2013高三物理一轮复习课件：第十四章-电磁波-相对论简介

编辑发行：西安恒谦教育科技股份有限公司全国统一客服电话：400-715-6688《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设选修3-4《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设2第十四章电磁波相对论简介《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设3考情分析《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设4考纲预览1.初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想及其在物理学发展史上的意义2．了解电磁波的产生，通过电磁波体会电磁场的物质性．知道电场与磁场在一定条件下的相互激发就可产生电磁波．知道赫兹实验证实了电磁波的存在，确立了麦克斯韦的电磁场理论3．了解电磁波的发射、传播和接收4．通过实例认识电磁波谱，知道光是电磁波．认识电磁波谱中各个频段的名称、产生、主要特征、应用实例5．知道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设5热点提示1.对电磁场和电磁波的考查．电磁振荡和LC回路近几年已不再列入高考要求，对这部分的考查主要从电磁场和电磁波的产生和特点命题，尤其是注意和其他知识的联系2．电磁波的发射、传播与接收的复习，要以电磁波的特点为线索，结合麦克斯韦电磁理论，理解发射与接收条件及传播能在真空中进行等相关问题3．对于相对论的复习重在三个方面：①光速(电磁波)不变导致相对论的诞生；②相对论的时空观；③爱因斯坦质能方程《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设6第十四章电磁波相对论简介考点知识诊断热点题型探究难点能力突破课后作业《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设7考点知识诊断《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设8知识清单一、电磁场与电磁波1．麦克斯韦系统总结了前人对电磁规律的研究成果，建立了电磁场理论，并预言了电磁波的存在．《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设92．对麦克斯韦电磁场理论的进一步理解．(1)恒定的磁场(电场)不能产生电场(磁场)．(2)周期性变化的电场(磁场)产生同频率的周期性变化的磁场(电场)，才能形成电磁波．(3)变化的磁场能够在周围空间产生电场，这种电场与电荷激发的静电场不同，它的电场线是闭合的，它的存在与空间有无导体或者有无闭合电路无关．《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设103．对电磁波的理解．(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)．(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，速度越小．(3)v＝λf，f是电磁波的频率，即为发射电磁波的LC振荡电路的频率f＝12πLC，改变L或C即可改变f，从而改变电磁波的波长λ.《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设11二、电磁波谱的分析应用电磁波谱特性应用真空中波长/m频率/Hz递变规律无线电波波动性强，易发生衍射无线电技术10－33×1011红外线热效应红外线遥感10－3～10－71011～1015可见光引起视觉照明、摄影10－71015《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设12电磁波谱特性应用真空中波长/m频率/Hz递变规律紫外线化学效应、荧光效应、能杀菌医用消毒、防伪10－7～10－91015～1017X射线贯穿性强检查、医用透视10－8～10－111016～1019γ射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗10－111019《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设13三、相对论的简单知识1．狭义相对论的基本假设．(1)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．(2)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的．《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设142．时间和空间的相对性．(1)时间间隔的相对性：Δt＝Δτ1－vc2.(2)长度的相对性：l＝l01－vc2.《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设153．相对论的速度变换公式u＝u′＋v1＋u′vc2.4．相对论质量m＝m01－vc2.5．质能方程E＝mc2.6．广义相对论．《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设16(1)基本原理①广义相对性原理：在任何参考系中，物理规律都是相同的；②等效原理：一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价．(2)广义相对论的预言与证实①时空弯曲；②光线弯曲；③引力红移.《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设17考点诊断1.下列关于电磁波的说法中正确的是()A．麦克斯韦电磁场理论预言了电磁波的存在B．电磁波从真空传入水中，波长将变长C．雷达可以利用自身发射电磁波的反射波来对目标进行定位D．医院中用于检查病情的“B超”利用了电磁波的反射原理答案AC《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设182．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《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设19解析变化的磁场就能产生电场，A正确；若只有电场和磁场而电场和磁场都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波，C错；光也是电磁波，在真空和介质中传播的速度不同，可判断B错；D选项中没强调是“均匀”介质，若介质密度不均匀会发生折射，故D错．答案A《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设203．下列各组电磁波，按波长由长到短的正确排列是()A．γ射线、红外线、紫外线、可见光B．红外线、可见光、紫外线、γ射线C．可见光、红外线、紫外线、γ射线D．紫外线、可见光、红外线、γ射线答案B《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设214．