【教學(xué)設(shè)計】《電磁震蕩》（教科版）.docx

電磁震蕩 教學(xué)目標(biāo)【知識與能力目標(biāo)】1 理解LC回路中產(chǎn)生振蕩電流的過程了解電容器的充電、放電作用及電感阻礙電流變化的作用 2會分析振蕩電流變化過程中，電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律，并會分析振蕩電流在一個周期變化過程中，電容器上電荷的變化情況及電感線圈中電流的大小和方向的變化情況 3知道阻尼振蕩和無阻尼振蕩的區(qū)別，以及振幅減小的原因 【過程與方法目標(biāo)】通過觀察演示實驗，概括出電磁振蕩等概念，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、類比推理能力，以及理解和概括能力【情感態(tài)度價值觀目標(biāo)】通過觀察演示實驗，概括出電磁振蕩等概念，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、類比推理能力，以及理解和概括能力 教學(xué)重難點【教學(xué)重點】電磁振蕩過程中電場能與磁場能的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律【教學(xué)難點】LC回路振蕩過程中電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律 課前準(zhǔn)備 多媒體課件 教學(xué)過程【課堂引入】 問題：在我們乘飛機(jī)旅行時，空中小姐請我們系上安全帶的同時，會特別強(qiáng)調(diào)：為了您和飛機(jī)的安全，請把手機(jī)、手提電腦關(guān)閉，這是為什么呢？ 這是因為手機(jī)發(fā)射的電磁波會對飛機(jī)的雷達(dá)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)形成干擾，使這些設(shè)備不能正常工作。實際上，無線電廣播、電視、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地面的聯(lián)系都要利用電磁波現(xiàn)代社會的各個部門，幾乎都離不開“電磁波”，可以說“電”作為現(xiàn)代文明的標(biāo)志，“電磁波”就是現(xiàn)代文明的神經(jīng)中樞，或者叫現(xiàn)代化的代名詞那么，電磁波是什么？它是怎樣產(chǎn)生的？就要從電磁振蕩開始學(xué)習(xí)【課堂學(xué)習(xí)】 學(xué)習(xí)活動一：振蕩電流的產(chǎn)生電磁振蕩 問題1：什么是振蕩電流？請同學(xué)們觀察實驗后思考回答。 實驗1：按右圖連接成實驗電路。接著把開關(guān)扳到電池組一邊，給電容器充電，稍后再把開關(guān)扳到線圈一側(cè)，讓電容器放電。（提醒學(xué)生注意觀察電流表指針的變化） 現(xiàn)象：電流表指針左右擺動幾次后停止。表明：電路中產(chǎn)生了周期性變化的電流，由于存在能量損失，電路中電流表逐漸減小。 實驗2：將晶體管振蕩器接入LC電路，將振蕩電流信號接入示波器觀察波形。現(xiàn)象：波形按正弦規(guī)律變化。表明：振蕩電流實質(zhì)就是高頻的交變電流。 振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流叫做振蕩電流。振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。由線圈L和電容器C組成的最簡單的振蕩電路稱為LC回路。理想的LC振蕩電路：只考慮電感、電容的作用，而忽略各種能量損耗。 問題2：LC回路中與電場能有關(guān)的因素有哪些？ 電場能電場線密度電場強(qiáng)度E電容器極板間電壓u電容器帶電量q 問題3：LC回路中與磁場能有關(guān)的因素有哪些？ 磁場能磁感線密度磁感強(qiáng)度B線圈中電流i 問題4：充電后的電容器通過電阻放電過程中，各物理量是如何變化的？充電后的電容器，兩極板帶電量最多，電壓最大，儲存的電場能最大。通過電阻放電時，電荷逐漸中和，兩板間電壓逐漸減小，放電電流隨之逐漸減小，電路中只存在短暫的放電電流。 模擬演示：用課件模擬電磁振蕩的產(chǎn)生過程，分析振蕩電路中電容、電感在電路中的作用及相關(guān)各量的變化情況。著重分析前半個周期，后半個周期引導(dǎo)學(xué)生分析。 放電過程：在放電過程中，q、u、E電場能i、B、E磁場能，電容器的電場能逐漸轉(zhuǎn)變成線圈的磁場能。由于線圈的自感作用，電流i是按正弦規(guī)律逐漸增大的，電流不會立刻達(dá)到最大值。放電結(jié)束時，q=0，E電場能=0，i最大，E磁場能最大，電場能完全轉(zhuǎn)化成磁場能。 充電過程：放電結(jié)束時，由于L的自感作用，電路中移動的電荷不會立即停止運(yùn)動，仍保持原方向流動。在充電過程中，q、u、E電場能I、B、E磁場能，線圈的磁場能向電容器的電場能轉(zhuǎn)化。充電結(jié)束時，q、E電場能增為最大，i、E磁場能均減小到零，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。 反向放電過程:q、u、E電場能i、B、E磁場能，電容器的電場能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能。放電結(jié)束時，q=0，E電場能=0，i最大，E磁場能最大，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。 反向充電過程:q、u、E電場能i、B、E磁場能，線圈的磁場能向電容器的電場能轉(zhuǎn)化。充電結(jié)束時，q、E電場能增為最大，i、E磁場能均減小到零，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。 在理想情況下將如此循環(huán)下去。電磁振蕩：在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷、通過線圈的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場和磁場都發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。問題5：作出回路中的電流i和電荷q隨時間做周期性變化的圖象。（選取順時針方向為正方向） 學(xué)習(xí)活動二：無阻尼振蕩和阻尼振蕩 4 無阻尼振蕩和阻尼振蕩 問題1：什么叫無阻尼振蕩？什么叫阻尼振蕩？學(xué)生閱讀課本后回答 無阻尼振蕩：振蕩電路中，若沒有能量損耗，則振蕩電流的振幅將不變，叫做無阻尼振蕩（或等幅振蕩），如圖所示。 阻尼振蕩：任何振蕩電路中，總存在能量損耗，使振蕩電流的振幅逐漸減少，叫做阻尼振蕩（或減幅振蕩），如圖所示。 學(xué)習(xí)活動三：電磁振蕩的周期和頻率 問題1：如何理解電磁振蕩的周期和頻率？ 電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時間叫周期，用T表示.一秒鐘完成周期性變化的次數(shù)叫頻率，用f表示. 問題2：電磁振蕩的周期和頻率跟哪些因素有關(guān)呢？ 電容表示電容器兩極加單位電壓時所帶電量的多少，對于一定的充電電壓，電容越大，電容器所帶電荷量越多，則電容器充滿和放完電荷所用時間越長，因此電容越大，振蕩周期越大. 線圈的自感系數(shù)的大小反映線圈對電流變化的阻礙作用的大小