2022年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十八章 電磁和電磁波 二、電磁振蕩的周期和頻率(第一課時)

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1、2022年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十八章 電磁和電磁波 二、電磁振蕩的周期和頻率(第一課時) ●本節(jié)教材分析 本節(jié)主要介紹LC回路的周期和頻率公式，這兩個公式是研究開發(fā)電路發(fā)射高頻電磁波的理論基礎(chǔ)之一，因此，研究自感系數(shù)、電容跟振蕩周期和振蕩頻率的關(guān)系對電磁波的學(xué)習(xí)是非常重要的.其中，兩個公式在中學(xué)不宜推導(dǎo)，只能通過實驗去定性認識. 教材在解釋什么叫振蕩電路的固有周期和固有頻率后，通過演示實驗改變LC回路中的電感L或電容C，使同學(xué)看到電路的振蕩周期、頻率隨之變化，由實驗中得出電感L大（小）、電容C大（?。┲芷陂L（短）的結(jié)論.要啟發(fā)學(xué)生體會到：LC回路的周期、頻率由電路本身的特性

2、（L、C值）決定，所以把電路的周期、頻率叫做固有周期、固有頻率.教材沒有做進一步的分析和證明，直接給出了周期公式和頻率公式，這兩個公式的證明在中學(xué)不易講清楚.我們的目的是讓學(xué)生通過實驗現(xiàn)象的觀察了解公式內(nèi)容，能應(yīng)用公式對有關(guān)問題進行簡單的分析、計算.教材強調(diào)了公式中各個物理量的單位，這是有的學(xué)生容易出錯的地方，課堂上可讓學(xué)生做一些簡單的基本練習(xí). ●教學(xué)目標 一、知識目標 1.知道電磁振蕩的周期和頻率. 2.知道振蕩電路的固有周期和固有頻率. 3.知道LC回路的周期和頻率公式. 二、能力目標 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用公式解決實際問題的能力. 三、德育目標 培養(yǎng)學(xué)生的類比歸納能力. ●

3、教學(xué)重點 LC回路周期公式和頻率公式的理解和應(yīng)用. ●教學(xué)難點 LC回路周期公式的理解. ●教學(xué)方法 演示分析法、類比推理法. ●教學(xué)用具 多抽頭電感線圈一個（L＞500 H，R＜500 Ω），可變電容器、單刀雙擲開關(guān)各一個，學(xué)生電源、示波器各一臺，導(dǎo)線若干. ●課時安排 1課時 ●教學(xué)過程 一、引入新課 ［師］LC回路的電磁振蕩有什么特點？ ［生］電路中的電量、電流、電場強度、磁感應(yīng)強度以及電場能和磁場能都發(fā)生周期性變化. ［師］通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，知道電磁振蕩具有周期性.這節(jié)課我們一起學(xué)習(xí)電磁振蕩的周期和頻率. 二、新課教學(xué) 1.電磁振蕩的周期和頻率 ［師］

4、請同學(xué)們回憶機械振動的周期和頻率. ［生］振動質(zhì)點完成一次全振動所用的時間，叫做機械振動的周期.1秒鐘內(nèi)完成全振動的次數(shù)叫做頻率. ［師］類似地，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. ［生］電磁振蕩的周期和頻率跟哪些因素有關(guān)呢？ ［師］下面通過實驗來研究這個問題.出示電路圖投影片如右圖所示.根據(jù)電路圖連接電路，將L、C調(diào)到某一值，然后通過開關(guān)S先給電容器充電，再觀察振蕩周期；分別改變L、C的值，先后重復(fù)上面操作，觀察振蕩周期是否變化？說明了什么道理？ ［生］改變L、C的值，電磁振蕩的周期發(fā)生變化.說明電磁振蕩的周期跟電

5、路中的工作元件有關(guān). ［師］振蕩電路的振蕩周期由振蕩電路本身的特點決定，因此也叫固有周期和固有頻率.振蕩周期究竟跟電路有什么關(guān)系？下面讓我們通過實驗來研究. ［演示］電磁振蕩的周期T與L、C的關(guān)系. （1）將自感系數(shù)固定在某一值，然后逐漸增大電容，發(fā)現(xiàn)電容越大，振蕩周期越大. （2）將電容固定在某一值，逐步增大自感系數(shù)，發(fā)現(xiàn)自感系數(shù)越大，振蕩周期越大. 2.LC回路的周期和頻率公式 ［師］嚴格的理論推導(dǎo)得出LC回路的周期公式和頻率公式為 T=2π f= 請同學(xué)們說出公式中各物理量的單位. ［生］T（s)、L(H)、C(F)、f(Hz) ［師］根據(jù)上面的公式可知，適當?shù)剡x擇

6、電容器和線圈，就可以使振蕩電路的周期和頻率符合我們的需要.在需要改變振蕩電路的周期和頻率的時候，可以用可變電容器和線圈組成電路，改變電容器的電容，振蕩電路的周期和頻率就隨著改變. 三、小結(jié) 本節(jié)主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容： 1.電磁振蕩的周期和頻率及其特點. 2.LC回路的振蕩周期和頻率的公式和特點. 至此，我們初步知道了電磁振蕩的一般概念，如果把電磁振蕩中電容器的電荷量q與做機械振動的彈簧振子離開平衡位置的位移x相對應(yīng)，振蕩電流i與振子的運動速度相對應(yīng)，則我們可以找到其他相對應(yīng)的量的變化. 3.電磁振蕩與機械振動的異同. （1）兩種運動本質(zhì)不同，前者是電磁運動，后者是機械運動. （2

7、）周期性變化的物理量不同，但兩種運動相對應(yīng). ①對機械振動,位移、速度、勢能、動能都發(fā)生周期性變化. ②對電磁振蕩，電荷、電流、電場能、磁場能也都發(fā)生周期性變化. ③它們的周期和頻率都由振動或振蕩系統(tǒng)本身來決定. 四、作業(yè) 練習(xí)一、（2）（3）（4）寫在作業(yè)本上. 五、板書設(shè)計 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計 1.下圖電路中，可變電容的最大值是300 pF,要獲得最低頻率是550 kHz的振蕩電流，線圈的自感系數(shù)應(yīng)當是多大？如果可變電容器動片完全旋出時電容變?yōu)?0 pF，這時可產(chǎn)生多大頻率的振蕩電流？ 2.要使LC回路的頻率增大，可采用的方法是 A.增大電容器兩極板間距

8、 B.增大電容器兩極板的正對面積 C.在線圈中插入鐵芯 D.減少線圈的匝數(shù) 3.某收音機的頻率范圍是4 MHz至12 MHz,試求該收音機振蕩電路中可變電容器電容的最大值是最小值的多少倍？ 4.LC回路中電容器極板上的電荷量隨時間的變化關(guān)系如下圖所示，下列說法正確的是 A.在t1時刻，電路中的磁場能最小 B.從t1時刻到t2時刻，電路中電流變小 C.從t2時刻到t3時刻，電容器不斷被充電 D.在t4時刻，電容器的電場能最小 參考答案： 1.解析：由f=可得 L=H=2.79×10-4 H=279 μH f= Hz=1.74×106 Hz=1.74 MHz 2.AD 3.解析：設(shè)頻率為f1時電容為C1，頻率為f2時電容為C2. 當L一定時，由f=得 4.ACD