資源簡介

13.4電磁波的發現及應用
【學習目標】
1. 了解人類發現電磁波的歷史，知道麥克斯韋、赫茲等物理學家對電磁波發現做出的巨大貢獻，領會在電磁波的發現過程中所蘊含的科學方法和科學精神。
2. 體驗赫茲證明麥克斯韋預言的電磁波存在的實驗過程及實驗方法，領會物理理論和實驗的相互配合對科學發展的巨大作用。
3. 了解電磁波本身是一種特殊物質，電磁波能傳遞能量和信息。
4. 了解電磁波譜中各波段的主要特性及其在科技、經濟和社會信息化等方面的主要應用。知道可見光是電磁波譜家族中的一個頻段。
【開啟新探索】
我們的生活已與電磁波密切相關，如移動通訊、無線網絡、衛星通信等都是通過電磁波傳輸息的。那么電磁波是怎樣發現的呢？
【質疑提升1】麥克斯韋的電磁場理論、電磁波
1. 閱讀教材P119，說明麥克斯韋的電磁場理論及理論得出的基礎。
2. 閱讀教材P120，說明麥克斯韋預言空間存在電磁波理論基礎。
3. 閱讀教材P120、P122，說說電磁波有怎樣的特性？麥克斯韋又有怎樣的預言？
4. 麥克斯韋建立了電磁場理論，并預言了電磁波的存在，但沒有通過科學實驗證實電磁場理論。哪位科學家通過實驗捕獲電磁波、證實了麥克斯韋的電磁場理論？
【質疑提升2】電磁波譜
1. 閱讀教材P120，結合水波的傳播，理解什么是波峰、什么波谷？
2. 閱讀教材P120，說說什么是波長λ，什么是波的頻率f，什么是波速v？
3. 波速v、波長λ、頻率f三者間滿足怎樣的關系式？對于電磁波呢？
4. 電磁波的波長、頻率范圍很廣。按電磁波的波長或頻率大小的順序排列，就稱為電磁波譜。閱讀課本，了解電磁波的分類、作用。
電磁波譜及其應用
從左向右，波長 ，頻率 。
類型 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 γ射線
長波 中波 短波 微波
應用
【學以致用】
1． 根據麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是（　　）
A．有電場的空間一定存在磁場，有磁場的空間也一定能產生電場
B．在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產生變化的電場
C．均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場
D．周期性變化的磁場周圍空間一定產生周期性變化的電場
2． 關于電磁波，下列說法正確的是（　　）
A．只要有電場就能形成電磁波
B．電磁波是一種物質，不能在真空中傳播
C．紅外線的波長比射線的波長長
D．電磁波能傳播信息，但不能傳播能量
3．下列波中，不屬于電磁波的是（　　）
A．X射線
B．紅外線
C．超聲波
D．γ射線
4. 電焊作業時，會產生對人體有害的電焊弧光。焊接電弧溫度在3000 C時，輻射出大量頻率為1.0×1015Hz的電磁波。根據波長判斷，它屬于哪種電磁波？電焊工人作業時，需要佩戴專業的防護頭盔（如圖），這是為什么？
3×10-7m
【核心素養提升】
1．下列關于麥克斯韋電磁場理論的說法正確的是（　　）
A．變化的電場一定能產生變化的磁場
B．變化的磁場一定能產生變化的電場
C．電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場
A．電磁波的傳播過程就是電磁場能量的傳播過程
2．關于電磁波，下列說法正確的是（　　）
A．電磁波能傳播信息，但不能傳播能量
B．電磁波是一種物質，不能在真空中傳播
C．赫茲成功的預言了電磁波的存在并通過實驗發現了電磁波
D．變化的電場和變化的磁場由近及遠向外傳播，形成電磁波
3．無線電技術的發展給人類帶來了極大的便利，下列有關電磁波的說法，正確的是（　　）
A．電磁波不能在真空中傳播
B．通信中廣泛應用的無線電波是電磁波譜中波長最短的
C．電磁波的傳播過程就是電子的傳播過
D．電磁波是電場和磁場相互激發而形成的
4． 電磁波在真空中的速度c=3×108m/s。某廣播電臺的頻率f=99.8MHz，則該電臺所發射電磁波的波長λ約為（　　）
A．3m
B．3×103m
C．33.3m
D．0.333m
