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(共65張PPT)
(強基課—逐點理清物理觀念)
電磁波的發現及應用　能量量子化
第4、5節
課標要求 層級達標 1.通過實驗，了解電磁波，知道電磁場的物質性。 2.通過實例，了解電磁波的應用及其帶來的影響。 學考 層級 1.了解人類發現電磁波的歷史。
2.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。
3.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領域的主要應用。
4.初步了解微觀世界的量子化特征，知道普朗克常量。
選考 層級 1.了解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。
2.理解電磁波的形成與傳播。
01
02
03
04
目
錄
逐點清(一)　電磁場　電磁波
逐點清(二)　電磁波譜　電磁波的能量
逐點清(三)　熱輻射　能量子
逐點清(四)　 能級
05
課時跟蹤檢測
01
逐點清(一) 　 電磁場　電磁波
一、電磁場
1．麥克斯韋電磁場理論
(1)變化的磁場產生電場
①在變化的磁場中放入一個閉合電路，由于穿過電路的磁通量發生變化，電路中會產生_____________。這個現象的實質是變化的磁場產生了_____。
感應電流
電場
[多維度理解]
②即使在變化的磁場中沒有閉合電路，同樣會在空間產生_____。
(2)變化的電場產生磁場
變化的電場就像導線中的電流一樣，會在空間產生_____，即____的電場產生磁場。
2．電磁場：變化的_____和_____總是相互聯系，所形成的不可分割的統一體。
電場
磁場
變化
電場
磁場
二、電磁波
1．麥克斯韋推斷：周期性變化的電場在空間引起周期性變化的磁場，這個變化的磁場又引起新的變化的電場。
2．麥克斯韋預言：________變化的電場和磁場交替產生，由近及遠地向周圍傳播，形成________。
周期性
電磁波
3．機械波的傳播離不開____，電磁波可以在_____中傳播。
4．光的電磁理論：光是以波動形式傳播的一種_____振動，電磁波的速度等于_______。
5．赫茲的貢獻：1886年，德國科學家赫茲通過實驗捕捉到了_______，后來做了大量實驗證實了麥克斯韋的_________理論。
介質
真空
電磁
光速
電磁波
電磁場
1．對麥克斯韋電磁場理論的理解
恒定的磁場不產生電場 恒定的電場不產生磁場
均勻變化的磁場在周圍空間產生恒定的電場 均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場
不均勻變化的磁場在周圍空間產生變化的電場 不均勻變化的電場在周圍空間產生變化的磁場
周期性變化的磁場在周圍空間產生同頻率的周期性變化的電場 周期性變化的電場在周圍空間產生同頻率的周期性變化的磁場
2．電場、磁場的變化關系可用下面的框圖表示
1．判斷下列說法是否正確。
(1)電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場。( )
(2)穩定的電場周圍產生穩定的磁場，穩定的磁場周圍產生穩定的電場。( )
(3)均勻變化的電場周圍產生均勻變化的磁場，均勻變化的磁場周圍產生均勻變化的電場。( )
(4)周期性變化的電場周圍產生周期性變化的磁場，周期性變化的磁場周圍產生周期性變化的電場。( )
[全方位練明]
×
×
×
√
2．關于電磁場和電磁波，下列說法不正確的是(　 )
A．變化的電場周圍產生變化的磁場，變化的磁場周圍產生變化的電場，兩者互相聯系，統稱為電磁場
B．電磁場從發生區域由近及遠地傳播形成電磁波
C．電磁波是一種物質，可在真空中傳播，所以，平時說真空中沒有實物粒子，但不等于什么都沒有，還有“場”這種特殊物質
D．電磁波可在真空中傳播，也可在介質中傳播
答案：A　
解析：根據麥克斯韋電磁場理論，非均勻變化的電場周圍產生變化的磁場，均勻變化的電場周圍產生的是穩定的磁場，所以A項錯誤。
3．(多選)如圖所示，在磁感應強度B隨時間t變化的以下四種磁場中，下列判斷正確的是(　 )
A．甲圖能產生電場，不能產生電磁波
B．乙圖能產生電場，不能產生電磁波
C．丙圖能產生電場，不能產生電磁波
D．丁圖能產生電場，也能產生電磁波
答案：BD　
解析：根據麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場產生電場，故乙、丙、丁都可以產生電場，甲不能產生電場；均勻變化的磁場產生恒定的電場，周期性變化的磁場產生周期性變化的電場，從而產生電磁波，故丙、丁可以產生電磁波，乙不能產生電磁波。故選B、D。
02
逐點清(二) 電磁波譜　
電磁波的能量
1．電磁波譜
(1)概念：按電磁波的______或______大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。
(2)電磁波的波速c與波長λ、頻率f的關系是c＝____。
(3)電磁波在真空中的速度c＝___________。
