周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的電場(chǎng) 不均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 不均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的電場(chǎng) 振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng) 振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng) 3.機(jī)械波與電磁波的比較 機(jī)械波 電磁波 研究對(duì)象 力學(xué)現(xiàn)象 電磁現(xiàn)象 周期性 變化的 物理量 位移隨時(shí)間和空間做周期性變化 電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變化 傳播 傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān) 傳播無(wú)需介質(zhì)，在真空中波速總是c，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速與介質(zhì)及頻率都有關(guān)系 產(chǎn)生 由質(zhì)點(diǎn)(波源)的振動(dòng)產(chǎn)生 由周期性變化的電流(電磁振蕩)激發(fā) 干涉 可以發(fā)生

6、 可以發(fā)生 衍射 可以發(fā)生 可以發(fā)生 橫波 可以是 是 縱波 可以是 不是 1．關(guān)于電磁場(chǎng)理論的敘述，正確的是(　　) A．變化的磁場(chǎng)周?chē)欢ù嬖谥妶?chǎng)，與是否有閉合電路無(wú)關(guān) B．周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率變化的電場(chǎng) C．變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)統(tǒng)一的場(chǎng)，即電磁場(chǎng) D．電場(chǎng)周?chē)欢ù嬖诖艌?chǎng) E．磁場(chǎng)周?chē)欢ù嬖陔妶?chǎng) 【答案】　ABC 2．下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是(　　) A．電磁波是電磁場(chǎng)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3×108 m/s C．電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)變短 D．電磁波不能

7、產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象 E．電磁波具有波的一切特征 【答案】　ACE 3．麥克斯韋建立了完整的電磁場(chǎng)理論，______用實(shí)驗(yàn)證明了麥克斯韋預(yù)言的正確性，第一次發(fā)現(xiàn)了________，測(cè)定了電磁波的________和________，得到了電磁波的________，證實(shí)在真空中它等于________． 【答案】　赫茲　電磁波　波長(zhǎng)　頻率　波速　光速 電磁波的特點(diǎn) 1．電磁波有波的一切特點(diǎn)：能發(fā)生反射、折射現(xiàn)象；能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象． 2．電磁波是橫波．在電磁波中，每處的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向總是互相垂直的，并且都跟那里的電磁波的傳播方向垂直． 3．電磁波可以在真空中傳播，向外傳播

8、的是電磁能． 電磁振蕩 1．振蕩電流：大小和方向都隨時(shí)間做周期性迅速變化的電流． 2．振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路．最基本的振蕩電路為L(zhǎng)C振蕩電路． 3．電磁振蕩：在LC振蕩電路中，電容器極板上的電荷量，電路中的電流，電場(chǎng)和磁場(chǎng)周期性相互轉(zhuǎn)變的過(guò)程也就是電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能周期性相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程． 4．電磁振蕩的周期與頻率 (1)周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間． (2)頻率：1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)． 振蕩電路里發(fā)生無(wú)阻尼振蒎時(shí)的周期和頻率分別叫做固有周期、固有頻率． (3)周期和頻率公式：T＝2π，f＝. 1．在振蕩電路中，電容器充電完畢磁

9、場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能．(√) 2．電容器放電完畢，電流最大．(√) 3．L和C越大，電磁振蕩的頻率越高．(×) 1．在LC振蕩電路一次全振動(dòng)的過(guò)程中，電容器充電幾次？它們的充電電流方向相同嗎？ 【提示】　充電兩次，充電電流方向不相同． 2．在電磁振蕩的過(guò)程中，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)化，什么時(shí)候磁場(chǎng)能最大？ 【提示】　放電剛結(jié)束時(shí)，電場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化成了磁場(chǎng)能． 1．各物理量變化情況一覽表 時(shí)刻(時(shí)間) 工作過(guò)程 q E i B 能量 0→ 放電過(guò)程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E電→E磁 → 充電過(guò)程 0→qm 0→Em i

10、m→0 Bm→0 E磁→E電 → 放電過(guò)程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm E電→E磁 →T 充電過(guò)程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 E磁→E電 2.振蕩電流、極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖象(如圖14-1-3所示) 圖14-1-3 3．板間電壓u、電場(chǎng)能EE、磁場(chǎng)能EB隨時(shí)間變化的圖象(如圖14-1-4所示) 圖14-1-4 u、EE規(guī)律與q-t圖象相對(duì)應(yīng)；EB規(guī)律與i-t圖象相對(duì)應(yīng)． 4．分類(lèi)分析 (1)同步關(guān)系 在LC振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過(guò)程中，電容器上的物理量：電量q、電場(chǎng)強(qiáng)度E、電場(chǎng)能EE是同步變化的，即：

11、 q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑) 振蕩線(xiàn)圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場(chǎng)能EB也是同步變化的，即： i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑) (2)同步異變關(guān)系 在LC振蕩過(guò)程中，電容器上的三個(gè)物理量q、E、EE與線(xiàn)圈中的三個(gè)物理量i、B、EB是同步異向變化的，即q、E、EE同時(shí)減小時(shí)，i、B、EB同時(shí)增大，且它們的變化是同步的，也即：q、E、EE↑同步異向變化,i、B、EB↓. 注意：自感電動(dòng)勢(shì)E的變化規(guī)律與q-t圖象相對(duì)應(yīng)． 4.LC振蕩電路中，某時(shí)刻磁場(chǎng)方向如圖14-1-5所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖14-1-5 A．若磁場(chǎng)正在減

12、弱，則電容器上極板帶正電 B．若電容器正在充電，則電容器下極板帶正電 C．若電容器上極板帶正電，則線(xiàn)圈中電流正在增大 D．若電容器正在放電，則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大 E．若電容器正在充電，則自感電動(dòng)勢(shì)正在阻礙電流增大 【答案】　BCD 5.如圖14-1-6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，則把電容________到原來(lái)的________. 圖14-1-6 【答案】　減小　 6.如圖14-1-7所示，L為一電阻可忽略的線(xiàn)圈，D為一燈泡，C為電容器，開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài)，燈D正常發(fā)光，現(xiàn)突然斷開(kāi)S，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，畫(huà)出反映電容器a極板上電荷量q隨時(shí)間變化的圖象(q為正值表示a極板帶正電)． 圖14-1-7 【答案】　 解決電磁振蕩問(wèn)題的基本思路 分析電磁振蕩的過(guò)程時(shí)，可以結(jié)合圖象，這樣會(huì)使問(wèn)題更直觀(guān)．首先依據(jù)題意找出振蕩圖象的初狀態(tài)，然后畫(huà)出其電流或電荷量隨時(shí)間變化的圖象，根據(jù)時(shí)間關(guān)系，可以大體找出該時(shí)刻在圖象上對(duì)應(yīng)的位置，從而確定處于充電還是放電狀態(tài)，最后再依據(jù)充、放電過(guò)程中各物理量的變化規(guī)律求解具體問(wèn)題． 7