電磁振蕩和電磁波全章教案

1、 第十八章電磁場(chǎng)和電磁波18.1 電磁振蕩一、教學(xué)目標(biāo):1、知識(shí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的現(xiàn)象，了解LC回路工作電流、電量變化的規(guī)律。2、能力目標(biāo)通過(guò)電磁振蕩的觀察和分析，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力、觀察能力和超常思維能力，使學(xué)生逐步掌握研究物理問(wèn)題的科學(xué)方法。3、情感目標(biāo)通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。二、教學(xué)重點(diǎn)LC回路工作過(guò)程及相關(guān)物理量變化的規(guī)律三、教學(xué)難點(diǎn)理解電磁振蕩一個(gè)周期內(nèi)電流的變化規(guī)律四、教學(xué)方法：探究法五、教 具LC振蕩電路示教板一套、示教電流計(jì)一只，大電容一只，示教示波器一只，實(shí)物投影儀一臺(tái)和多媒體課件等。六、教學(xué)過(guò)程（一）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引入新課題

2、（導(dǎo)入畫(huà)面）師：大家看到的畫(huà)面是和平號(hào)空間站發(fā)射場(chǎng)面。和平號(hào)上天后，人們是怎樣知道它到達(dá)預(yù)定的地點(diǎn)呢？生：無(wú)線電波。師：無(wú)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?，F(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)部門(mén)，幾乎都離不開(kāi)“電磁波”，可以說(shuō)“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？它有什么性質(zhì)？怎樣利用它傳遞信號(hào)？這一章就要討論這些問(wèn)題，正象機(jī)械振動(dòng)能夠產(chǎn)生機(jī)械波一樣，電磁振蕩能夠產(chǎn)生電磁波。今天我們就從電磁振蕩開(kāi)始學(xué)習(xí)，讓我們先來(lái)觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)。（二）進(jìn)行新課1、實(shí)驗(yàn)演示、電腦模擬，觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)

3、LC振蕩電路介紹實(shí)驗(yàn)裝置： （用實(shí)物投影儀放大）LC回路電流表的作用電壓表的作用演示實(shí)驗(yàn)： 邊觀察邊分析師：下面我們開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)：LC回路振蕩過(guò)程中電流的變化，本實(shí)驗(yàn)請(qǐng)大家主要觀察電壓表和電流表的指針變化特點(diǎn)。電流表、電壓表的指針變化有什么規(guī)律？（學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)）師：為了讓大家能有較長(zhǎng)時(shí)間觀察兩表指針的變化情況，我們通過(guò)電腦模擬兩表指針的變化，請(qǐng)大家再仔細(xì)觀察后回答問(wèn)題。（學(xué)生通過(guò)大屏幕觀察實(shí)驗(yàn)）通過(guò)學(xué)生的觀察歸納出三個(gè)現(xiàn)象：1、電流表、電壓表指針在零點(diǎn)左右來(lái)回?cái)[動(dòng)?，F(xiàn)象2：電流表、電壓表指針擺幅越來(lái)越小。介紹等幅振蕩，用電腦模擬等幅振蕩過(guò)程。師：大家觀察等幅振蕩時(shí)兩表的指針的變化還有什么規(guī)律？（

4、演示等幅振蕩實(shí)驗(yàn)后電腦展示LC回路中的電流和電量的變化，正常速度。電腦模擬電磁振蕩，同時(shí)點(diǎn)動(dòng)慢動(dòng)演示）師生共同總結(jié)：從觀察到的現(xiàn)象表明：當(dāng)電容器充電后能夠產(chǎn)生周期性變化的電流。2、電腦模擬微觀規(guī)律，學(xué)生自主探究物理現(xiàn)象本質(zhì)放電過(guò)程：（師生共同討論）（進(jìn)入模擬實(shí)驗(yàn)線圈中的電流、電容器上的帶電量的變化）師：當(dāng)電源E對(duì)電容C充電完畢，電容器上、下極板帶電量如何？ （學(xué)生觀察思考、分析）（電腦動(dòng)畫(huà)模擬點(diǎn)動(dòng)和靜態(tài)分析展示）師：為了研究方便我們可以規(guī)定：電量減少的過(guò)程叫做放電過(guò)程，把電量增大的過(guò)程叫做充電過(guò)程。下面我們先來(lái)一起討論放電過(guò)程。師生共同探討：放電過(guò)程中的電量、電流的變化特點(diǎn)。從電能的角度分析原

