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

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第四節(jié)　麥克斯韋電磁場理論 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 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(xué)發(fā)展中的意義．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) 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(yù) 習(xí)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(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(yuǎn)的空間引起新的變化的電場和磁場．這個過程反復(fù)進(jìn)行，使變化的電場和磁場由近及遠(yuǎn)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(xué)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(xué)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(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(yīng)強(qiáng)度或電場強(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(yù)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(xùn)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(dāng)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(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)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(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　[對電磁波的產(chǎn)生機(jī)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(jī)械波，它的傳播不需要介質(zhì)，故應(yīng)選C、D.]