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第51讲│电磁波相对论第51讲电磁波相对论编读互动第51讲│编读互动1．本讲重点复习电磁波的基本概念和狭义相对论简介，要使学生加强对知识的记忆，与机械波进行对比理解．麦克斯韦电磁场理论和电磁波谱是本讲的复习重点．2．由于本讲概念较多，可以先让学生自学，完成课时作业，然后再针对学生存在的问题有针对性地讲解．教师讲解应着重基础知识，不要深挖，使学生知道就行．(1)通过例1和变式题复习麦克斯韦电磁场理论和电磁波的性质．(2)通过例2和变式题复习相对论的基本假设和推论．考点整合第51讲│考点整合一、麦克斯韦电磁场理论1.变化的磁场产生________．2.变化的电场产生________．3.电磁场：变化的电场和磁场总是________的，形成一个不可分割的整体．二、电磁波的形成和传播特点1.电磁波：________由近及远的传播而形成．______________从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验成功地证实了电磁波的存在．电场磁场相互联系电磁场麦克斯韦第51讲│考点整合2.电磁波的特点(1)电磁波在空间传播________介质；(2)电磁波是________；(3)电磁波传播的是电磁场的________；(4)电磁波能发生反射、折射、干涉、衍射现象．不需要横波能量第51讲│考点整合三、无线电波的发射和接收1.电谐振：接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的__________最强．2.调谐：使接收电路产生__________的过程．3.解调：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号．解调是调制的__________．振荡电流电谐振逆过程第51讲│考点整合四、电磁波谱1.电磁波谱：按照电磁波的________或________大小的顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱．按波长由长到短排列的电磁波谱为________、________、可见光、________、X射线、γ射线．2.无线电波：波长大于________(频率小于300GHz)的电磁波是无线电波，主要用于通信和广播．3.红外线：红外线是一种光波，波长比无线电波______，比可见光______，所有物体都会发射红外线．红外线的主要效用是________，可用于勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮等．波长频率无线电波红外线紫外线1mm短长热效应第51讲│考点整合4.可见光：波长在760nm到400nm之间．5.紫外线：紫外线具有较高的能量，可以用来______________．太阳光里有许多紫外线，人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收．6.X射线：X射线能穿透物质，在医学上可以用于人体________，在工业上，可用于检查金属零部件内部的缺陷．7.γ射线：γ射线具有很高的能量，能够破坏生命物质，在医学上可以摧毁病变细胞治疗癌症，γ射线的穿透能力很强，可用于金属________．灭菌消毒透视探伤第51讲│考点整合五、相对论简介1.经典的相对性原理(1)牛顿运动定律在某个参考系中成立，这个参考系叫惯性系，相对于这个惯性系做匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系．(2)力学规律在任何惯性系中都是________的．2.狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是________的．(2)光速不变原理真空中的光速在不同参考系中都是________的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系．3.“同时”的相对性：相对论时空观认为“同时”具有________，即在一个惯性系中“同时”发生的两个事件，在另一个惯性系中可能________“同时”发生的．相同相同相同相对性不是第51讲│考点整合4.长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆________的长度小．与杆相对静止的人认为杆长是l0，与杆相对运动(速度为v)的人认为杆长是l，两者之间的关系是：l＝______________.5.时间间隔的相对性：某两个事件，在不同的惯性系中观察它们的时间间隔是________的，惯性系速度越大，惯性系中的时间进程进行得________．相对于事件静止的惯性系测得的时间间隔为Δτ，相对于事件运动(速度为v)的惯性系测得的时间间隔为Δt，它们之间的关系为：Δt＝______________.静止时不同越慢第51讲│考点整合6.相对论的质速关系(1)物体质量随物体速度的增加而________，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间的关系为：m＝__________________.(2)物体运动的质量m总要大于静止时的质量m0.7.相对论的质能关系：用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，爱因斯坦的质能方程为__________．E＝mc2增大要点探究►探究点一麦克斯韦电磁理论的应用第51讲│要点探究1.