5、因。（電腦模擬能量轉(zhuǎn)化過(guò)程）充電過(guò)程：師：放電過(guò)程完畢，電容器兩極板上所帶的電量為0，LC回路中的電流會(huì)不會(huì)即刻突變?yōu)?？此時(shí)電感L的電路作用怎樣？師生共同探討：放電過(guò)程中的電量、電流的變化特點(diǎn)。（3）電磁振蕩的產(chǎn)生過(guò)程(可結(jié)合投影幻燈，啟發(fā)思考進(jìn)行分析講解)給電容充電，如圖所示，電容器中儲(chǔ)存一定的電場(chǎng)能(E電)電容C放電，如圖所示，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能C上帶電量，電場(chǎng)能(電壓)逐漸減小(降低)，電路中的電流、磁場(chǎng)能則逐漸增大，請(qǐng)同學(xué)們想一下這樣轉(zhuǎn)化的條件是什么？為什么是“逐漸”的？隨后指出這是由于電容器的放電作用(兩極板上正、負(fù)電荷的吸引作用)和電感L中電流變化時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的“阻礙”作用

6、所至，當(dāng)C放電完了時(shí)，如圖所示(電場(chǎng)能為0，E0，U0)，磁場(chǎng)能達(dá)到最大(與之對(duì)應(yīng)的振蕩電流也達(dá)到最大Im)反向充電過(guò)程，如圖所示，是磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能的過(guò)程，C放電完了時(shí)，由于L的自感作用，電路中移動(dòng)的電荷不能立即停止運(yùn)動(dòng)，仍保持原方向流動(dòng)，C反向充電，同理則有i減小，E磁減小，而E電增大(Qc，Uc也隨之增大)，直到E磁(i)減為零，E電(Qc，Uc)增為最大，如圖5所示。電容C再次反向放電過(guò)程如圖7所示，同理可知E電(Qc，Uc)減小，直到為零，E磁（i）增大，直到最大(Im)如圖8所示，如此下去，回路中就產(chǎn)生了振蕩電流。電腦播放振蕩電流變化的全過(guò)程電腦展示完整的振蕩過(guò)程學(xué)生每人一張表格

7、，填寫(xiě)好用投影儀展示歸納總結(jié)指出像上述情況，電路中的電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能（與之對(duì)應(yīng)的電荷Q和電流I)做周期性交替變化的現(xiàn)象叫做電磁振蕩現(xiàn)象。（4）阻尼振蕩和無(wú)阻尼振蕩振蕩電路中，若沒(méi)有能量損耗，則振蕩電流的振幅(Im)將不變，如圖9所示，叫做無(wú)阻尼振蕩(或等幅振蕩)阻尼振蕩，任何振蕩電路中，總存在能量損耗，使振蕩電流i的振幅逐漸減小，如圖10所示，這叫做阻尼振蕩(或叫減幅振蕩)，請(qǐng)同學(xué)們想一下，電路損耗的能量哪里去了？如果用振蕩器周期性地給振蕩電路補(bǔ)充能量，就可以保持等幅振蕩，這類似于受迫振動(dòng)。（三）鞏固練習(xí)240頁(yè)練習(xí)一（1）、（2）兩題（四）課堂總結(jié)師：通過(guò)分析電流、電量、電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能都隨時(shí)間

8、作周期性變化，在振蕩的全過(guò)程中存在幾個(gè)過(guò)程？各種不同過(guò)程中的電流、電量、電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能有什么變化規(guī)律？先由學(xué)生討論歸納，再由老師小結(jié)電腦展示電腦展示電流、電量圖象。討論結(jié)論3時(shí)，給出電流時(shí)間圖象，通過(guò)分析要求學(xué)生畫(huà)出電量時(shí)間圖象，（五）布置作業(yè)：1閱讀課本2預(yù)習(xí)第二節(jié)附：教學(xué)過(guò)程流程圖18.2 電磁振蕩的周期和頻率一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)1理解LC振蕩電路的固有周期（頻率）的決定因素2會(huì)用公式或定性分析有關(guān)問(wèn)題，并能正確應(yīng)用公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算（二）能力目標(biāo)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)觀察、思考、動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α＃ㄈ┣楦心繕?biāo)學(xué)會(huì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)來(lái)研究問(wèn)題的方法，培養(yǎng)探索精神。通過(guò)對(duì)收音機(jī)原理

