2024_2025新教材高中物理第5章初识电磁场与电磁波第3节初识电磁波及其应用第4节初识光量子与量子世界学案鲁科版必修第三册.docVIP

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第3节初识电磁波及其应用第4节初识光量子与量子世界

[核心素养·明目标]

核心素养

学习目标

物理观念

知道电磁波的概念及电磁波的产生原理，知道光是一种电磁波，光的能量是不连续的，能说明相关的自然现象。

科学思维

理解电磁波的产生原理，了解电磁波的应用和电磁污染及防护，具有与光的量子化有关的能量观念。

科学探究

能上网查询，提出与电磁场、电磁波、光子等相关的问题，能依据试验现象形成结论，能主动与他人沟通试验过程与结果。

科学看法与责任

能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响，能理性探讨电磁污染及其防护问题。通过对场的相识，能体会人类对自然界的相识是不断发展的。

学问点一电磁波及其应用

1．电磁波的产生

周期性改变的磁场四周会产生周期性改变的电场，周期性改变的电场四周也会产生周期性改变的磁场。改变的电场和改变的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不行分割的电磁场，这种在空间交替改变的电磁场传播出去就形成了电磁波。

2．麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹通过试验证明了电磁波的存在。

3．电磁波的应用电磁污染及防护

(1)1901年，马可尼胜利地进行了跨越大西洋的无线电通信，实现了人类历史上第一次远距离无线电通信。1906年，美国物理学家费森登(R．Fessenden，1866—1932)进行了人类历史上第一次无线电广播。

(2)手机通话是靠一种特别的无线通信系统来实现的。

(3)电磁污染又称电磁波污染或射频辐射污染。随着无线电技术、微波技术的快速发展和普及，地面电磁辐射的密度和功率大幅度增加，电磁污染已成为一种威逼人类健康的无形污染。

电磁波是一种客观存在的物质，具有能量。

1：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)麦克斯韦通过试验证明了电磁波的存在。 (×)

(2)改变的磁场可以产生电场，但改变的电场不能产生磁场。 (×)

(3)雷达是通过接收障碍物发出的电磁波来确定物体位置的。 (×)

学问点二光量子与量子世界

德国物理学家普朗克最早提出量子假说，量子假说认为，物质辐射(或汲取)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍。

E＝nε(n＝1，2，3，…)

辐射是由一份份的能量组成的，就像物质是由一个个原子组成的一样。一份能量就是一个能量子，能量子的能量ε与频率ν成正比。

ε＝hν

式中，h＝6.626176×10－34J·s。这是普朗克引进的一个物理普适常量，称为普朗克常量。

能量子：不行再分割的最小能量值。

2：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。 (√)

(2)在微观世界中能量不能连续改变。 (√)

3：填空

光是一种电磁波，则波长为400nm的光子的能量是4.97×10－19J。

考点1麦克斯韦电磁场理论

摸索究：(1)视察上面两幅图，改变的磁场所产生电场的电场线和以前所学静电场的电场线有区分吗？

(2)改变的磁场肯定能产生电磁波吗？为什么？

提示：(1)改变的磁场所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的。

(2)不肯定，匀称改变的磁场在四周空间产生恒定的电场，不匀称改变的磁场在四周空间产生改变的电场，假如改变的磁场能产生改变的电场，改变的电场又能产生改变的磁场，才能在四周空间产生电磁波。

1．改变的磁场产生电场

如图所示，麦克斯韦认为在改变的磁场四周产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关。导体环的作用只是用来显示电流的存在。

2．改变的电场产生磁场

依据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间改变着的电场四周也要产生磁场，如图所示。

3．改变的磁场产生电场

(1)匀称改变的磁场产生恒定的电场。

(2)非匀称改变的磁场产生改变的电场。

(3)周期性改变的磁场产生同频率的周期性改变的电场。

4．改变的电场产生磁场

(1)匀称改变的电场产生恒定的磁场。

(2)非匀称改变的电场产生改变的磁场。

(3)周期性改变的电场产生同频率的周期性改变的磁场。

【典例1】关于电磁场理论的叙述，不正确的是()

A．改变的磁场四周肯定存在着电场，与是否有闭合电路无关

B．周期性改变的磁场产生同频率周期性改变的电场

C．改变的电场和改变的磁场相互关联，形成一个统一的整体，即电磁场

D．电场四周肯定存在磁场

思路点拨：(1)相互激发的改变的电场与磁场的频率相等。

(2)交替改变的电磁场是一个整体。

D[

故D符合题意。]

在理解麦克斯韦的电磁场理论时，要留意静电场不产生磁场，静磁场也不产生电场，还要留意依据电场(或磁场)的改变状况来确定所产生的是什么样的磁场(或电场)。

[跟进训练]

1．某电路中电场随时间改变的图像如下列各