2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十八章 電磁和電磁波 一、電磁振蕩(第一課時).doc

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2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十八章 電磁和電磁波 一、電磁振蕩(第一課時) ●本節(jié)教材分析 LC回路中的電磁振蕩是本章的重點，LC回路對于學(xué)生來說，是一種非常陌生的電路.從形式上看，它的工作過程不如機械振動直觀；從理論上看，它是電容器和電感線圈中電場和磁場相互作用的復(fù)雜過程，因此，完成本節(jié)課的關(guān)鍵是做好演示實驗.為了增強實驗的直觀性，一方面，要選擇電阻值較小，電感值較大的線圈，使振蕩電流的幅值和周期足夠大.另一方面，用示波器代替課本中的電流表.這樣既可以使學(xué)生認(rèn)識到振蕩電流變化的周期性，又可以使學(xué)生認(rèn)識到振蕩電流的衰減. 要使學(xué)生從理論上認(rèn)識電磁振蕩過程中電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化過程，可以先引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)電容器的充放電過程和電感對電流變化的阻礙作用，然后逐步引導(dǎo)學(xué)生分析教材中的插圖所示的電磁振蕩過程，使學(xué)生明確電場能和磁場能的轉(zhuǎn)化過程和轉(zhuǎn)化原因. 電磁振蕩理論作為電磁波發(fā)射的理論基礎(chǔ)之一，為了不使學(xué)生在學(xué)習(xí)電磁波發(fā)射時形成模糊認(rèn)識，一方面要指出振蕩電流與照明用交變電流的聯(lián)系與區(qū)別，另一方面要注意電磁場中的磁場和振蕩電路中線圈中的磁場的區(qū)別. 阻尼振蕩和無阻尼振蕩可通過演示實驗和類比機械振動中的受迫振動來完成教學(xué)任務(wù). ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識目標(biāo) 1.知道什么是LC振蕩電路和振蕩電流. 2.知道LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過程. 3.知道產(chǎn)生電磁振蕩過程中，LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)換情況.知道阻尼振蕩和無阻尼振蕩. 二、能力目標(biāo) 1.培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力. 2.培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力. 三、德育目標(biāo) 使學(xué)生認(rèn)識事物的發(fā)展變化及其規(guī)律. ●教學(xué)重點 電磁振蕩過程中電場能與磁場能的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律. ●教學(xué)難點 LC回路振蕩過程中電場強度和磁感應(yīng)強度的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律. ●教學(xué)方法 演示分析法、類比推理法. ●教學(xué)用具 電感線圈一個（L＞500 H，R＜500 Ω），200 μF金屬化紙介電容一個，示波器、學(xué)生電源各一臺，單刀雙擲開關(guān)一個，LC回路振蕩過程模擬課件一份，導(dǎo)線若干. ●課時安排 1課時 ●教學(xué)過程 一、引入新課 ［師］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.從移動電話到廣播電視，從互聯(lián)網(wǎng)到航空導(dǎo)航，從衛(wèi)星遙感到宇宙探測，它們的工作和運行都要利用電磁波，那么，電磁波是如何產(chǎn)生的？請同學(xué)們回憶機械波是怎樣產(chǎn)生的？ ［生］機械波是機械振動在介質(zhì)中傳播形成的，機械波是一種特殊的機械振動. ［師］與此類似，電磁波是利用電磁振蕩產(chǎn)生的.今天我們就來學(xué)習(xí)電磁振蕩的知識. 二、新課教學(xué) 1.