電磁波相對論簡介.ppt

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1、第十四章電磁波相對論簡介,,考綱展示,命題導(dǎo)向 電磁振蕩和電磁波的內(nèi)容在高考中重點考查LC振蕩電路的振蕩過程及其規(guī)律，考查方式是采取論證和計算較少而概念敘述較多 電磁波的發(fā)射、接收及相對論部分單獨出題的概率不大,復(fù)習策略 電磁振蕩和電磁波的重點和難點是：LC振蕩回路產(chǎn)生的電磁振蕩，核心內(nèi)容是麥克斯韋電磁場理論 對相對論簡介要認真看書閱讀了解,課時1電磁波,梳理知識 突破難點,課前自主學習,知識回顧 1麥克斯韋電磁場理論 變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場 2電磁場 變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場，變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生電場，變化的電場和磁場成為一個完整的整體，這

2、就是電磁場,要點深化 1變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場(這種電場叫感應(yīng)電場或渦旋電場，與由電荷激發(fā)的靜電場不同它的電場線是閉合的，它的存在與空間有無導(dǎo)體或閉合電路無關(guān))，變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場 2均勻變化的磁場產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，均勻變化的電場產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場這里的“均勻變化”指的是相等時間內(nèi)磁感應(yīng)強度(或電場強度)的變化量相等，或者說磁感應(yīng)強度(或電場強度)對時間的變化率為一定值,3不均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場，不均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場 4振蕩的(即周期性變化的)磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場 5變化的磁場產(chǎn)生的電場方向可以利用楞次定律來確定,基礎(chǔ)自測

3、 關(guān)于電磁場的理論，下面說法正確的是() A變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場一定是變化的 B變化的電場周圍產(chǎn)生的磁場不一定是變化的 C均勻變化的磁場周圍產(chǎn)生的電場也是均勻變化的 D振蕩電場周圍產(chǎn)生的磁場也是振蕩的 解析：變化的電場產(chǎn)生磁場：有兩層含義均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場；振蕩的電場產(chǎn)生同頻率的振蕩的磁場變化的磁場產(chǎn)生電場，同上面兩層含義，故B、D正確，A、C錯,答案：BD,知識回顧 1定義：交替產(chǎn)生的振蕩電場和振蕩磁場向周圍空間的傳播形成電磁波 2電磁波是橫波 3它在真空中傳播速度等于光速c3.0108_m/s. 4波速v、波長與頻率f的關(guān)系：vf.,要點深化 1

4、在電磁波中，每處的電場強度和磁感應(yīng)強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這就是說，電場和磁場的振蕩方向都跟電磁波的傳播方向垂直因此電磁波是橫波 2電磁波的傳播速度v等于波長和頻率f的乘積，即vf.任何頻率的電磁波在真空中的傳播速度都等于光在真空中的傳播速度c3.0108 m/s. 3電磁波傳播時不需要介質(zhì)，可在真空中傳播,4電磁波與物質(zhì)相互作用時，能發(fā)生反射、吸收、折射等現(xiàn)象 5電磁波具有波的共性，能產(chǎn)生干涉、衍射等現(xiàn)象 6電磁波向外傳播的是電磁能,7電磁波與機械波的區(qū)別,,基礎(chǔ)自測 電磁波與機械波相比較有() A電磁波傳播不需要介質(zhì)，機械波傳播需要介質(zhì) B電磁波在任何介質(zhì)

5、中的傳播速率都相同，機械波在同一介質(zhì)中的傳播速率都相同 C電磁波與機械波都不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D電磁波與機械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象 解析：根據(jù)機械波和電磁波的產(chǎn)生條件、傳播可知A正確，B不對兩種波都具有波的特性，C錯，D正確 答案：AD,知識回顧 1無線電波的發(fā)射 (1)發(fā)射電磁波的條件 第一，要有足夠高的頻率；第二，電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間 (2)發(fā)射電磁波是利用它傳遞某種信號，因此必須進行調(diào)制所謂調(diào)制，就是把要傳播的信號加在電磁波上的過程，有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式,2無線電波的接收 無線電波的接收過程是：調(diào)諧電路利用電諧振的原理接收所需的電磁波，再通過檢波器檢波得到電

6、磁波所攜帶的信號 (1)當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這種現(xiàn)象叫電諧振 (2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫調(diào)諧 (3)從接收到的高頻信號中“檢出”所攜帶信號的過程叫檢波，也叫解調(diào)，它是調(diào)制的逆過程,3電視的基本原理 在電視發(fā)射端，由攝像管攝取景物并將景物反射的光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕倪^程就是攝像，這個過程由攝像管完成在電視接收端，由電視接收機的顯像管把電信號還原成景物的像，這一過程中要進行調(diào)諧、檢波等過程電視信號的傳播主要是通過直線傳播,4雷達的基本原理 雷達是利用電磁波來判定物體位置的電子設(shè)備雷達向某一方向發(fā)射電磁波時，在顯示器的熒光屏上呈現(xiàn)發(fā)射的尖

