《電磁振蕩》教案

1、電磁振蕩教案一、教學目標1知識目標認識LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的現(xiàn)象，了解振蕩電路和振蕩電流的定義；知道LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過程，了解振蕩電流產(chǎn)生的物理原因，理解振蕩電流產(chǎn)生的物理實質(zhì)；理解LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)化情況，掌握振蕩電路的變化規(guī)律；知道無阻尼振蕩和阻尼振蕩的概念。2能力目標通過電磁振蕩的觀察、分析和應(yīng)用，歸納電磁振蕩問題的分析思路和方法，培養(yǎng)學生綜合運用物理知識分析問題、解決問題的能力和良好的學習習慣，提高學生的綜合素質(zhì)。3情感目標結(jié)合電磁振蕩的實驗、分析和探索過程，培養(yǎng)學生獨立鉆研、大膽探索、實事求是的科學精神，感受物理學科研究的方法和意義，促進學生全面和諧的發(fā)展。二、教學重點L

2、C回路的工作過程及相關(guān)物理量的變化規(guī)律。三、教學難點振蕩電流產(chǎn)生的物理原因和物理實質(zhì)。、教學方法實驗、討論、類比等啟發(fā)式講授與多媒體輔助教學相結(jié)合。五、教具電容C、線圈L、電流表G電池組、開關(guān)、導線、晶體管振蕩器、示波器阻尼振蕩示教板、無阻尼振蕩示教板。實物展示儀、多媒體教學系統(tǒng)等。六、教材分析全日制普通高級中學教科書（試驗修訂本必修加選修）物理（第二冊）第十九章電磁振蕩和電磁波講述電磁振蕩、電磁場和電磁波的概念以及電磁波的發(fā)射、傳播和接收的初步知識，是以前學過的電磁學以及振動和波的知識的繼續(xù)和發(fā)展，并跟以后將要學習的物理光學知識相聯(lián)系，為認識光的電磁本性做準備。電磁振蕩是本章的第一節(jié)，LC回

3、路產(chǎn)生電磁振蕩是本章及本節(jié)的重點,也是各類考查的熱點。由于電磁振蕩的產(chǎn)生不如機械振動直觀，課本用了較大的篇幅詳細分析LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的過程，并配以示意圖和電路中的電流、電荷周期變化的圖線，以幫助學生理解，使學生建立起較完整的電磁振蕩概念。電磁振蕩是指電荷、電場、電流、磁場等隨時間做周期性變化的現(xiàn)象。教材中還介紹了無阻尼振蕩和阻尼振蕩兩種典型的振蕩類型。教材中還將機械振動與電磁振蕩進行類比，找出它們的共性和個性。對電磁振蕩過程還從能量轉(zhuǎn)化的角度來分析，通過與機械振動中能量的轉(zhuǎn)換的對比來加深學生的理解。七、教學設(shè)計（一）引入新課在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，電磁波對我們來說越來越重要。例如，廣播、

4、電視要利用電磁波，無線電通信要利用電磁波，航空、航天中的自動控制和通信聯(lián)系等都要利用電磁波（屏幕展示電磁波與人們工作和生活相聯(lián)系的畫面，要求學生盡可能再列舉一些用到電磁波的場合，創(chuàng)設(shè)學習知識內(nèi)容的情境）電磁波到底是什么?為什么它具有那么大的威力？它又是怎樣產(chǎn)生的呢？它有哪些性質(zhì)？是否具有波的共同特性？怎樣利用它來傳遞各種信號？（展示學生急于了解的問題，激發(fā)學生的求知欲）這就是我們這一章要學習的內(nèi)容。機械波是由機械振動產(chǎn)生的，與此類似，電磁波是由電磁振蕩產(chǎn)生的。（引導學生運用類比的方法學習）學習電磁波先要從學習電磁振蕩開始。（二）新課教學1 .振蕩電流與振蕩電路：（復(fù)習電容器充電、放電和電感的作