9、了解，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)習(xí)慣。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1重點(diǎn)LC振蕩電路的周期公式，頻率公式是教材中的重點(diǎn)內(nèi)容。通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察，定性地得出電感L大（?。㈦娙軨大（?。?、周期長(zhǎng)（短）的結(jié)論。2難點(diǎn)為什么電容越大，電感越大，周期就越大？通過(guò)對(duì)電容充放電作用，線圈的自感作用對(duì)公式進(jìn)行定性分析，以利于加深對(duì)公式的理解。三、教具1LC振蕩回路示教板，準(zhǔn)備兩個(gè)以上電感不同的線圈（可拆變壓器的220V線圈），電容器2大屏幕示波器（觀察振蕩電流周期變化情況）等3每?jī)蓚€(gè)學(xué)生一只中波小收音機(jī)四、教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)演示五、學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)1通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出振蕩電流周期與電感L、電容C值大小定性關(guān)系。2通過(guò)對(duì)小收

10、音機(jī)的觀察，分析收音機(jī)諧振電路的周期是如何調(diào)節(jié)的。3通過(guò)練習(xí)訓(xùn)練，鞏固周期頻率公式。六、教學(xué)過(guò)程（一）引入新課通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道電磁振蕩具有周期性，振蕩電流的周期是由什么因素決定的呢？電感L、電容C的大小對(duì)振蕩的快慢有怎樣的影響？其它因素（q、i、U大?。┡c周期有沒(méi)有關(guān)系？下面來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題。（二）進(jìn)行新課1電磁振蕩的周期和頻率（1）周期：電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時(shí)間。（2）頻率：一秒鐘內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)（3）固有周期和固有頻率：振蕩電路里沒(méi)有能量損失、發(fā)生無(wú)阻尼振蕩時(shí)的周期和頻率。設(shè)問(wèn)：電磁振蕩的周期和頻率與什么因素有關(guān)系？與LC回路中的電感L、電容C有何關(guān)系（定性）？演

11、示實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介圖1所示電路，多抽頭帶鐵芯的線圈，L值較大（可用220V或二個(gè)110V可拆變壓器線圈串聯(lián)而成）2-3個(gè)電解電容器（100F、500F、1000F）演示電流表（指針在表盤(pán)中央），二個(gè)電源（6V，45V）等操作和觀察 觀察什么？（電流表指針擺動(dòng)的快慢）選用不同的L或C值，發(fā)生電磁振蕩時(shí)，電流表指針擺動(dòng)的快慢程度（周期和頻率）與L、C值的初步關(guān)系是什么？啟發(fā)同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推理、分析得到電容C不變時(shí)，電感L越大，振蕩周期T就越長(zhǎng)，頻率越低。當(dāng)電感L不變時(shí)，電容C越大，振蕩周期就越長(zhǎng)，頻率越低。換用不同電壓的電源，當(dāng)L、C值不變時(shí)，表針擺動(dòng)的快慢程度相同（僅擺動(dòng)次數(shù)不同）在同學(xué)回答的基礎(chǔ)上

12、小結(jié)指出LC振蕩電路的固有周期（T）和固有頻率（f），決定于電路中線圈的電感L和電容器的電容C提出問(wèn)題：上述現(xiàn)象如何解釋？歸納指出：電容越大，容納電荷就越多，充放電需要的時(shí)間就越長(zhǎng)，因而周期就長(zhǎng)，頻率就低。線圈的電感L越大，阻礙電流變化的延時(shí)作用就越強(qiáng)，使放電、充電的時(shí)間就越長(zhǎng)，因而周期就越長(zhǎng)，頻率就越低，總而言之，LC電路的周期和頻率由電路本身的性質(zhì)（L、C的值）決定，與電容器的帶電量的多少，電流大小無(wú)關(guān)。2固有周期和固有頻率公式大量精確的實(shí)驗(yàn)和電磁學(xué)理論證明，電磁振蕩的周期T、頻率f跟電感L、電容C的關(guān)系是： 式中T、f、L、C的單位分別是秒、赫、亨和法（單位符號(hào)是s、Hz、H、F）公式表

13、明，適當(dāng)?shù)剡x擇電容C和電感L，就可以使電路的固有周期和頻率符合我們的各種需要，通常應(yīng)用中是可變電容器和電感線圈組成LC電路，要得到不同周期和頻率的振蕩電流，可通過(guò)改變電容器的電容C來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示；亦可通過(guò)改變電感L來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。收音機(jī)中調(diào)節(jié)諧振電路的周期，就是通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容來(lái)實(shí)現(xiàn)的。讓學(xué)生打開(kāi)收音機(jī)，觀察并找到調(diào)諧電容。調(diào)節(jié)調(diào)揩旋鈕時(shí)，觀察動(dòng)片的變化。要求學(xué)生分析（1）旋入動(dòng)片，旋出動(dòng)片時(shí)正對(duì)面積如何變化？電容C大小如何改變？（2）C變化對(duì)周期、頻率大小變化有何關(guān)系（三）鞏固練習(xí)（含機(jī)動(dòng)內(nèi)容）【例1】 如圖4所示的LC振蕩電路中，可變電容器C的取值范圍為10pF360pF，線圈的電