5. 自2020年1月以來，“新冠肺炎”席卷全國。“新冠肺炎”的典型癥狀就是持續發燒，因此測溫是“新冠肺炎”防控的重要環節。為方便測溫各學校都配置了如圖所示的額溫槍。額溫槍是通過傳感器接收紅外線，得出感應溫度數據，使用時只要將額溫槍放于距兩眼中間部位5-6cm處，修正額頭與實際體溫的溫差便能顯示準確的體溫。則以下說法正確的是（　　）
A．紅外線頻率比紫外線高
B．額溫槍利用的紅外線也可用于殺菌消毒
C．紅外線是波長比紫外線短的電磁波
D．若物體在空氣中輻射的紅外線波長為100μm，該紅外線頻率為3.0×1012Hz
6．下列電磁波中，波長最長的是（ ）
A．無線電波
B．紅外線
C．紫外線
D．射線
7．在電磁波中，波長按從長到短排列不正確的是（　　）
A．無線電波、可見光、紅外線
B．無線電波、可見光、γ射線
C．紅光、黃光、綠光
D．紫外線、X射線、γ射線
8．關于電磁波，下列說法不正確的是（　　）
A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關
B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發，形成電磁波
C．γ射線具有較強的穿透能力，可以用來透視
D．利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信
9． 我國即將進入全面5G時代，將開啟萬物互聯時代車聯網物聯網智慧城市無人機網絡、自動駕駛技術等將一一變為現實。5G，即第五代移動通信技術，采用3300~5000MHz頻段，相比于現有的4G（即第四代移動通信技術，1880~2635MHz段）技術而言，具有極大帶寬極大容量和極低時延。5G信號與4G信號相比，下列說法正確的是（　　）
A．5G信號在真空中的傳播速度更快
B．4G信號在真空中的傳播速度更快
C．與4G信號相比，5G信號波長更短
D．與4G信號相比，5G信號波長更長
10．中國航天員在天宮一號上成功進行了太空授課（如圖）。已知天宮一號空間實驗室軌道半徑為，地球半徑為。所用的電磁波的波長為2.5×10－2m。試計算：
（1）航天員講課的實時畫面從天宮一號空間實驗室發至地面接收站，最少需要多少時間？
（2）所用的電磁波的頻率大小？
1.13×10-3s
1.2×1010HZ13.4電磁波的發現及應用
【學習目標】
1. 了解人類發現電磁波的歷史，知道麥克斯韋、赫茲等物理學家對電磁波發現做出的巨大貢獻，領會在電磁波的發現過程中所蘊含的科學方法和科學精神。
2. 體驗赫茲證明麥克斯韋預言的電磁波存在的實驗過程及實驗方法，領會物理理論和實驗的相互配合對科學發展的巨大作用。
3. 了解電磁波本身是一種特殊物質，電磁波能傳遞能量和信息。
4. 了解電磁波譜中各波段的主要特性及其在科技、經濟和社會信息化等方面的主要應用。知道可見光是電磁波譜家族中的一個頻段。
【開啟新探索】
我們的生活已與電磁波密切相關，如移動通訊、無線網絡、衛星通信等都是通過電磁波傳輸息的。那么電磁波是怎樣發現的呢？
【質疑提升1】麥克斯韋的電磁場理論、電磁波
1. 閱讀教材P119，說明麥克斯韋的電磁場理論及理論得出的基礎。
2. 閱讀教材P120，說明麥克斯韋預言空間存在電磁波理論基礎。
3. 閱讀教材P120、P122，說說電磁波有怎樣的特性？麥克斯韋又有怎樣的預言？
4. 麥克斯韋建立了電磁場理論，并預言了電磁波的存在，但沒有通過科學實驗證實電磁場理論。哪位科學家通過實驗捕獲電磁波、證實了麥克斯韋的電磁場理論？
【質疑提升2】電磁波譜
1. 閱讀教材P120，結合水波的傳播，理解什么是波峰、什么波谷？
2. 閱讀教材P120，說說什么是波長λ，什么是波的頻率f，什么是波速v？
3. 波速v、波長λ、頻率f三者間滿足怎樣的關系式？對于電磁波呢？
4. 電磁波的波長、頻率范圍很廣。按電磁波的波長或頻率大小的順序排列，就稱為電磁波譜。閱讀課本，了解電磁波的分類、作用。
電磁波譜及其應用
從左向右，波長 ，頻率 。
類型 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 γ射線
長波 中波 短波 微波
應用
【學以致用】
1． 根據麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是（　　）
A．有電場的空間一定存在磁場，有磁場的空間也一定能產生電場