5、用。用實物展示儀將實驗情況投影到大屏幕上，增加實驗的可見度。觀察演示實驗，分析實驗現(xiàn)象alash口畫模擬電磁振蕩現(xiàn)象，建立理想化振蕩電路模型。）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?，F(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。(1) 振蕩電流：大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電

6、流。(2) 振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。(3)理想的LC振蕩電路：LC回路：由線圈L和電容器C組成的最簡單的振蕩電路。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。2 電磁振蕩的產(chǎn)生過程(先用動畫模擬與電場能、磁場能有關(guān)的因素，后對變化關(guān)系作定性總結(jié)，為學習電磁振蕩的產(chǎn)生過程、變化規(guī)律等作鋪墊)(1) 與電場能和磁場能有關(guān)的因素：與電場能有關(guān)的因素：電場能T-電場線密度T-電場強度ET-電容器極板間電壓uT-電容器帶電量qt與磁場能有關(guān)的因素磁場能T一磁感線密度T一磁感強度BT一線圈中電流iT（2）電磁振蕩的產(chǎn)生過程qj-iJIiJ、BJ、E磁場能；,線圈的

7、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，一個周期性變化的示意圖如上圖所示。（根據(jù)一個周期性變化的示意圖及前面演示實驗中的電路圖，要求學生填寫下表，進一步明確各量的周期性變化情況。屏幕顯示表格，讓學生回答后，用鼠標點擊相應(yīng)位置顯示出正確答案。）時間tt=0t=T/4t=T/2t=3T/4t=T電容器帶最大最大最大電量q(A令(A令(A+、B)、B+)+、B)電路中電最大最大流i令(a-b)令(b-a)令電場能最大令最大令最大磁場能令最大令最大令3 .電磁振蕩的變化規(guī)律：(由前面的實驗和分析，歸納出電

8、磁振蕩的規(guī)律，是一次思維的飛躍。引導學生歸納，并用屏幕顯示。)(1)電磁振蕩的特點：LC回路工作過程具有對稱性和周期性，可歸結(jié)為：兩個物理過程：放電過程；電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，qJ-if充電過程：磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，qT-i；兩個特殊狀態(tài)：放電完畢狀態(tài)：電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢，磁場能最大，電場能最小充電完畢狀態(tài)：磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完畢，電場能最大，磁場能最小(2)電磁振蕩的變化規(guī)律：總能量守恒=電場能+磁場能=恒量電場能與磁場能交替轉(zhuǎn)化電容器帶電量q同步變化U電路中電流i變化規(guī)律的圖象描述（用示波器觀察等幅振蕩的電壓波形，建立電磁振蕩過程中相關(guān)各量隨時間變化的數(shù)學模型。用課件動態(tài)顯示電磁振蕩的圖

9、像，直觀地描繪出在電磁振蕩產(chǎn)生的過程中各量的變化情況。最后用屏幕顯示電磁振蕩過程中相關(guān)各量隨時間變化的圖象。在畫q-t圖像時要說明是繪制電容器哪個極板、繪制i圖像時要先規(guī)定電流的正方向。）電磁振蕩與簡諧運動的類比（引導學生按課本提示的那樣，將機械振動與電磁振蕩進行比較，找出它們的共性和個性，從兩種運動的相似、相異中加深對電磁振蕩的認識。振蕩過程中電場能和磁場能的轉(zhuǎn)化。可通過與機械振動中動能和勢能的轉(zhuǎn)化對比來加深理解。突出從能量分析問題的主線。再利類比思維，啟發(fā)學生思考電磁振蕩是否也具有固有的振蕩周期，為下一節(jié)教埋下伏筆。）電磁振揚簡諧運動充電：加在電容器加速：回復(fù)力使振子過兩端的電壓產(chǎn)生充電運

