高中人教物理選擇性必修二4.1 電磁振蕩（教學(xué)設(shè)計(jì)）-同步備課

1、第4章電磁振蕩與電磁波第1節(jié)電磁振蕩本節(jié)課程是在電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了由自感線圈與電容器形成的LC振蕩回路的特點(diǎn)，目的是在引出現(xiàn)代科學(xué)中的電磁理論，學(xué)生通過(guò)對(duì)LC振蕩電路的學(xué)習(xí)，知道在電磁振蕩過(guò)程中回路中的電流變化規(guī)律及電量變化規(guī)律，要知道在整個(gè)振蕩周期內(nèi)，能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電磁波的產(chǎn)生奠定基礎(chǔ)?！疚锢碛^念】了解電磁振蕩產(chǎn)生的過(guò)程?！究茖W(xué)思維】經(jīng)歷用所學(xué)過(guò)的知識(shí)來(lái)解決相關(guān)現(xiàn)象、解釋相關(guān)問(wèn)題,養(yǎng)成樂(lè)于科學(xué)探索的思維習(xí)慣?！究茖W(xué)探究】培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探求知識(shí)的意識(shí)，增強(qiáng)求知欲望。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】通過(guò)結(jié)合生活中各種相應(yīng)現(xiàn)象及常識(shí)，理解電磁振蕩在人們生活中的地位。體會(huì)物理知識(shí)在生活中的重

2、要作用，培養(yǎng)勇于探索的精神。【教學(xué)重點(diǎn)】電磁振蕩過(guò)程中電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律。【教學(xué)難點(diǎn)】LC回路振蕩過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律。【引入新課】問(wèn)題：水波是由機(jī)械振動(dòng)形成的。一顆石子投入水面會(huì)激起一陣漣漪，但是要形成持續(xù)的水波，則需要不斷地?fù)舸蛩?。電視、廣播接收的是電磁波，要產(chǎn)生持續(xù)的電磁波，需要持續(xù)變化的電流。怎樣才能產(chǎn)生這樣的電流呢？觀察：觀察振蕩電路中電壓的波形把線圈、電容器、電源和單刀雙擲開(kāi)關(guān)按照?qǐng)D甲連成電路。把電壓傳感器（或示波器）的兩端連在電容器的兩個(gè)極板上。先把開(kāi)關(guān)置于電源一側(cè)，為電容器充電；稍后再把開(kāi)關(guān)置于線圈一側(cè)，使電容器通過(guò)線圈放電。觀察電腦顯示器（或示

3、波器）顯示的電壓的波形。【進(jìn)行新課】探究點(diǎn)一 電磁振蕩的產(chǎn)生【思考】想一想與交流電有何區(qū)別？振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流，叫作振蕩電流。 振蕩電路：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路。LC振蕩電路：當(dāng)開(kāi)關(guān)置于線圈一側(cè)時(shí)，由電感線圈L和電容C組成的電路，就是最簡(jiǎn)單的振蕩電路，稱(chēng)為L(zhǎng)C振蕩電路。 老師引出：LC電磁振蕩的產(chǎn)生原理電容器充放電和線圈的自感現(xiàn)象共同作用產(chǎn)生的LC電磁振蕩的產(chǎn)生過(guò)程LC振蕩電路電流的周期性變化電容器極板上電荷量的周期性變化1、LC電磁振蕩過(guò)程中幾個(gè)特殊時(shí)刻各參數(shù)的特征2、LC電磁振蕩的特點(diǎn)：LC回路工作過(guò)程具有對(duì)稱(chēng)性和周期性，可歸結(jié)為：(1)、兩個(gè)物理過(guò)程：放電過(guò)程：

4、電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q i充電過(guò)程：磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q i(2)、兩個(gè)特殊狀態(tài)：充電完畢狀態(tài)：磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng)能最大，磁場(chǎng)能最小放電完畢狀態(tài)：電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小LC電磁振蕩的變化規(guī)律：(1)總能量守恒電場(chǎng)能磁場(chǎng)能恒量(2)電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能交替轉(zhuǎn)化LC電磁振蕩過(guò)程中各參數(shù)的變化規(guī)律圖像電磁振蕩：在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中，電容器極板上的電荷、通過(guò)線圈的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。探究點(diǎn)二、 電磁振蕩中的能量變化阻尼振蕩和無(wú)阻尼振蕩無(wú)阻尼振蕩：在電磁振蕩中，如果沒(méi)有能量損失，振蕩電流的振幅保持不變，這