14、感L0.10H，求此電路能獲得的振蕩電流的最高頻率多大？最低頻率又為多少？解析：由振蕩電路的頻率公式當(dāng)電容最小等于10Pf時(shí)，振蕩電流的頻率最高，Hz當(dāng)電容最大等于360Pf時(shí)，振蕩電流的頻率最低，Hz【例2】 有一LC振蕩電路，當(dāng)電容調(diào)節(jié)為C1200pF時(shí)，能產(chǎn)生頻率為f1=500kHz的振蕩電流，要獲得頻率為f21.0×103kHz的振蕩電流，則可變?nèi)萜鲬?yīng)調(diào)為多大？（設(shè)電感L保持不變）解析：根據(jù)公式由于電感L保持不變所以所以F=50pF【例3】 在圖5（甲）中，LC振蕩電路中規(guī)定圖示電流方向?yàn)殡娏鱥的正方向，則振蕩電流隨時(shí)間變化的圖象如圖5（乙）所示圖5那么，電路中各物理量在一個(gè)

15、周期內(nèi)的情況是_時(shí)刻，電容器上帶電量為零_時(shí)刻，線圈中的磁場(chǎng)最強(qiáng)_時(shí)刻，電容器兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度值最大_時(shí)刻，電路中電流達(dá)到反向最大值_時(shí)間內(nèi)是對(duì)電容器的充電過(guò)程解析 分析這類問(wèn)題的關(guān)鍵是要搞清電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，以及它所對(duì)應(yīng)的物理狀態(tài)和物理量間的關(guān)系，由題圖可知電容器C正在放電，當(dāng)t0時(shí)，C帶電量最多，兩板間電壓最大，電場(chǎng)能也最大，而此時(shí)磁場(chǎng)能最?。榱悖瑢?duì)應(yīng)的電流i最?。榱悖?，隨著C放電的持續(xù)，帶電量、電壓、電場(chǎng)能將逐漸減小，而磁場(chǎng)能、電流i將逐漸變大，磁場(chǎng)能、電流達(dá)到最大之后由于電感L和電容C的作用，將對(duì)電容反向充電，直至最大，依此類推，故可得知，A、C時(shí)刻電流最大，磁場(chǎng)最強(qiáng)

16、，電場(chǎng)為零，C帶電量為零，當(dāng)電流為零時(shí)（對(duì)應(yīng)圖中的O、B、D）電容器上帶電量最多，相應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度值為最大，同理可知C時(shí)刻電流達(dá)到最大，電容經(jīng)過(guò)T/4放電完畢后，緊接著又對(duì)電容反向充電，又經(jīng)T/4，充電到最大值，即帶電量、電壓、電場(chǎng)能達(dá)最大，磁場(chǎng)能、電流變?yōu)榱?，這個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)著圖中的AB，類似的道理可知CD也是對(duì)電容的充電過(guò)程。（四）總結(jié)、擴(kuò)展1LC振蕩電路的周期公式，頻率公式要理解其物理含義，它只由電路本身的特性（L、C值）決定，所以叫做固有周期和固有頻率，應(yīng)用中，通過(guò)改變LC回路中的電感L或電容C，周期和頻率也隨之改變，滿足各種需要。2應(yīng)用周期公式、頻率公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要特別注意各個(gè)物理量的單

17、位，常用電容器的單位有微法（F）和皮法（pF），代入公式時(shí)一定要換為法（F），電感L的單位有時(shí)是毫亨或微亨（mH或H），代入公式時(shí)要換為亨（H），這樣得到的周期和頻率的單位才是正確的（秒和赫）七、布置作業(yè)課本練習(xí)一（3）、（4）題八、板書(shū)設(shè)計(jì)第二節(jié) 電磁振蕩的周期和頻率1定義 周期：電磁振蕩完成一次周期性變化的時(shí)間 頻率：一秒鐘內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)2公式： 決定因素 由電容C和電感L決定與電容器帶電多少無(wú)關(guān)18.3 電磁場(chǎng)一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)1知道麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)2理解電磁場(chǎng)的概念（二）能力目標(biāo)1由具體到抽象的推理方法2想象能力的培養(yǎng)