(4)各種電磁波按波長由大到小排列順序為：_________、紅外線、________、_________、X射線、γ射線。
波長
頻率
λf
3×108 m/s
無線電波
可見光
紫外線
[多維度理解]
(5)各種電磁波的應用
①無線電波：用于_____、衛星通信、_____等的信號傳輸。
②紅外線：用來__________等。
③可見光：照亮自然界，也可用于______。
④紫外線：用于_____。
⑤X射線：用于診斷病情。
⑥γ射線：可以摧毀______________。
廣播
電視
加熱理療
通信
消毒
病變的細胞
2．電磁波的能量
(1)光是一種電磁波，光具有能量。
(2)電磁波具有_____，電磁波是一種物質。
能量
1．電磁波在真空中傳播的速度c＝3×108 m/s，有一個廣播電臺的頻率f＝90.0 MHz，這個電臺發射的電磁波的波長λ約為(　 )
A．2.70 m　　　　　　　 B．270 m
C．3.00 m D．3.33 m
[全方位練明]
答案：D　
2. 如圖所示是醫生用計算機輔助某種射線斷層攝影(簡稱“CT”)檢查身體的情況，這種能穿透身體的射線是(　 )
A．X射線 B．紅外線
C．紫外線 D．可見光
答案：A　
解析：X射線具有較強的穿透能力，在醫學上常用來檢查身體，A正確。
3．第五代移動通信技術，簡稱5G,5G開啟萬物互聯時代：車聯網、物聯網、智慧城市、自動駕駛技術等將逐一實現。5G應用3 300 MHz～5 000 MHz頻段的無線電波傳送信號，相比于現有的4G(1 880 MHz～2 635 MHz頻段)而言，5G所應用的無線電波(　 )
A．在真空中的波長更長
B．在真空中的波長更短
C．在真空中的傳播速度更小
D．在真空中的傳播速度更大
答案：B　
03
逐點清(三)　熱輻射　能量子
一、熱輻射
1．概念：一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的______有關，所以叫作熱輻射。
2．特點：溫度升高時，熱輻射中波長較____的成分越來越強。
3．黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的________而不發生反射的物體。
溫度
短
電磁波
[多維度理解]
二、能量子
1．概念：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的_______，這個最小的能量值ε叫作能量子。
2．大?。害牛絖___，其中普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。
3．愛因斯坦光子說：光是由一個個不可分割的能量子組成，頻率為ν的光的能量子為____，這些能量子稱為_____。

整數倍
hν
hν
光子
熱輻射和黑體輻射
1．黑體實際上是不存在的，只是一種理想情況。
2．黑體不一定是黑的，只有當自身輻射的可見光非常微弱時看上去才是黑的；有些可看成黑體的物體由于有較強的輻射，看起來還會很明亮，如煉鋼爐口上的小孔。
3．黑體同其他物體一樣也在輻射電磁波，黑體的輻射規律最為簡單，黑體輻射強度按波長的分布只與溫度有關。
4．一般物體和黑體的熱輻射、反射、吸收的特點
熱輻射不一定需要高溫，任何溫度都能發生熱輻射，只是溫度低時輻射弱，溫度高時輻射強。在一定溫度下，不同物體所輻射的光譜的成分有顯著不同。
項目 熱輻射特點 吸收、反射的特點
一般物體 輻射電磁波的情況與溫度有關，與材料的種類、表面狀況有關 既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波的波長等因素有關
黑體 輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關 完全吸收各種入射電磁波，不反射
1．判斷下列說法是否正確。
(1)一切物體都在輻射電磁波。( )
(2)一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關。( )
(3)黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波。( )
[全方位練明]
√
×
√
2．(多選)關于對黑體的認識，下列說法正確的是(　 )
A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的
B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關，與材料的種類及表面狀況無關
C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關
D．如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內表面經多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個空腔就成了一個黑體
答案：BD　
