2019-2020年高中物理 電磁振蕩的周期和頻率教案 人教版第二冊(cè).doc
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2019-2020年高中物理 電磁振蕩的周期和頻率教案 人教版第二冊(cè) 一、教學(xué)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、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(?。?、電容C大(小)、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 1.LC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 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(100μF、500μF、1000μF)演示電流表(指針在表盤中央),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①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。②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10pF~360pF,線圈的電感L=0.10H,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C1=200pF時(shí),能產(chǎn)生頻率為f1=500kHz的振蕩電流,要獲得頻率為f2=1.0103kHz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)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)t=0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?,對(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),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A→B,類似的道理可知C→D也是對(duì)電容的充電過(guò)程。 (四)總結(jié)、擴(kuò)展 1.LC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)物理量的單位,常用電容器的單位有微法(μF)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μH),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)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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