18、3類比方法的利用（三）情感目標(biāo)1通過(guò)介紹電磁場(chǎng)理論建立的簡(jiǎn)史，培養(yǎng)學(xué)生立志成才，為科學(xué)而獻(xiàn)身的精神。2變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，從這里滲透事物之間是相互聯(lián)系的，可以相互轉(zhuǎn)化的。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1電磁場(chǎng)理論是本課的重點(diǎn)，從內(nèi)容上非常抽象，只要求學(xué)生定性了解。2變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)的理解采用逐步抽象的方法來(lái)幫助學(xué)生理解麥克斯韋的想法。3“變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)”的理解，可以用哲學(xué)中事物之間是相互聯(lián)系的，可以互相轉(zhuǎn)化的理解。三、課時(shí)安排1 課時(shí)四、教具220V交流電源、變壓器、小燈泡五、學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮想象能力，畫(huà)出變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線。六、教學(xué)過(guò)程（一）引入新課人類認(rèn)

19、識(shí)客觀世界，發(fā)現(xiàn)新的事物，常有兩種方式，一種是從生產(chǎn)實(shí)踐，科學(xué)實(shí)驗(yàn)中觀察分析后發(fā)現(xiàn)新的事物，另一種是從科學(xué)理論出發(fā)，預(yù)言新的事物存在，電磁波的發(fā)現(xiàn)，屬于后一種。麥克斯韋從電磁場(chǎng)理論出發(fā)，運(yùn)用了較為深?yuàn)W的數(shù)學(xué)工具，得到了描述電磁場(chǎng)特性的規(guī)律，并預(yù)言了電磁波的存在。10年后，他的學(xué)生赫茲用實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)了麥克斯韋的偉大預(yù)言，發(fā)射并接收了電磁波，從而開(kāi)創(chuàng)了無(wú)線電技術(shù)的新時(shí)代。我們現(xiàn)在粗略地介紹一下麥克斯韋的這個(gè)理論。（二）進(jìn)行新課1變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，當(dāng)穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)，上面的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，引起感應(yīng)電流使燈泡發(fā)光。（1）線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)說(shuō)明了什么？麥克斯韋認(rèn)

20、為變化的磁場(chǎng)在線圈中產(chǎn)生電場(chǎng)，正是這種電場(chǎng)（渦旋電場(chǎng)）在線圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動(dòng)，引起了感應(yīng)電流。（2）如果用不導(dǎo)電的塑料線繞制線圈，線圈中還會(huì)有電流、電場(chǎng)嗎？引導(dǎo)學(xué)生思考后回答，有電場(chǎng)、無(wú)電流。（3）想象線圈不存在時(shí)線圈所在處的空間還有電場(chǎng)嗎？（有）（4）總結(jié)說(shuō)明，麥克斯韋認(rèn)為線圈只不過(guò)用來(lái)顯示電場(chǎng)的存在，線圈不存在時(shí)，變化的磁場(chǎng)同樣在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，即這是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無(wú)關(guān)。2變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)我們知道，電流周?chē)嬖谥艌?chǎng)，麥克斯韋研究了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似和聯(lián)系。經(jīng)過(guò)反復(fù)思考提出一個(gè)假設(shè)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。這一點(diǎn)，我們從哲學(xué)上知道，事物之間是相互聯(lián)系的，

21、可以相互轉(zhuǎn)化。比如根據(jù)麥克斯韋的理論，在給電容器充電的時(shí)候，不僅導(dǎo)體中電流要產(chǎn)生磁場(chǎng)，而且在電容器兩極板間周期性變化著的電場(chǎng)周?chē)惨a(chǎn)生磁場(chǎng)。3電磁場(chǎng)麥克斯韋根據(jù)自己的理論進(jìn)一步預(yù)言，如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場(chǎng)，那么，這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周?chē)臻g產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周?chē)臻g產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng)。可見(jiàn)，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)只是這個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)的兩種具體表現(xiàn)。這種變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是交替產(chǎn)生，并且由發(fā)生的區(qū)域向周?chē)臻g傳播。電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波。我們?cè)谙鹿?jié)課將學(xué)習(xí)有關(guān)電磁波

22、的知識(shí)。（三）總結(jié)、擴(kuò)展學(xué)習(xí)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論注意下面幾點(diǎn)：1變化的磁場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)。2均勻變化的磁場(chǎng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。這里的“均勻變化”指在相等時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度（或電場(chǎng)強(qiáng)度）的變化量相等，或者說(shuō)磁感應(yīng)強(qiáng)度（或電場(chǎng)強(qiáng)度）對(duì)時(shí)間變化率一定。3不均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，不均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)4振蕩的（即周期性變化的）磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)，振蕩的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)。5變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)，向周?chē)臻g傳播這就是電磁波。七、布置作業(yè)閱讀本節(jié)課文并預(yù)