解析：黑體能完全吸收入射到其表面的電磁輻射，并且不會有任何的反射與透射，但不一定是黑色的，故A錯誤；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關，與材料種類及表面狀況無關，故C錯誤，B正確；如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內表面經多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，就相當于吸收了所有電磁波，因此這個空腔成了一個黑體，故D正確。
3．關于能量量子化，下列說法正確的是(　 )
A．能量子假設最早是由愛因斯坦提出的
B．微觀粒子的能量是不連續的，只能是某一最小能量值的整數倍
C．電磁波的波長越長，其能量子越大
D．能量子假說與宏觀世界中對能量的認識相矛盾，因而它一定是錯誤的觀點
答案：B　
04
逐點清(四)　能級
1．定義
原子的能量是________的，這些_______的能量值叫作能級。
2．原子的穩定性
原子處于能量最低的狀態時最穩定，原子處于能量較高的狀態時不穩定，會自發地向能量較低的能級躍遷，放出_____。
量子化
量子化
光子
[多維度理解]
3．能級躍遷規律
原子從高能態向低能態躍遷時放出的光子的能量，_____前后兩個能級之差。
4．原子的發射光譜的特征
原子的能級是分立的，放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發射光譜只有一些_____的亮線。
等于
分立
能級之間的躍遷
處于低能級的原子受到高速運動的電子的撞擊，有可能躍遷到較高的能量狀態，處于高能級的原子是不穩定的，會自發地向能量較低的能級躍遷，放出光子。
1．判斷下列說法是否正確。
(1)原子不能從低能級向高能級躍遷。( )
(2)原子吸收光子后從低能級向高能級躍遷，放出光子后從較高能級躍遷到較低能級。( )
(3)原子躍遷時無論是吸收光子還是放出光子，光子的能量都等于始、末兩個能級的能量差的絕對值。( )
[全方位練明]
×
√
√
2．(多選)下列說法正確的是(　 )
A．原子的能量是連續的，原子的能量從某一能量值變為另一能量值，可以連續變化
B．原子從低能級向高能級躍遷時放出光子
C．原子從高能級向低能級躍遷時放出光子，且光子的能量等于前后兩個能級之差
D．由于能級的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的發射光譜只有一些分立的亮線
答案：CD　
解析：原子的能量是量子化的，原子從高能級向低能級躍遷時向外放出光子，光子的能量hν＝E初－E末，由于原子的能級是分立的，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的發射光譜只有一些分立的亮線，故C、D正確。
3．(多選)下列關于氫原子光譜和能級的說法正確的是(　 )
A．氫原子光譜中的亮線是由于氫原子從高能級向低能級躍遷時釋放出光子形成的
B．氫原子光譜不是連續的，是一些分立的亮線，說明了氫原子的能級是量子化的
C．原子能量越高原子越穩定
D．原子從高能態向低能態躍遷會放出光子，光子能量等于兩個能級之差
答案：ABD　
解析：原子處于能量越低的狀態越穩定，C錯誤。
05
課時跟蹤檢測
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1．(2022·浙江1月學考)下列說法不正確的是(　 )
A．光是一種電磁波
B．電磁波是一種物質
C．愛因斯坦提出了相對論時空觀
D．麥克斯韋用實驗證實了電磁波的存在
答案：D　
解析：赫茲用實驗證實了電磁波的存在，其余選項表述正確，故選D。
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2．(多選)關于電磁波，下列說法中正確的是(　 )
A．只要電場或磁場發生變化，就能產生電磁波
B．麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在
C．電磁波和機械波都依賴于介質才能傳播
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
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答案：BD　
解析：要想產生電磁波，變化的電場(或磁場)產生的磁場(或電場)必須是周期性變化的，A錯誤；麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，赫茲最先用實驗證實了電磁波的存在，選項B正確；電磁波可以在真空中傳播，選項C錯誤；電磁波具有能量，電磁波的傳播過程也就是能量的傳播過程，D正確。
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3. 與傳統的熱傳導測溫儀相比，紅外線測溫儀具有操作簡單、防交叉感染、測溫效率高等特點，下列說法正確的是(　 )
A．當人體溫度超過37 ℃時才向外輻射紅外線
B．紅外線屬于電磁波，其波長小于紫外線的波長