对电磁理论的进一步认识(1)恒定的磁场周围没有电场产生，同理，恒定的电场周围也没有磁场产生．(2)变化的磁场产生电场①若磁场均匀变化，则产生恒定的电场．②若磁场不均匀变化，则产生变化的电场．③周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场．第51讲│要点探究(3)变化的电场产生磁场①若电场均匀变化，则产生恒定的磁场．②若电场不均匀变化，则产生变化的磁场．③周期性变化的电场产生同频率的周期性变化的磁场．(4)周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互联系，形成一个不可分割的统一场，就是电磁场．第51讲│要点探究2.电磁波与机械波的区别区别电磁波机械波研究对象电磁现象力学现象区别电磁波机械波产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生纵、横波横波纵波或横波波速在真空中等于光速(很大)在空气中很小(如声波为340m/s)介质需要不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播)能量传播电磁能机械能第51讲│要点探究例1[2010·天津卷]下列关于电磁波的说法正确的是()A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场B.电磁波在真空和介质中传播速度相同C.只要有电场和磁场，就能产生电磁波D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播第51讲│要点探究例1A[解析]本题考查对电磁波的理解．由麦克斯韦关于电磁场的理论，变化的磁场能够产生电场，C错，A对．电磁波在不同的介质中传播速度不一样，B错．电磁波在同种均匀的介质中沿直线传播，D错．第51讲│要点探究[点评]根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场能够产生电场，变化的电场能够产生磁场；电磁波的传播速度与介质有关，在不同的介质中，传播速度一般不同，在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度；若电场或磁场是不变的，则不会产生电磁波．下列变式题是解决有关电磁波性质和应用的问题．第51讲│要点探究关于电磁波，下列说法中不正确的是()A.在传播过程中传递能量B.频率与波的传播介质有关C.能产生干涉、衍射现象D.能在真空中传播第51讲│要点探究变式题1B[解析]电磁波在传播过程中同时把能量传播出去，选项A正确；电磁波的频率与波源的频率相同，与介质无关，选项B错误；一切波都能产生干涉、衍射现象，选项C正确；电磁波是电磁场在空间的传播，电磁场本身是物质，可以在真空中传播，选项D正确；本题应选B.第51讲│要点探究[2010·启东中学]关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是()A.恒定的电场能够产生电磁波B.电磁波既有纵波，又有横波C.电磁波从空气进入水中时，其波长变长了D.雷达用的是微波，是由于微波传播的直线性好，有利于测定物体的位置第51讲│要点探究变式题2D[解析]恒定的电场不能产生磁场，不能产生电磁波，选项A错误；电磁波是横波，选项B错误；电磁波从空气进入水中，传播速度变小，频率不变，波长变短，选项C错误；微波的频率较大，波长较小，衍射不明显，传播的直线性好，有利于测定物体的位置，选项D正确．►探究点二狭义相对论的应用对质能方程的理解质能方程表达了物体的质量与它所具有的能量的关系：一定的质量总是和一定的能量相对应．具体从以下几个方面理解：(1)静止物体的能量E0＝m0c2，这种能量叫做物体的静止能，每个有静止质量的物体都具有静止能．第51讲│要点探究第51讲│要点探究(2)对于一个以速度v运动的物体，其动能Ek＝E－E0＝m0c211－v2tc2－1.当v很小时，即vc≪1，1－vc2－12≈1＋12vc2，所以Ek＝E－E0＝12m0v2t.(3)物体的总能量E为动能与静止能量之和，即E＝Ek＋E0＝mc2(m为动质量)．第51讲│要点探究例2[2010·北京卷]属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A.真空中光速不变B.时间间隔具有相对性C.物体的质量不变D.物体的能量与质量成正比第51讲│要点探究例2A[解析]本题考查狭义相对论的两个基本假设．一是在不同的惯性参考系中，一切物理规律都相同．二是光速不变原理．A对．第51讲│要点探究[点评]在LC振荡电路中，由于线圈有自感作用，且线圈无电阻，它的电压和电流关系就不同于一般直流电路，决不能用直流电路的知识来进行研究．对于LC振荡电路中的一般问题，可通过电容器的有关知识和能量转换关系来分析求解．第51讲│要点探究设一列火车沿平直的轨道飞快行驶，车厢中央的光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁与后壁，这是两个事件，下列说法正确的是()A.车厢内的观察者认为闪光先到达后壁，后到达前壁B.车厢内的观察者认为闪光先到达前壁，后到达后壁C.车厢外的观察者认为闪光先到达后壁，后到达前壁D.车厢外的观察者认为闪光同时到达前壁与后壁第51讲│要点探究变式题C[解析]在车厢内的观察者看来，光到前后两壁的距离相等，而光向前和向后传播的速度也相等，所以他认为光同时到达前后两壁；在车厢外的观察者看来，由于在光传播的过程中车厢已向前运动了一段距离，所以光向前运动的路程更长，而他所看到的光向前后两个方向传播的速度也相等，所以他认为光先到达后壁．选项C正确．