高考物理二輪專題突破 電磁波 相對論簡介課件 魯科版

1初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想以及在物理學(xué)發(fā)展史上的意義 2了解電磁波的產(chǎn)生，通過電磁波體會電磁場的物質(zhì)性 3了解電磁波的發(fā)射、傳播和接收 4通過實例認(rèn)識電磁波譜，知道光是電磁波 5知道狹義相對論的基本假設(shè) 6知道質(zhì)速關(guān)系和質(zhì)能關(guān)系 7知道相對論質(zhì)能關(guān)系式 本章的大部分內(nèi)容是記憶性的，定性了解的在高考中，電磁波部分單獨出現(xiàn)的機會不多，相對論部分是新增添的知識，要求也不高在高考中一般也不會單獨考查，有可能與光學(xué)部分相結(jié)合，考查對基本概念的掌握和理解 1電磁場與電磁波 (1)電磁振蕩：由振蕩電路產(chǎn)生，若LC回路的電磁能量始終在電路中且沒有損耗，則該回路電磁振蕩的周期就是，完全由自身參數(shù)決定，叫做回路的，其倒數(shù)叫做回路的固有頻率，與回路中有沒有電流固有周期固有周期無關(guān)無關(guān) 電磁振蕩是回路中電容器上的和 電 感 中等做 變化的過程 (2)麥克斯韋電磁理論： 19世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家建立了完整的電磁場理論，并預(yù)言了電磁波的存在.1888年，德國物理學(xué)家 用實驗證明了電磁波的存在， 還預(yù)言光也是電磁波，開創(chuàng)了人類對光的認(rèn)識的新紀(jì)元電荷量、電場強度、電荷量、電場強度、電場能電場能電流、磁感應(yīng)強度、磁場能電流、磁感應(yīng)強度、磁場能麥克斯韋麥克斯韋赫茲赫茲麥克斯韋麥克斯韋周期性周期性 電磁場：變化的磁場產(chǎn)生，變化的 產(chǎn)生磁場，變化的電場和磁場總是相互聯(lián)系，形成一個不可分割的統(tǒng)一的場，這就是 電磁波： 電磁波的產(chǎn)生：和 交替產(chǎn)生，且由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成了電磁波 電磁波的特點： a電磁波中的磁感應(yīng)強度方向和電場強度的方向與傳播方向，所以電磁波是電場電場電場電場電磁場電磁場電場電場磁場磁場互相垂直互相垂直橫波橫波 b電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)，它在真空中傳播的速度是c， c電磁波能產(chǎn)生反射、折射、 和 等現(xiàn)象 2電磁波發(fā)射與接收 (1)發(fā)射和接收： 發(fā)射條件：振蕩頻率和足夠高 調(diào)制：有兩種形式： 和 接收調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生的過程 解調(diào)：使信號從高頻電流中還原3.0108 m/s干涉干涉衍射衍射電場和磁場電場和磁場盡可能分布到較大的空間盡可能分布到較大的空間調(diào)幅調(diào)幅調(diào)頻調(diào)頻電諧振電諧振聲音或圖像聲音或圖像 (2)電磁波譜： 按電磁波的波長從長到短，分布順序是：無線電波、紅外線、X射線和射線，形成電磁波譜 不同的電磁波具有不同的波長(頻率)，因此才具有不同的特性 3相對論簡介 (1)狹義相對論的基本假設(shè)： 在不同的慣性參考系中， 都是相同的 真空中的光速在不同的 中都是相同的可見光、紫外線可見光、紫外線一切物理規(guī)律一切物理規(guī)律慣性參考系慣性參考系 (2)時間和空間的相對性(以下公式均不要求定量計算) 時間間隔的相對性：t 長度的相對性：l (3)相對論的速度變換公式：u (4)相對論質(zhì)量：m (5)質(zhì)能方程：E. (6)廣義相對論 基本原理 廣義相對性原理：在任何參考系中，都是相同的 等效原理：一個均勻的引力場與一個等價 廣義相對論的預(yù)言與證實：時空彎曲、光線彎曲、引力紅移等mc2物理規(guī)律物理規(guī)律做勻加速做勻加速運動的參考系運動的參考系 考點一電磁場與電磁波 1對麥克斯韋電磁場理論的進一步理解 (1)恒定的磁場(電場)不能產(chǎn)生電場(磁場) (2)周期性變化的電場(磁場)產(chǎn)生同頻率的磁場(電場)才能形成電磁波 (3)變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場，這種電場與電荷激發(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)體或者有無閉合電路無關(guān) 2對電磁波的理解 (1)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播在真空中，不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速) (2)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小 (3)vf中，f是電磁波的頻率，即為發(fā)射電磁波的LC 【技巧提示】電磁波不同于機械波，機械波傳播必須有介質(zhì)，而電磁波傳播不需要介質(zhì)，電磁波和機械波都有波特有的特性 【案例1】(1)麥克斯韋理論的內(nèi)容是：_. (2)電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是_的，并和該處電磁波的傳播方向_，這就說明電磁波是_波 (3)目前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至1 000 MHz 的范圍內(nèi)請回答下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的有關(guān)問題 雷達(dá)發(fā)射電磁波的波長范圍是多少？ 