B．在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，在變化的磁場周圍一定產生變化的電場
C．均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場
D．周期性變化的磁場周圍空間一定產生周期性變化的電場
2． 關于電磁波，下列說法正確的是（　　）
A．只要有電場就能形成電磁波
B．電磁波是一種物質，不能在真空中傳播
C．紅外線的波長比射線的波長長
D．電磁波能傳播信息，但不能傳播能量
3．下列波中，不屬于電磁波的是（　　）
A．X射線
B．紅外線
C．超聲波
D．γ射線
4. 電焊作業時，會產生對人體有害的電焊弧光。焊接電弧溫度在3000 C時，輻射出大量頻率為1.0×1015Hz的電磁波。根據波長判斷，它屬于哪種電磁波？電焊工人作業時，需要佩戴專業的防護頭盔（如圖），這是為什么？
【核心素養提升】
1．下列關于麥克斯韋電磁場理論的說法正確的是（　　）
A．變化的電場一定能產生變化的磁場
B．變化的磁場一定能產生變化的電場
C．電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場
A．電磁波的傳播過程就是電磁場能量的傳播過程
2．關于電磁波，下列說法正確的是（　　）
A．電磁波能傳播信息，但不能傳播能量
B．電磁波是一種物質，不能在真空中傳播
C．赫茲成功的預言了電磁波的存在并通過實驗發現了電磁波
D．變化的電場和變化的磁場由近及遠向外傳播，形成電磁波
3．無線電技術的發展給人類帶來了極大的便利，下列有關電磁波的說法，正確的是（　　）
A．電磁波不能在真空中傳播
B．通信中廣泛應用的無線電波是電磁波譜中波長最短的
C．電磁波的傳播過程就是電子的傳播過
D．電磁波是電場和磁場相互激發而形成的
4． 電磁波在真空中的速度c=3×108m/s。某廣播電臺的頻率f=99.8MHz，則該電臺所發射電磁波的波長λ約為（　　）
A．3m
B．3×103m
C．33.3m
D．0.333m
5. 自2020年1月以來，“新冠肺炎”席卷全國。“新冠肺炎”的典型癥狀就是持續發燒，因此測溫是“新冠肺炎”防控的重要環節。為方便測溫各學校都配置了如圖所示的額溫槍。額溫槍是通過傳感器接收紅外線，得出感應溫度數據，使用時只要將額溫槍放于距兩眼中間部位5-6cm處，修正額頭與實際體溫的溫差便能顯示準確的體溫。則以下說法正確的是（　　）
A．紅外線頻率比紫外線高
B．額溫槍利用的紅外線也可用于殺菌消毒
C．紅外線是波長比紫外線短的電磁波
D．若物體在空氣中輻射的紅外線波長為100μm，該紅外線頻率為3.0×1012Hz
6．下列電磁波中，波長最長的是（ ）
A．無線電波
B．紅外線
C．紫外線
D．射線
7．在電磁波中，波長按從長到短排列不正確的是（　　）
A．無線電波、可見光、紅外線
B．無線電波、可見光、γ射線
C．紅光、黃光、綠光
D．紫外線、X射線、γ射線
8．關于電磁波，下列說法不正確的是（　　）
A．電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關
B．周期性變化的電場和磁場可以相互激發，形成電磁波
C．γ射線具有較強的穿透能力，可以用來透視
D．利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信
9． 我國即將進入全面5G時代，將開啟萬物互聯時代車聯網物聯網智慧城市無人機網絡、自動駕駛技術等將一一變為現實。5G，即第五代移動通信技術，采用3300~5000MHz頻段，相比于現有的4G（即第四代移動通信技術，1880~2635MHz段）技術而言，具有極大帶寬極大容量和極低時延。5G信號與4G信號相比，下列說法正確的是（　　）
A．5G信號在真空中的傳播速度更快
B．4G信號在真空中的傳播速度更快
C．與4G信號相比，5G信號波長更短
D．與4G信號相比，5G信號波長更長
10．中國航天員在天宮一號上成功進行了太空授課（如圖）。已知天宮一號空間實驗室軌道半徑為，地球半徑為。所用的電磁波的波長為2.5×10－2m。試計算：
（1）航天員講課的實時畫面從天宮一號空間實驗室發至地面接收站，最少需要多少時間？
（2）所用的電磁波的頻率大小？

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