5、種振蕩叫做無(wú)阻尼振蕩，也叫做等幅振蕩。 2阻尼振蕩：任何電磁振蕩電路中，總存在能量損耗，使振蕩電流的振幅逐漸減小，這種振蕩叫做阻尼振蕩，或叫做減幅振蕩。 （1）振蕩電路中的能量損耗有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（產(chǎn)生焦耳熱），還有一部向外輻射出去而損失 （2）如果用振蕩器不斷地將電源的能量補(bǔ)充到振蕩電路中去，就可以保持等幅振蕩。 探究點(diǎn)三、 電磁振蕩的周期和頻率 1周期和頻率：電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫做周期，一秒鐘內(nèi)完成周期變化的次數(shù)叫做頻率。LC回路的周期和頻率：由回路本身的特性決定這種由振蕩回路本身特性所決定的振蕩周期（或頻率）叫做振蕩電路的固有周期（或固有頻率），簡(jiǎn)稱(chēng)振蕩電路的周期（或

6、頻率）。 2在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；電場(chǎng)能（或磁場(chǎng)能）完成兩次周期性變化?！舅伎寂c討論】LC電路的周期（頻率）與哪些因素有關(guān)？電容較大時(shí)，電容器充電、放電的時(shí)間長(zhǎng)些還是短些？線圈的自感系數(shù)較大時(shí)，電容器充電、放電時(shí)間長(zhǎng)些還是短些？根據(jù)上面的討論結(jié)果，定性地講，LC電路的周期（頻率）與電容C、電感L的大小有什么關(guān)系？3.LC回路的周期和頻率公式T = f =（1）式中各物理量T、L、C、f的單位分別是s、H、F、Hz（2）適當(dāng)?shù)剡x擇電容器和線圈，可使振蕩電路物周期和頻率符合我們的需要課堂重點(diǎn)知識(shí)小結(jié)1.LC振蕩電路中的振蕩電流按正弦規(guī)律變化，電路的狀態(tài)與相應(yīng)的物理量對(duì)應(yīng).2.電磁振

7、蕩分阻尼振蕩和無(wú)阻尼振蕩3.LC振蕩電路中電磁振蕩的固有周期回路的周期 4.固有頻率 隨堂練習(xí)例1、（多選）對(duì)振蕩電路，下列說(shuō)法正確的是()A振蕩電路中、電容器充電或放電一次所用的時(shí)間為 B振蕩電路中，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化周期為C振蕩過(guò)程中，電容器極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化周期為D振蕩過(guò)程中，線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化周期為【答案】：C D【解析】：在一個(gè)周期內(nèi)，電容器充電、放電各兩次，每次充電或放電所用的時(shí)間為振蕩周期的1/4電場(chǎng)能與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向無(wú)關(guān)，磁場(chǎng)能與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向無(wú)關(guān)，因此在電磁振蕩的一個(gè)周期內(nèi)各出現(xiàn)兩次最大值，即電場(chǎng)能或磁場(chǎng)能的變化周期為 電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電荷的變化周期跟電流的變化周期相同

8、均為 （多選）如圖所示的振蕩電路中，某時(shí)刻線圈中磁場(chǎng)方向向上，且電路的電流正在增強(qiáng)則此時(shí) （ ）Aa點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)低B電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)正在減小C電路中電場(chǎng)能正在增大D線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正在減小 【答案】A、B、D【解析】因?yàn)殡娐分须娏髡谠鰪?qiáng)，所以電容器處于放電過(guò)程，極板上的電荷不斷減少，兩板間的場(chǎng)強(qiáng)正不斷減小，電場(chǎng)能也不斷減小，由安培定則可判斷斷得此時(shí)電容器放電的電流方向由b經(jīng)線圈到a，電容器的下板帶正電、上極帶負(fù)電，所以b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，電流增大時(shí)，電流的變化率（磁通量的變化率）減小，所以線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)在減小例3、(多選)如圖所示電路中，電容器的電容為C，電感線圈的自感為L(zhǎng)，線圈的電

9、阻忽略不計(jì)，原來(lái)開(kāi)關(guān)S閉合，現(xiàn)從開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間開(kāi)始計(jì)時(shí)，以下說(shuō)法正確的是( )At0時(shí)刻，電容器的左板帶負(fù)電，右板帶正電Bt時(shí)刻，線圈L的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大Ct時(shí)刻，通過(guò)線圈L的電流最大，方向向左Dt時(shí)刻，電容器C兩極板間電壓最大【答案】B、D【解析】沒(méi)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前，線圈與R串聯(lián)，由于線圈的電阻不計(jì)，所以線圈兩端的電壓為零，電容器兩極板上電荷量為零此時(shí)通過(guò)線圈的電流自右向左，當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)始給電容器充電，電流逐漸減小，經(jīng)過(guò)個(gè)周期(t時(shí)刻)，充電電流減小到最小，此時(shí)電容器上電荷量最多(左板帶正電，右板帶負(fù)電)，線圈L的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大故選項(xiàng)A錯(cuò)，B正確隨后電容器放電，再經(jīng)過(guò)T(即t時(shí)刻)放電完畢，電流達(dá)到最大，從左向右通過(guò)線圈，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤隨后再充電，經(jīng)過(guò)T(即t時(shí)刻)，充電完畢，此