2020-2021学年高中物理新人教版选择性必修第二册 第4章 1 电磁振荡 教案(1)
ID:61262 2021-11-08 1 3.00元 5页 719.50 KB
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电磁振荡【教学目标】1.理解振荡电路和振荡电流的定义。2.知道等幅振荡和减幅振荡概念。3.会分析振荡电流变化过程中,电场能和磁场能的相互转化的规律,并会分析振荡电流在一个周期变化过程中,电容器上电荷的变化情况及电感线圈中电流大小和方向的变化情况。4.理解振荡电流产生的原因及本质。【教学重难点】1.通过实验总结概念:振荡电路、振荡电流、减幅振荡以及等幅振荡等。2.分析LC回路中振荡电流的产生过程是本节的重点和难点,电磁振荡产生的物理过程较为抽象,所以重点放在电路中电场能和磁场能的相互转化规律。还必须明确回路电流与电容器板上电荷的变化情况恰好相反,电流增大,电荷减少;电流最大,电荷最小(为零),以及回路中各个物理量之间的变化规律。3.理解振荡电流产生的原因及本质。【教学方法】举例、提问、小组实验、多媒体课件、讨论等。【实验器材】电容C、电感L、电流表G、电池组、导线、开关等【教学过程】(1)新课引入日常生活中打电话是通过什么传播实现信息交互?利用电磁波。简单举例生活中电磁波的应用,提出电磁波到底如何产生的?类比机械波,电磁波和机械波一样,产生需要一个波源。那么这个“波源”究竟是什么呢?复习回顾麦克斯韦电磁场理论:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。要产生电磁波,空间需要一个周期性变化的电场或磁场。那么如何才能产生这样一个周期性变化的电场或磁场呢?这就是今天我们学习的内容:电磁振荡。(2)新课教学 1.小组实验:介绍仪器:电容C、电感L、电流表G、电池组Ec、晶体管振荡器、示波器。实验过程:接入LC电路,接着把开关扳到电池组一边,给电容器充电,稍后再把开关扳到线圈端,让电容器放电。(提醒学生注意观察电流表指针的变化)现象和分析:现象:电流表指针左右摆动。表明:电路中产生大小和方向做周期性变化的电流。引出概念:振荡电流——大小和方向交替变化的电流。振荡电路——能产生振荡电流的电路。(LC振荡电路)传感器中的I-t图像显示(进行能量补充后观察示波器波形)ii0t0t图1-1图1-2减幅振荡和等幅振荡1.任何振荡电路中,总存在能量损耗,使振荡电流的振幅逐渐减少,叫做减幅振荡。(1)电阻热效应,部分能量转化为内能。(2)电磁辐射,部分能量以电磁波的形式辐射。2.振荡电路中,若没有能量损耗,则振荡电流的振幅将不变,叫做等幅振荡。(1)回路电阻可忽略(2)电磁辐射可不计现象:若理想LC回路,则产生的振荡电流按正弦规律周期性变化。表明:振荡电流实质就是高频的交流电。2.分析振荡电流的产生过程(1)电场能与电容器上的电荷有关,q↑、电场能E电↑,q↓、电场能E电 ↓(2)磁场能与流过线圈的电流有关,i↑、磁场能E磁↑,i↓、磁场能E磁↓(3)q↑、i↓,q↓、i↑(4)放电过程是电场能转换磁场能的过程。(5)充电过程是磁场能转换电场能的过程。在理想的LC振荡电路中,在任何时刻,电场能和磁场能的总和不变。增减q大减q小q小减增I小I增最=放电I大I大充电0放I大电最I=qq大=00最q大q-t以及I-t图像描述: 为q上(极板的电荷量)(以同顺电磁振荡的周期和频率:时针周期:电磁振荡完成一次周期电性变化的时间。流E磁回变板E放充带频率:一秒内完成周期性变化方的次数。向电磁振荡的变化规律本质:电场能与磁场能交替转化为正一个周期内振荡电流的方向变化两次,电场能(磁场能))完成两次周期性变化(充放电各2次)。思考与讨论:电容较大时,电容器充电、放电的时间长些还是短些?线圈的自感系数较大时,电容器充电、放电时间长些还是短些?根据上面的讨论结果,定性地讲,LC电路的周期(频率)与电容C、电感L的大小有什么关系?理论分析及图像分析:LC电路的周期(频率)1T2LCf2LC(1)T、f、L、C的单位分别是s、Hz、H、F。(2)周期(频率)仅由L、C决定。 课堂小结:1.理想LC振荡电路中的振荡电流按正弦规律变化。2.电磁振荡分减幅振荡和等幅振荡。3.电磁振荡的原因和本质。4.LC振荡电路中电磁振荡的固有周期T2LC15.LC振荡电路中电磁振荡的频率f2LC课堂练习:1.在LC振荡电路中,当电容器上电量最大(充电完毕)的瞬间:()A.电场能正在向磁场能转化;B.磁场能正在向电场能转化;C.电场能向磁场能转化刚好完毕;D.磁场能向电场能转化刚好完毕。2.LC回路中电容器两端电压u随时间t的变化关系如图所示,则()A.在时刻t1电路中电流最大;uB.在时刻t2电路中的磁场能最大;C.从时刻t2至t3,电路中的电场能不断增大;0t1t2t3t4t5t6D.从时刻t3至t4,电容器的带电量不断增大。
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