10、動狀態(tài)變化；慣性維持電流；線圈的電感阻礙振子運動狀態(tài)不及。程充電電流的突艾。特放電：線圈的電感減速：慣性維持振子點維持放電電流不艾；電運動狀態(tài)不及；回復(fù)力使容器兩端電壓阻礙放振子運動狀態(tài)改變。電電流。應(yīng)物理量對電容C電感L（相當于慣性）電荷q電流i電場能E電場能磁場能E磁場能弓單簧勁度系數(shù)k（或單擺擺長L）振子質(zhì)量m（慣性）位移x速度V勢能Ep動能Ek律規(guī)電容器兩極間電勢差隨時間作止統(tǒng)規(guī)律變化振子振動的位移隨時間作正統(tǒng)規(guī)律變化量轉(zhuǎn)化能電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)化，總能量守恒動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，總能量守恒質(zhì)區(qū)別本電磁振蕩是振蕩電路中自由電子的電磁運動簡諧運動是振子的機械運動(3)電磁振蕩：(引導學生歸

11、納、總結(jié)得出電磁振蕩的概念。要求學生用自己的語言表述，避免死記硬背)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4 .無阻尼振蕩和阻尼振蕩(利用阻尼振蕩和無阻尼振蕩示教板定性演示，用實物展示儀將實驗現(xiàn)象投影到大屏幕上，由實驗引出概念)(1)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。在任何電路中都存在電阻，電路中的能量有一部分要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。另外，還會有一部分能量以電磁波的形式輻射到周圍空間中去。這樣，振蕩電路中的能量要逐漸損耗，振蕩電流的振

12、幅要逐漸減小，直到最后停止振蕩。（2）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。（利用示波器演示LC回路產(chǎn)生的阻尼振蕩的波形和無阻尼振蕩的波形,并從能量的角度予以解釋。演示無阻尼振蕩時因為加了晶體管振蕩器，周期性的給電路補充能量，相當于受迫振蕩。使學生明白無阻尼振蕩是一種理想化情況，演示出的是補充能量的結(jié)果。）例題：如圖所示的LC振蕩電路正處在振蕩過程中，某時亥L中的磁場和C中的電場如圖所示，可知電容器中的電場強度正在增大小小小CB、線圈中磁感強度正在增大C、該時刻電容器帶電量最多D該時刻振蕩電流達最大值（通過例題，培養(yǎng)學生的分析能

13、力，總結(jié)電磁振蕩問題的分析方法。如果學生的基礎(chǔ)較好的話，還可分析UC、UL與&L的關(guān)系。答案：A）反饋訓練：（通過反饋訓練，鞏固學生所學知識。用實物展示儀展示學生的練習情況，根據(jù)出現(xiàn)的問題適時作出處理）1. LC振蕩電路中電容器極板上電量知：A、在11時刻電路中的磁場能最小B、從ti到t2,電路中的電流值不斷變小G從t2到t3,電容器不斷充電D在14時刻電容器的電場能最小答案：ACD（思考：q-t圖線中各點切線斜率的物理意義是什么?2. LC振蕩電路中某時的狀態(tài)如圖，試作出從該時刻起一個周期內(nèi)的qt和it圖線答案：（略）（四）總結(jié)：LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理原因是電容器的充電、放電作用和線圈的自感作用；電容的充電、放電現(xiàn)象的狀態(tài)和過程是電磁振蕩的外在表現(xiàn)。振蕩電路中能量的轉(zhuǎn)化和守恒是振蕩電流產(chǎn)生的根本原因，電場能和磁場能的周期性轉(zhuǎn)化是LC振蕩電路產(chǎn)生電磁振蕩物理實質(zhì)。在解決電磁振蕩問題時,電場能與磁場能的交替轉(zhuǎn)化是解決問題的線索和關(guān)鍵;與電場能和磁場能相關(guān)的各量的變化規(guī)律是解決問題的依據(jù)；q-t和i一t圖