23、習(xí)下一節(jié)：電磁波18.4 電磁波一、教學(xué)目標(biāo)1了解電磁波的產(chǎn)生和發(fā)射2知道電磁波是橫波3知道電磁波在真空中的傳播速度4知道公式v=·f 也適用于電磁波。二、教學(xué)重點(diǎn)：有關(guān)電磁波的簡(jiǎn)單計(jì)算三、教學(xué)難點(diǎn)：電磁波的產(chǎn)生四、教學(xué)用具：投影儀、投影片五、教學(xué)方法：?jiǎn)l(fā)式綜合教學(xué)法六、教學(xué)過(guò)程：（一）引入新課 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了有關(guān)電磁場(chǎng)的知識(shí)，知道了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的兩大支柱，即變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)能產(chǎn)生磁場(chǎng)。變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波。這節(jié)課我們就學(xué)習(xí)有關(guān)電磁波的知識(shí)。（二）進(jìn)行新課1電磁波的

24、產(chǎn)生（1）普通LC振蕩電路不能有效地發(fā)射電磁波在普通LC振蕩電路中，電場(chǎng)主要集中在電容器的極板之間，磁場(chǎng)主要集中在線圈內(nèi)部。在電磁振蕩過(guò)程中，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)化主要是在電路內(nèi)部完成的，輻射出去的能量很少。不能有效地發(fā)射電磁波2發(fā)射電磁波的條件要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路要滿足如下條件：（1）要有足夠高的振蕩頻率。（2）振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，才能有效地把電磁場(chǎng)的能量傳播出去。引導(dǎo)學(xué)生討論：如何改造普通的LC振蕩電路，才能使它能夠有效地發(fā)射電磁波？師生一起討論后，引出開(kāi)放電路的概念。將閉合電路變成開(kāi)放電路就可以有效地把電磁波發(fā)射出去。3電磁波的特點(diǎn)師生一起討論、歸

25、納電磁波的特點(diǎn)：（1）電磁波是橫波。電磁波中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直，電磁波的傳播方向與二者的方向也垂直?！菊n件演示】（2）電磁波在空間以一定的速度傳播，（3）電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度，即c=3.0×108m/s（4）電磁波的傳播過(guò)程就是電磁能的傳播過(guò)程。（5）電磁波是物質(zhì)波，真空中也能傳播，能獨(dú)立存在（與機(jī)械波不同）（6）具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性【例題】一臺(tái)收音機(jī)的接收頻率范圍從f1=2.2MHz到f2=22MHz；設(shè)這臺(tái)收音機(jī)能接收的相應(yīng)波長(zhǎng)范圍從1到2，那么波長(zhǎng)之比為1:2=_：_（三）鞏固練習(xí)課后練習(xí)二（1）（2）（3）（四）布置作業(yè)課后練

26、習(xí)二（2）（3）做在作業(yè)本上 18.5 無(wú)線電波的發(fā)射和接收一、教學(xué)目的1無(wú)線電波的波長(zhǎng)范圍2了解無(wú)線電波的發(fā)射與接收；3激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。二、教學(xué)重點(diǎn)調(diào)制和解調(diào)三、教學(xué)難點(diǎn)調(diào)制和解調(diào)四、教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)演示、啟發(fā)式教學(xué)五、教學(xué)用具信號(hào)源，示波器，收音機(jī)，錄音機(jī)，調(diào)頻發(fā)射機(jī)，計(jì)算機(jī)多媒體，實(shí)物投影儀等。六、教學(xué)過(guò)程：（復(fù)習(xí)引入）問(wèn)題：1古代人們有那些傳遞信息的方式？（烽火臺(tái)，鴿子，驛站，郵差等）2請(qǐng)問(wèn)現(xiàn)在我們有那些傳遞信息的方式？（廣播，電視，電話，手機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)等）（過(guò)度）：現(xiàn)在的傳遞方式有線和無(wú)線之分，無(wú)線主要依靠電磁波，上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了什么是電磁波（引導(dǎo)同學(xué)簡(jiǎn)單回憶復(fù)習(xí)上節(jié)內(nèi)容）在信息技