7、形波，無線電波遇到障礙物反射回來，被雷達接收，在顯示器的熒光屏上出現(xiàn)第二個尖形波，根據(jù)兩個尖形波的距離，可得到障礙物到雷達站的距離，再根據(jù)發(fā)射電磁波的方向和仰角，便可判定障礙物的位置利用多普勒效應(yīng)還可以測量移動物體的速度雷達是利用電磁波譜的微波段工作的,要點深化 雷達原理的應(yīng)用注意事項 (1)知道雷達的工作原理，明確尖形波的含義是解題的關(guān)鍵 (2)雷達發(fā)射的是直線性能好，反射性能強的微波 (3)可以認為無線電波在空間中是勻速傳播，波速為c3108 m/s. (4)從圖象上確定發(fā)出電磁波到接收到反射波所需的時間 (5)注意電磁波所走的路程是障礙物到雷達距離的2倍,,解析：本題主要考查了雷達的工作

8、原理圖中a和c處的尖形波是雷達向目標發(fā)射無線電波時出現(xiàn)的，b處的尖形波是雷達收到障礙物反射回來的無線電波時出現(xiàn)的，由abbc，可知無線電波發(fā)射到返回所用時間為50 s. 設(shè)障礙物與雷達之間的距離為x，由題意可知無線電波來回時間為t50 s 由2xct得xct/23.010850106/2 m7.5103 m. 答案：5103 m,知識回顧 1電磁波按波長由大到小的順序為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線 2不同電磁波產(chǎn)生機理不同：無線電波由振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生；可見光由原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生；X射線由原子的內(nèi)層電子受激后產(chǎn)生；射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的,3不同

9、電磁波的特性不同：無線電波易發(fā)生干涉和衍射紅外線有顯著熱作用；可見光可引起視覺反應(yīng)；紫外線有顯著的化學作用；X射線的穿透能力很強；射線的穿透能力更強,要點深化,,基礎(chǔ)自測 關(guān)于紫外線的以下說法中正確的是() A照射紫外線可增進人體對鈣質(zhì)的吸收，因此人們應(yīng)盡可能多地接受紫外線的照射 B紫外線是一種可見光 C紫外線有很強的熒光效應(yīng)，可用來防偽 D紫外線有殺菌消毒的作用，是因為其有熱效應(yīng) 解析：由于紫外線有顯著的生理作用能促進人體對鈣的吸收，改善人體健康，但同時紫外線對生命也有害，故A項錯誤；紫外線不是可見光，B錯誤；紫外線不具有熱效應(yīng)，D錯誤,答案：C,師生互動 規(guī)律總結(jié),課堂講練互動,例1某空間

10、出現(xiàn)了如圖2所示的一組閉合的電場，這可能是() A沿AB方向磁場在迅速減弱 B沿AB方向磁場在迅速增強 C沿BA方向磁場在迅速增強 D沿BA方向磁場在迅速減弱,解析根據(jù)電磁感應(yīng)理論，閉合回路中磁通量變化時，使閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律判斷，其中感應(yīng)電流的方向和電場線方向一致 答案AC,題后反思 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，是因為閉合電路中電荷受到了電場作用，而變化的磁場產(chǎn)生電場，與是否存在閉合電路無關(guān)，故空間內(nèi)磁場變化產(chǎn)生的電場方向，仍可用楞次定律判斷,變式11下列關(guān)于電磁場的說法中正確的是() A只要空間某處有變化的電場或磁場，就會在其周圍產(chǎn)生電磁場，從而

11、形成電磁波 B任何變化的電場周圍一定有磁場 C振蕩電場和振蕩磁場交替產(chǎn)生，相互依存，形成不可分離的統(tǒng)一體，即電磁場 D電磁波的理論在先，實踐證明在后,解析：根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知選項A錯誤；若電場或磁場的變化是均勻的，則不能形成電磁波，B項正確 若電場的變化是均勻的，則只能形成穩(wěn)定的磁場；若電場的變化是非均勻的，則可形成電磁場，由電磁場的定義可知C正確 英國物理學家麥克斯韋從理論上預(yù)見了電磁波的存在，并指出電磁波的特點例如：電磁波的傳播不需要介質(zhì)，它在真空中的速度等于光速，電磁波是橫波等，進而說明光是電磁波家庭中的一員二十多年后由德國物理學家赫茲驗證，所以D正確 答案：BCD,例2(20

