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

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第四節(jié)　麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.知道什么是電磁波．了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本思想，體會(huì)其在物理學(xué)發(fā)展中的意義．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 2．了解赫茲證實(shí)電磁波存在的實(shí)驗(yàn)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在物理理論發(fā)展中的地位和作用. [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] [知識(shí)梳理] 一、電磁場(chǎng)理論的建立及驗(yàn)證 1．電磁場(chǎng)理論 英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在研究了法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后，提出了電磁場(chǎng)理論：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互聯(lián)系，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體——電磁場(chǎng)．電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是電磁場(chǎng)這個(gè)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(chǎng)，就會(huì)在空間引起變化的磁場(chǎng)；而這變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)又在較遠(yuǎn)的空間引起新的變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)．這個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，使變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地向周?chē)臻g傳播出去，形成電磁波． 3．驗(yàn)證 1888年，德國(guó)物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(dòng)特性，并發(fā)現(xiàn)電磁波的傳播速度等于光速，證實(shí)了光是一種電磁波． 二、電磁場(chǎng)的物質(zhì)性 1．電磁場(chǎng)可以使電荷移動(dòng)，即可以對(duì)電荷做功，這說(shuō)明電磁場(chǎng)具有能量． 2．俄國(guó)物理學(xué)家列別捷夫測(cè)量到光對(duì)被照射物體的壓力，表明電磁場(chǎng)具有與其他物質(zhì)相互作用的屬性．所以說(shuō)，電磁場(chǎng)是物質(zhì)存在的基本形態(tài)之一． [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．思考判斷 (1)有電場(chǎng)的空間一定存在磁場(chǎng)，有磁場(chǎng)的空間也一定能產(chǎn)生電場(chǎng)．() (2)均勻變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)．() (3)周期性變化的磁場(chǎng)周?chē)臻g一定產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)．(√) (4)變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地向四周空間傳播形成電磁波．(√) (5)麥克斯韋用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在．() (6)電磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)．(√) [提示]　(1)穩(wěn)恒的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)，穩(wěn)恒的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)． (2)均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)． (5)赫茲用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在． 2．關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生電場(chǎng) B．在變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的電場(chǎng) C．均勻變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的磁場(chǎng) D．周期性變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng) D　[根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，只有變化的電場(chǎng)周?chē)女a(chǎn)生磁場(chǎng)，所以A錯(cuò)；非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，所以B、C錯(cuò)，故選D.] 3．(多選)關(guān)于電磁場(chǎng)和電磁波，下列說(shuō)法正確的有(　　) A．電磁波不能在真空中傳播 B．變化的電場(chǎng)一定能產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) C．電磁波在真空中傳播的速度是3108 m/s D．變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)地向周?chē)臻g傳播，形成電磁波 CD　[電磁波可以在真空中傳播，A錯(cuò)誤；均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，B錯(cuò)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(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論及電磁波的理解 1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 2．電磁場(chǎng) 如果在空間某處產(chǎn)生了周期性變化的電場(chǎng)，就會(huì)在周?chē)臻g引起周期性變化的磁場(chǎng)，而這個(gè)周期性變化的磁場(chǎng)又在較遠(yuǎn)的空間引起新的周期性變化的電場(chǎng)．變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)相互聯(lián)系，形成了一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體——電磁場(chǎng)．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論中的“均勻變化”指的是在相等的時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度或電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)中以電場(chǎng)和磁場(chǎng)的形式貯存著能量——電磁能．電磁波的傳播過(guò)程就是能量傳遞的過(guò)程． (3)麥克斯韋預(yù)言了電磁波，赫茲證實(shí)了電磁波的存在，測(cè)出了波長(zhǎng)和頻率，證實(shí)了真空中電磁波的傳播速度等于光速，驗(yàn)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(chǎng)理論，以下說(shuō)法中正確的是(　　) A．恒定的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，恒定的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生恒定的電場(chǎng) B．變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng) C．均勻變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生均勻變化的電場(chǎng) D．均勻變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，均勻變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng) BD　[對(duì)此理論全面正確的理解為：不變化的電場(chǎng)周?chē)划a(chǎn)生磁場(chǎng)；變化的電場(chǎng)周?chē)梢援a(chǎn)生變化磁場(chǎng)，也可以產(chǎn)生不變化的磁場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)；周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)．變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的規(guī)律與以上類(lèi)似，故正確答案為B、D.] 均勻變化的電場(chǎng)(磁場(chǎng))產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)(電場(chǎng))，不均勻變化的電場(chǎng)(磁場(chǎng))產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)(電場(chǎng))，周期性變化的電場(chǎng)(磁場(chǎng))產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)(電場(chǎng)). [針對(duì)訓(xùn)練] (多選)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)生同頻率周期性變化的電場(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)，磁場(chǎng)周?chē)欢ù嬖陔妶?chǎng) AB　[變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng)， 當(dāng)電場(chǎng)中有閉合回路時(shí)，回路中有電流．若無(wú)閉合回路，電場(chǎng)仍然存在，A正確；若形成電磁場(chǎng)必須有周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，B對(duì)，C、D錯(cuò)．] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．關(guān)于電磁場(chǎng)理論，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．在電場(chǎng)的周?chē)臻g一定產(chǎn)生磁場(chǎng) B．任何變化的電場(chǎng)周?chē)臻g一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) C．均勻變化的電場(chǎng)周?chē)臻g產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) D．振蕩電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) D　[由麥克斯韋電磁場(chǎng)理論知：不變化的電場(chǎng)周?chē)划a(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生磁場(chǎng)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)性質(zhì)是由電場(chǎng)的變化情況決定的，均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，不均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場(chǎng)，反之亦然，故選項(xiàng)D正確．] 2．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．電磁場(chǎng)的本質(zhì)是電場(chǎng) B．電磁場(chǎng)的本質(zhì)是磁場(chǎng) C．電磁場(chǎng)不具有能量 D．電磁場(chǎng)是周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而形成的不可分離的統(tǒng)一體 D　[變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生而在空間中形成電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)具有能量，是一種物質(zhì)，故D選項(xiàng)正確．] 3．(多選)下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法中正確的是(　　) A．只要電場(chǎng)和磁場(chǎng)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(dú)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(duì)電磁波的產(chǎn)生機(jī)制及傳播途徑要搞清，如果電場(chǎng)(或磁場(chǎng))是均勻變化的，產(chǎn)生的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))是恒定的，就不能產(chǎn)生新的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))，也就不能產(chǎn)生電磁波．電磁波不同于機(jī)械波，它的傳播不需要介質(zhì)，故應(yīng)選C、D.]