27、術(shù)高速發(fā)展的今天，電磁波對(duì)我們來(lái)說(shuō)越來(lái)越重要，無(wú)論是廣播、電視還是無(wú)線電通信以及航空、航天中的自動(dòng)控制和通信聯(lián)系，都離不開(kāi)電磁波在無(wú)線電技術(shù)中使用的電磁波叫做無(wú)線電波，那么無(wú)線電波是怎樣發(fā)射和接收的呢？(板書(shū)) §18.5 無(wú)線電波的發(fā)射和接收一、無(wú)線電波無(wú)線電技術(shù)中使用的電磁波叫無(wú)線電波，無(wú)線電報(bào)的波長(zhǎng)從幾毫米到幾十千米。通常根據(jù)波長(zhǎng)或頻率把無(wú)線電波分成長(zhǎng)波、中波、中短波、短波和微波等幾個(gè)波段（教師可以結(jié)合教材上的表格，提示學(xué)生比較各個(gè)波段的波長(zhǎng)范圍和頻率范圍，簡(jiǎn)述各波段無(wú)線電波的傳播方式以及主要用途可以適當(dāng)補(bǔ)充一些實(shí)例）（多媒體顯示下表）波段波長(zhǎng)頻率傳播方式主要用途長(zhǎng)波30000

28、m3000m10KhZ100kHZ地波超遠(yuǎn)程無(wú)線電通信和導(dǎo)航中波300m200m100kHZ1500kHZ地波和天波調(diào)幅無(wú)線電廣播 電報(bào) 通信中短波200m50m1500kHZ6000kHZ短波50m10m6MHZ30MHZ天波微波米波（VHF）10m1m30MHZ300MHZ近似直線傳播調(diào)頻無(wú)線電廣播 電視 導(dǎo)航分米波（UHF）1m0.1m300MHZ3000MHZ直線傳播電視雷達(dá)導(dǎo)航厘米波10cm1cm3000MHZ30000MHZ毫米波10mm1mm30000MHZ300000MHZ二、無(wú)線電波的發(fā)射 1要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有兩個(gè)特點(diǎn)：（1）要有足夠高的振蕩頻率，理論研

29、究表明，振動(dòng)電路向外輻射能量的本領(lǐng)，即單位時(shí)間內(nèi)輻射出去的能量，與頻率的四次方成正比，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。（2）振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，必須分散到盡可能大的空間，才能有效地把電磁場(chǎng)的能量傳播出去。2開(kāi)放電路：（多媒體演示）L1L23無(wú)線電波是由開(kāi)放電路發(fā)射出去的。在實(shí)際應(yīng)用中常把開(kāi)放電路的下端跟地連接。跟地連接的導(dǎo)線叫做地線。線圈上部接到比較高的導(dǎo)線上，這條導(dǎo)線叫做天線。天線和地線形成了一個(gè)敞開(kāi)的電容器，電磁波就是由這樣的開(kāi)放電路發(fā)射出去的。電視發(fā)射塔要建得很高，是為了使電磁波發(fā)射得較遠(yuǎn)。實(shí)際發(fā)射無(wú)線電波的裝置中還需在開(kāi)放電路旁加一個(gè)振蕩器電路與之耦合，如圖所示：（多媒體演示）振蕩器

30、電路產(chǎn)生的高頻率振蕩電流通過(guò)L2與L1的互感作用，使L1也產(chǎn)生同頻率的振蕩電流，振蕩電流在開(kāi)放電路中激發(fā)出無(wú)線電波，向四周發(fā)射4、調(diào)制：調(diào)幅與調(diào)頻發(fā)射電磁波是為了利用它傳遞某種信號(hào)。例如無(wú)線電報(bào)傳遞的是電碼符號(hào)，無(wú)線電廣播傳遞的是聲音，電視廣播傳遞的不僅有聲音，還有圖像。這就要求發(fā)射的電磁波隨信號(hào)而改變。在電磁波發(fā)射技術(shù)中，如果把這種電信號(hào)“加”到高頻等幅振蕩電流上，那么，載有信號(hào)的高頻振蕩電流產(chǎn)生的電磁波就載著要傳送的信號(hào)一起發(fā)射出去把要傳遞的信號(hào)“加”到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號(hào)而改變叫做調(diào)制。進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器耍傳遞的電信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號(hào)而改

31、變叫做調(diào)幅（畫(huà)圖），調(diào)幅廣播(AM)一般使用中波和短波波段。使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號(hào)而改變叫做調(diào)頻（畫(huà)圖），調(diào)頻廣播(FM)和電視廣播都采用調(diào)頻的方法來(lái)調(diào)制，通常使用微波中的甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)波段。右圖是調(diào)幅裝置的示意圖接在振蕩器和線圈之間的話筒就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的調(diào)制器，由聲源發(fā)出的聲音振動(dòng)使話筒里的碳粒發(fā)生時(shí)松時(shí)緊的變化，它的電阻也發(fā)生時(shí)大時(shí)小的變化。所以，雖然振蕩器產(chǎn)生的是高頻等幅振蕩電流，但是線圈通過(guò)的卻是隨聲音而改變的高頻調(diào)幅電流由于線圈的互感作用，從開(kāi)放電路中發(fā)射的也是這種高頻調(diào)幅電流。這種電磁波叫調(diào)幅波。（多媒體演示）（用示波器觀察調(diào)幅波形）三、無(wú)線電波的接收