12、09北京高考)類比是一種有效的學習方法，通過歸類和比較，有助于掌握新知識，提高學習效率在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處某同學對機械波和電磁波進行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是(),A機械波的頻率、波長和波速三者滿足的關(guān)系，對電磁波也適用 B機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象 C機械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播 D機械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波,解析本題考查機械波和電磁波的區(qū)別和聯(lián)系，意在考查考生對基本概念的理解和辨析D中，電磁波是橫波，不是縱波，其他選項的表述是對的 答案D,題后反思 解決此類問題應(yīng)注意： (1)電磁波的波速 不同電磁波在同一介

13、質(zhì)中傳播時，傳播速度不同，頻率越高波速越小，頻率越低波速越大 在真空中傳播時，不同頻率的電磁波的速度相同，vc. (2)電磁波與機械波不同，機械波在介質(zhì)中傳播的速度只與介質(zhì)有關(guān)，電磁波在介質(zhì)中傳播的速度與介質(zhì)和頻率均有關(guān),變式21對于機械波和電磁波的比較，下面說法正確的是() A它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象 B它們在本質(zhì)上是相同的，只是頻率不同而已 C它們都可能是橫波，也可能是縱波 D機械波的傳播速度只取決于介質(zhì)，與頻率無關(guān)，而電磁波的傳播速度與介質(zhì)無關(guān)，只與頻率有關(guān),解析：機械波和電磁波都是一種波，都具有波的共同特征，即都能發(fā)生干涉、衍射、反射、折射等現(xiàn)象，故A選項正確機械波傳播的

14、是一種振動形式，可能是橫波，也可能是縱波，而電磁波是一種物質(zhì)波，是橫波不可能是縱波，故B，C選項錯誤電磁波的傳播速度不僅與介質(zhì)有關(guān)(折射率)，還與其本身的頻率有關(guān)，故D選項錯誤 答案：A,例3高原上人的皮膚黝黑的原因是() A與高原上的人生活習慣有關(guān) B與高原上的風力過大有關(guān) C與高原上紫外線輻射過強有關(guān) D由遺傳決定 解析高原上紫外線輻射量及輻射強度比平原高許多，而紫外線對皮膚的生理作用會使皮膚變得粗糙和黝黑，故選項C正確，A、B、D均錯誤 答案C,題后反思 對與實際結(jié)合的物理問題，要從中挖掘?qū)嶋H與物理學科的結(jié)合點，不能漫無邊際地去想象要準確把握物理知識本身的含義和它們的一些特性與作用,變式

15、31關(guān)于紅外線的以下說法中正確的是() A不同的物體輻射紅外線的波長和強度不同，可以在較冷的背景上探測出較熱物體的紅外輻射 B利用紅外線的熱效應(yīng)對物體進行烘干 C利用紅外線波長較長，容易發(fā)生衍射的特點進行遠距離和高空攝影 D利用不同物體輻射紅外線的波長和強度的不同可以對物體進行遠距離探測,解析：由于紅外線是一種光波，一切物體都在不停地對外輻射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強一些，因此A正確由于紅外線的熱效應(yīng)，因此可用來烘干物體，B正確；又由于坦克、艦艇、人體等一切物體都在不停地輻射紅外線，并且不同的物體所輻射的紅外線，其波長和強度不同，故在夜間或濃霧天氣可通過紅外線探測器來接收信號

16、，并用電子儀器對接收到的信號進行處理，或用對紅外線敏感的照相底片進行遠距離攝影和高空攝影，就可得知物體的形狀和特征，故C，D正確 答案：ABCD,感悟真題 檢驗技能,隨堂鞏固訓(xùn)練,1(2009天津高考)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是() A電磁波必須依賴介質(zhì)傳播 B電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象 C電磁波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象 D電磁波無法攜帶信息傳播,解析：本題考查了電磁波的相關(guān)知識，意在考查考生對所學知識的理解及遷移能力根據(jù)電磁波的產(chǎn)生機理及傳播特性可知，電磁波傳播不需要介質(zhì)，選項A錯誤；干涉、衍射是電磁波和所有波都具有的共同特性，選項B正確；由于電磁波是橫波，故能發(fā)生偏振現(xiàn)象，選項C錯誤；電磁波能夠攜帶圖象、聲音等信息進行傳播，選項D錯誤 答案：B,2目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至1000 MHz的范圍內(nèi)，下列關(guān)于雷達和電磁波的說法正確的是() A真空中上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3 m至1.5 m之間 B電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的 C測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的距離 D波長越短的電磁波，反射性能越強,,,A2.53.5 mB44.5 m C57 m D813 m 解析：由圖象可知，813 m波段的紅外線，水和CO2均不吸收，故選D，A、B、C錯誤 答案：D,,,,,