能否根據(jù)雷達(dá)發(fā)出的電磁波確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離？ 【解析】熟記麥克斯韋理論及電磁波的特點，電磁波滿足vf. (1)麥克斯韋電磁理論的內(nèi)容是：變化的磁場周圍會產(chǎn)生電場，變化的電場周圍會產(chǎn)生磁場 (2)電磁波在傳播過程中，每處的電場方向和磁場方向總是垂直的，并和該處電磁波的傳播方向垂直，這說明電磁波是橫波 電磁波測距的原理就是通過發(fā)射和接收的時間間隔來確定距離，所以可根據(jù)svt確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離 【答案】(1)見解析(2)垂直垂直橫 (3)0.31.5 m能確定雷達(dá)和目標(biāo)間的距離 【即時鞏固1】(2010天津理綜)下列關(guān)于電磁波的說法正確的是() A均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場 B電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同 C只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波 D電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 【解析】變化的磁場就能產(chǎn)生電場，A正確若只有電場和磁場而電場和磁場都穩(wěn)定或電場、磁場僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波，C錯光也是電磁波，在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同，可判斷B錯D選項中沒強調(diào)是“均勻”介質(zhì)，若介質(zhì)密度不均勻會發(fā)生折射，故D錯 【答案】A 考點二關(guān)于電磁波譜的理解 不同的電磁波，由于頻率和波長的不同，因而表現(xiàn)了不同的特性波長較長的無線電波和紅外線，很容易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；而波長較短的紫外線、倫琴射線、射線，不容易觀察到它的干涉、衍射現(xiàn)象 在電磁波譜中，能引起視覺的可見光是頻率范圍很窄的一段電磁波 【技巧提示】各波段的電磁波在頻率上沒有明確的界線，如紫外線和X射線，X射線和射線都有重疊，但它們產(chǎn)生的機理不同 【案例2】(1)近年來，在軍事行動中，士兵都配戴“紅外夜視儀”這樣，在夜間也能清楚地看清目標(biāo)這是為什么？ (2)根據(jù)熱輻射理論，物體發(fā)出的最大波長m與物體的絕對溫度T的關(guān)系滿足Tm2.90103 mK.若貓頭鷹的獵物蛇在夜間體溫為27 ，則它發(fā)出光的最大波長為_ m，屬于_波段 【解析】根據(jù)各種電磁波的特性及應(yīng)用進行分析判斷 (1)一切物體都在不停地向外輻射紅外線，不同物體輻射出來的紅外線不同，采用紅外線接收器，可以清楚地分辨出物體的形狀、大小和位置，不受白天和夜晚的影響，確認(rèn)目標(biāo)后，可以采取有效的行動 【答案】(1)見解析(2)9.7106紅外線 【即時鞏固2】某一雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率在300 600 MHz的范圍內(nèi)下列關(guān)于雷達(dá)和電磁波的說法錯誤的是() A真空中上述雷達(dá)發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.5 m 1 m 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(dá)和目標(biāo)的距離 D波長越短的電磁波，反射性能越強【答案】【答案】B 考點三質(zhì)能方程 愛因斯坦方程：Emc2. 那么物體運動的能量E和靜止時能量E0的差就是物體的動能，即EkEE0. 代入質(zhì)量關(guān)系： 【案例3】一觀察者測出電子質(zhì)量為2m0，求電子速度為多少？(m0為電子的靜止質(zhì)量)【答案】【答案】0.866c 【即時鞏固3】根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系方程，下列說法錯誤的是() A任何核反應(yīng)，只要伴隨能量的產(chǎn)生，則反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量和一定不相等 B太陽不斷地向外輻射能量，因而太陽的總質(zhì)量一定不斷減小 C雖然太陽不斷地向外輻射能量，但它的總質(zhì)量是不可改變的 D若地球從太陽獲得的能量大于地球向外輻射的能量，則地球的質(zhì)量將不斷增大【答案】【答案】C