32、處在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)作中感應(yīng)電流的頻率與激起它的電磁波頻率相同，因此，利用放在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，就可以接收到電磁波。1、在無(wú)線電技術(shù)中，用天線和地線組成的接收電路來(lái)接收電磁波。2、電諧振世界上有許許多多的無(wú)線電臺(tái)、電視臺(tái)以及各種無(wú)線電通訊設(shè)備，它們不斷地向空中發(fā)射不同頻率的電磁波，這些電磁波強(qiáng)弱不等地彌漫在我們周?chē)?。如果不加選擇地把它們都接收下來(lái)，那必然是信號(hào)一片混亂，分辨不清，達(dá)不到我們傳遞信息的目的。所以，接收電磁波時(shí)，首先要從諸多的電磁波中把我們需要的選出來(lái)，通常叫做選臺(tái)。這就要設(shè)法使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)。在無(wú)線電技術(shù)里，是利用電

33、諧振來(lái)達(dá)到這個(gè)目的的。當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)。這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)中的共振。（用示波器觀察電諧振波形） 3、調(diào)諧接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。圖是收音機(jī)的調(diào)諧電路。調(diào)節(jié)可變電容器的電容來(lái)改變調(diào)諧電路的頻率，使它跟要接收的電臺(tái)發(fā)出的電磁波的頻率相同，這個(gè)頻率的電磁波在調(diào)諧電路里激起較強(qiáng)的感應(yīng)電流，這樣就選出了這個(gè)電臺(tái)。（演示調(diào)諧過(guò)程） 4、檢波收音機(jī)接收的經(jīng)過(guò)調(diào)制的高額振蕩電流（對(duì)應(yīng)圖講解），這種電流通過(guò)收音機(jī)的耳機(jī)或揚(yáng)聲器，并不能使它們振動(dòng)而發(fā)聲，為什么呢，假定某一個(gè)半周期電流的作用是使振

34、動(dòng)片向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，下一個(gè)半周期電流就以幾乎同樣大的作用使振動(dòng)片向反方向運(yùn)動(dòng)高頻電流的周期非常短，半周期更短，而振動(dòng)片的慣性相當(dāng)大，所以在振動(dòng)片還沒(méi)有來(lái)得及在電流的作用下向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，就立刻有一個(gè)幾乎同樣大的作用要使它向反方向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果振動(dòng)片實(shí)際上不發(fā)生振動(dòng)要聽(tīng)到聲音，必須從高頻振蕩電流中“檢”出聲音信號(hào)，使揚(yáng)聲器(或耳機(jī))中的動(dòng)片隨聲音信號(hào)振動(dòng)。從接收到的高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的調(diào)制信號(hào)過(guò)程，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過(guò)程，因此也叫解調(diào)。由于調(diào)制的方法不同，檢波的方法也不同。檢波之后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大、重現(xiàn)，我們就可以聽(tīng)到或看到了。 下面介紹收音機(jī)中對(duì)調(diào)幅波的檢波。右圖是晶體二極管

35、的檢波電路，是利用晶體二極管的單向?qū)щ娦詠?lái)進(jìn)行檢波的。調(diào)諧電路中產(chǎn)生的是經(jīng)過(guò)調(diào)幅的高頻振蕩電流，L1和L2繞在同一磁棒上，由于互感作用，在L2上產(chǎn)生的是高頻交變電壓由于二極管的單向?qū)щ娦?，通過(guò)它的是單向脈動(dòng)電流，這個(gè)單向脈動(dòng)電流既有高頻成分，又有低頻的聲音信號(hào)，高頻成分基本從電容器C（復(fù)習(xí)旁路電容器）通過(guò)，剩下的音頻電流通過(guò)耳機(jī)發(fā)聲。（用示波器觀察檢波過(guò)程）實(shí)際上就是一個(gè)晶體二極管收音機(jī)的電路圖這種收音機(jī)聲音很小，只能用開(kāi)機(jī)收聽(tīng)本地電臺(tái)為了提高收音機(jī)的接收性能，需要用放大器把微弱的信號(hào)放大圖示是加有放大器的收音機(jī)方框圖由天線和調(diào)諧電路接收到的高頻調(diào)幅電流，先通過(guò)放大器進(jìn)行高頻放大，然后進(jìn)行檢波和低頻放大，放大后的音頻電流輸送到喇叭，使它們發(fā)出聲音。下面我們通過(guò)調(diào)幅和調(diào)