電磁振蕩的產(chǎn)生 ［演示］ （1）出示電路圖投影片，按照電路圖連接電路. （2）引導(dǎo)學(xué)生分析：將S扳到a點，電容器是充電還是放電？上極板帶何種電荷？ ［生］S接a,電容器充電，上極板帶正電. （3）（提示學(xué)生注意觀察示波器圖像）然后將開關(guān)S扳到b點. ［師］同學(xué)們從示波器上觀察到什么信號？說明了什么？ ［生］振幅逐漸減小的正弦交流信號.說明電路里產(chǎn)生了大小和方向都做周期性變化的電流. ［師］物理上把大小和方向都隨時間做周期性變化的電流，叫做振蕩電流.能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路.由自感線圈和電容器組成的振蕩電路，稱為LC回路. ［演示］多媒體課件演示從電容器放電瞬間開始，LC回路在振蕩過程中電容器的帶電量、極板間場強、自感線圈中的電流和磁感應(yīng)強度的變化規(guī)律，將結(jié)果填入下面的表格.其中qm、Em、im、Bm分別表示電量、電場強度、電流、磁感應(yīng)強度的最大值. ［生］觀察并完成下列表格. 工作過程 q E i B 放電瞬間 qm Em 0 0 放電過程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm 充電過程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 放電過程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm 充電過程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 ［師］請同學(xué)們將示波器觀察到的電信號繪制成圖像，然后根據(jù)上表繪制B—t、q—t、E—t等圖像. ［生］圖像如下圖所示. ［師］在LC回路中，電容器極板上的電荷q、電路中的電流i、電容器里的電場強度E、線圈磁場的磁感應(yīng)強度B都發(fā)生周期性的變化.這種現(xiàn)象叫電磁振蕩. 2.阻尼振蕩和無阻尼振蕩 ［師］本節(jié)開始觀察到的振蕩電流的振幅怎樣變化？ ［生］不斷減小. ［師］振蕩電流的振幅為什么減?。? ［生］電路中的電阻消耗一部分電能，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能散失掉；還有一部分能量以電磁波的形式輻射到周圍空氣中，電磁振蕩的能量不斷減少，所以振蕩電流的振幅不斷減小. ［師］物理上把這種振蕩電流的振幅逐漸減小的電磁振蕩叫阻尼振蕩.假如電路中的能量不損失，振蕩電流的振幅是否減小？ ［生］不減小. ［師］振蕩電流的振幅保持不變的電磁振蕩叫做無阻尼振蕩，也叫等幅振蕩. ［生］振蕩電路中的能量損失不可避免，如何在實際電路中獲得等幅振蕩？ ［師］振蕩器可以不斷地將電源的能量補充到振蕩電路中，產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩. 三、小結(jié) 本節(jié)學(xué)習(xí)了以下基本概念 1.LC回路的定義和振蕩特點. 2.振蕩電流的定義和特點. 3.振蕩電路的定義. 4.電磁振蕩的定義及其能量轉(zhuǎn)化. 5.阻尼振蕩和無阻尼振蕩的定義和形成. 四、作業(yè) 練習(xí)一第1題寫在作業(yè)本上. 五、板書設(shè)計 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計 1.LC回路在振蕩過程中，在電容器開始放電的瞬間，電路中的電流為什么不能立即增大到最大值？ 2.LC回路在振蕩過程中，電容器剛放完電的瞬間，電路中的_______能轉(zhuǎn)化為_______能. 3.證明：對某一定值電容器，兩極板間場強跟電容器所帶電荷量成正比. 4.下圖（a）中LC振蕩回路中電流隨時間的變化關(guān)系圖像，如圖（b）所示，在t=0時刻，電容器M板帶正電，在某段時間里，電路中的磁場能在減小，M板仍帶正電，則這段時間是圖b中的 A.Oa段 B.ab段 C.bc段 D.cd段 參考答案： 1.電容器開始放電瞬間，由于線圈的自感作用，阻礙電路中電流的增大，因此電路中的電流只能逐漸增大. 2.電場 磁場 3.證明：設(shè)電容器極板間距為d，極板正對面積為S，則C= 由C=,得出：u= 由于電容器極板間電場為勻強電場. 因此，由E=,得出：E== 由于是與Q無關(guān)的常數(shù). 所以電容器極板間場強與電容器所帶電荷量成正比. 4.D