C．紅外線測溫儀是依據人體溫度越高輻射的紅外線強度越大來測體溫的
D．紅外線測溫儀工作原理跟傳統水銀體溫計工作原理一樣，都是利用熱脹冷縮原理
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答案：C　
解析：無論人體溫度高低都會向外輻射紅外線，故A錯誤；紅外線屬于電磁波，其波長大于紫外線的波長，故B錯誤；紅外線測溫儀是依據人體溫度越高輻射的紅外線強度越大來測體溫的，故C正確，D錯誤。
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4. 如圖所示，共享單車打通了公共交通的“最后一公里”，方便了居民出行。共享單車上的定位技術，可以給單車精
準定位。單車在被騎行過程中車內電池自行充電，
滿足定位和自動開鎖等過程中的用電。用戶僅需用
手機上的客戶端軟件(APP)掃描二維碼，即可自動開鎖，騎行時手機APP上能實時顯示單車的位置，騎行到指定的停車區域時才可以順利還車；還車關鎖后APP就顯示計時、計價、里程等信息。根據以上信息，下列說法正確是(　 )
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A．單車是利用電磁感應原理實現充電的
B．單車和手機之間是利用聲波傳遞信息的
C．單車某個時刻的位置是主要借助用戶手機確定的
D．由手機APP上的顯示信息，可求出騎行的平均速度
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答案：A　
解析：單車在被騎行過程中車內電池自行充電，是通過安裝在輪軸處的發電機實現的，所以單車是利用電磁感應原理實現充電的，故A正確；單車和手機之間是利用電磁波傳遞信息的，故B錯誤；由題意可知單車某個時刻的位置主要是借助單車上的定位系統確定的，故C錯誤；由手機APP上的顯示信息，可知時間和里程(即路程)，而無法得知位移，所以只能求出騎行的平均速率，不能求出平均速度，故D錯誤。
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5．關于黑體與黑體輻射，下列說法正確的是(　 )
A．熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波
B．黑體是黑色的
C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，與材料的種類及表面狀況無關
D．煤煙很接近黑體，如置于陽光下照射，煤煙溫度會不斷上升
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答案：C　
解析：任何物體在任何溫度下都會發生熱輻射，A錯誤；黑體可以輻射電磁波，不一定是黑色的，B錯誤；黑體是一種理想模型，其輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，與其他因素無關，C正確；煤煙的溫度不會持續上升，因為能量不斷被吸收的同時，還伴隨著能量的輻射，最終將趨于平衡，D錯誤。
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6. 北京時間2023年7月20日，經過約8小時的出
艙活動，神舟十六號航天員景海鵬、朱楊柱、桂海
潮密切協同，在空間站機械臂支持下，圓滿完成出
艙活動全部既定任務，出艙活動取得圓滿成功。航天員出艙的畫面是通過電磁波傳輸到地面接收站，空間站離地高度約為400 km，下列關于電磁波的說法正確的是(　 )
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A．電磁波的波長越長，其在真空中的波速越快
B．只要空間某處的電場或磁場發生變化，就會在其周圍產生電磁波
C．航天員出艙活動的畫面從空間站傳到地面接收站最少需要約0.014 s
D．赫茲通過實驗捕捉到電磁波，并證實了麥克斯韋的電磁場理論
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答案：D　
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答案：A　
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8．(2023·西安一中月考)(多選)某光源放出波長為500～600 nm的各種光子，若已知該光源的發光功率為1 mW，則它每秒鐘發射的光子數可能是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)(　 )
A．2.0×1015 B．3.0×1015
C．2.6×1015 D．1.5×1015
答案：BC　
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本課結束

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