关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是()A．恒定的电场能够产生电磁波B．电磁波的传播需要介质C．电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不变D．电磁波在传播过程中也传递了能量《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设22解析由麦克斯韦电磁场理论可知，只有非均匀变化的电场、磁场能产生电磁波，A错；电磁波的传播不需要介质，B错；电磁波与机械波一样，在传播过程中频率不变，C对；电磁波传播电磁振荡的运动形式和能量，D对．答案CD《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设235．下列几种说法：(1)所有惯性系中基本规律都是等价的；(2)在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；(3)在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同．《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设24其中哪些说法是正确的()A．只有(1)(2)是正确的B．只有(1)(3)是正确的C．只有(2)(3)是正确的D．三种说法都是正确的答案D《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设25热点题型探究《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设26题型归纳题型一电磁波的特性【例1】对于机械波和电磁波的比较，下面说法中正确的是()A．它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象B．它们在本质上是相同的，只是频率不同而已C．它们有可能是横波，也可能是纵波D．机械波的传播速度只取决于介质，跟频率无关；而电磁波的传播速度与介质无关，只与频率有关《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设27[解析]考查对电磁波的理解．机械波和电磁波都具有波共有的特性，但它们有本质的区别，它们的产生、传播等条件都不同，电磁波是横波，机械波有横波和纵波，故A项正确，B、C项错误；机械波的传播速度只取决于介质，而电磁波在真空中速度相同，在不同介质中波速不同，与介质及频率均有关，D项错误．[答案]A《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设28变式训练1(1)麦克斯韦电磁场理论的内容是：___________________________________________________________.(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是________的，并和该处电磁波的传播方向________，这就说明电磁波是________波．(3)在真空中传播的波长为15m的电磁波进入某一介质中时，若传播速度为2×108m/s，则波长为多少？《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设29解析(1)麦克斯韦电磁场理论的内容是：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场．(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是垂直的，并和该处电磁波的传播方向垂直，这说明电磁波是横波．(3)电磁波在传播过程中频率不变，由v＝λf可知v1v2＝λ1λ2，λ2＝v2λ1v1＝2×108×153×108m＝10m.《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设30答案(1)变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场(2)垂直垂直横(3)10m《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设31题型二电磁波的应用【例2】某雷达工作时，发射电磁波的波长为λ＝20cm，每秒脉冲数n＝5000，每个脉冲持续时间t＝0.02μs，问电磁波的振荡频率为多少？最大的侦察距离是多少？《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设32[解析]考查电磁波的应用——雷达由于电磁波的波长、频率和波速之间满足关系v＝λf，真空中电磁波的传播速度等于光速，一般在空气中传播，电磁波的传播速度就认为等于光速v＝3×108m/s，因此f＝vλ＝1.5×109Hz，即电磁波频率为1.5×109Hz.《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设33雷达工作时发射电磁脉冲，每个脉冲持续t＝0.02μs，在两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量．设最大侦察距离为s，则2s＝vΔt，而Δt＝15000s＝200μs≫0.02μs(脉冲持续时间可以略去不计)，所以s＝vΔt2＝3×104m.[答案]1.5×109Hz3×104m[点评]正确理解雷达测距原理是解题关键．《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设34变式训练2雷达是运用电磁波来工作的，它发射的电磁波频率多在300mHz至1000mHz的范围内，已知真空中光速c＝3×108m/s.下列说法正确的是()A．电磁波可由恒定不变的电场和磁场产生B．电磁波可由周期性变化的电场或磁场产生《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设35C．雷达发射的电磁波在真空中的波长范围多在0.3m至1m之间D．雷达与目标之间的距离可由电磁波从发射到接收的时间间隔确定《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设36解析本题考查电磁波的产生、波长与波速、频率的关系及电磁波的应用．电磁波是由周期性变化的电场或磁场产生的，A项错误，B项正确；由题中的电磁波的频率范围，再根据λ＝cf算出波长范围为0.3m到1m之间，C项正确；设电磁波从发射到接收用时t，则雷达与目标之间的距离为s＝ct2，D项正确．答案BCD《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设37题型三相对论的基本知识【例3】对于公式m＝m01－vc2，下列说法中正确的是()A．式中的m0是物体以速度v运动时的质量B．当物体运动速度v0时，物体的质量mm0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用《恒谦教育教学资源库》教师备课、备考伴侣专注中国基础教育资源建设38C．当物体以