高中物理必備知識點-電磁振蕩及總結(jié)

課

第章

電振電波

總時1教學(xué)目標(biāo)

§3磁蕩知與能1．知道什么是LC振電路和振蕩電流，理解LC回路產(chǎn)生振蕩電流的過程．了解電容器的充電放電作用及電感阻礙電流變化的作用．2．會分析振蕩電流變化過程中電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律，并會分析振蕩電流在一個周期變化過程中，電容器上電荷的變化情況及電感線圈中電流的大小和方向的變化情況．3．知道阻尼振蕩和無阻尼振蕩區(qū)別，以及振幅減小的原因．過和法通過觀察演示實驗，概括出電磁振蕩等概念，提高學(xué)生通過實驗獲得實驗信息能力，以及理解概括能力．情態(tài)與值：通過實驗探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)。教學(xué)LC回的工作過程及相關(guān)物理量的變化規(guī)律。重教學(xué)

振蕩電流產(chǎn)生的物理原因和物理實質(zhì)。難設(shè)思：舉例入新課→復(fù)習(xí)電容器充電、放電和線圈的電作用演示LC路產(chǎn)生設(shè)計圖電磁振蕩的現(xiàn)象，分析電流變化的特點引出蕩電流和振蕩電路的概念概與電場能和磁場能有關(guān)的因素分振蕩電的產(chǎn)生過程歸納磁振蕩的特點、規(guī)律、分析方法和分析依據(jù)→將LC回與簡諧運動進行類比介紹阻尼振蕩和阻尼振蕩的概念練習(xí)穩(wěn)固所學(xué)知識→總本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容的重難點布置業(yè)。教流圖實驗演示

引出蕩和電概念

振流蕩的

分振電的生程

析蕩流產(chǎn)過

歸納電磁振蕩的特點、規(guī)律、分析方法和分析依據(jù)

介紹無阻尼振蕩和阻尼振蕩的概念板設(shè)：一振電與蕩路振電：大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流。振電：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。理的LC振電路二電振的生程放過：充過：

三電振的化律四電振的期頻教

學(xué)

過

程教師：在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天電波對我們來說越來越重要如廣播電要利用電磁波，無線電通信要利用電磁波，航空、航天中的自動控制和通信聯(lián)系等都要利用電磁波……〔屏幕展示電磁波與人們工作和生活相聯(lián)系的畫面，要求學(xué)生盡可能再列舉一些用到電磁波的場合，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)知識內(nèi)容的情境〕電波到底什么？什么它具有那么大的威力？它又是怎樣產(chǎn)生的呢？它有哪些性質(zhì)？是否具有波的共同特性？怎樣利用它來傳遞各種信號？……(展示學(xué)生急于了解的問題，激發(fā)學(xué)生的求知)這就是我們這一章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。機械波是由機械振動產(chǎn)生的，與此類似，電磁波是由電磁振蕩產(chǎn)生的。(引學(xué)生運用類比的方法學(xué))學(xué)習(xí)電磁先要從學(xué)習(xí)電磁振蕩始。新教．振電與蕩路〔復(fù)習(xí)電容器充電、放電和電感的作用。用實物展示儀將實驗情況投影到大屏幕上，增加實驗的可見度。觀察演示實驗，分析實驗現(xiàn)象。再用Flash動畫擬電磁振蕩現(xiàn)象，建立理想化振

由生活實際引入激學(xué)生興趣蕩電路模型

a

G實(1)按右圖接成實驗電路。接著把開關(guān)扳到電池組一邊，給

A電容器充電，稍后再把開關(guān)扳到線圈一側(cè)，讓電容器放電學(xué)

L

CE生注意觀察電流表指針的變化〕現(xiàn)：流表指針左右擺動幾次后停止。

b

B

S說：路中產(chǎn)生了周期性變化的電流，由于存在能量損失，電中電流表逐漸減小。實(2)將晶體振蕩器接入LC電，將振蕩電流信號接入示波器觀察波形。現(xiàn)：形按正弦規(guī)律變化。說：蕩電流實質(zhì)就是高頻的交變電流。振電：大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流。振電：能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。理的LC振電路①LC回路由線圈L和容器C組成的最簡單的振蕩電路。②理想的LC振蕩路：只考慮感、電容的作用，而忽略各種能量損耗。．電振的生程(先動畫模擬與電場能、磁場有關(guān)的因素，后對變化關(guān)系作定性總結(jié)，為學(xué)習(xí)電磁振蕩的

實驗演示激發(fā)學(xué)生興趣、激發(fā)學(xué)生思考產(chǎn)生過程、變化規(guī)律等作鋪墊)

↓→↓→↓

培養(yǎng)學(xué)生分析總結(jié)的能與場和場能關(guān)因：①電能關(guān)因：

R

＋＋＋＋

C

力電場能↑→電場線密度↑→電場強度↑→電容極―――板間電壓u↑→電器帶電量q↑

mmmm②磁能關(guān)因:磁場能↑→磁感線密度↑→磁感強度↑→線圈中電流i電振的生過動模擬分析充電后的電容器通過電阻放電的過程，便于與通過電容放電比較，探索產(chǎn)生振蕩電流的本質(zhì)原因充電后的電容器，兩極板帶電量最多，電壓最大，儲存的電場能最大。通過電阻放電時，電荷逐漸中和，兩板間電壓逐漸減小，放電電流隨之逐漸減小，電路中只存在短暫的放電電流。(先用課件模擬電磁振蕩的產(chǎn)生程，再從LC路的元件特征出發(fā)，抓住矛盾的對立統(tǒng)一，分析振蕩電路中電容、電感在電路中的作用及相關(guān)各量的變化情況。著重分析前半個周期，后半個周期引導(dǎo)學(xué)生分析。邊分析邊用屏幕展示下列圖中的一個周期性變化情況)放過：放電過程中q↓↓、E↓↑、B↑↑電容器的電場能逐漸轉(zhuǎn)變成線圈的磁場能。由于線圈的自感作用，電流是按正弦規(guī)律逐漸增大的，電流不會立刻到達最大值。放電結(jié)束時，q=0，E=0最大，最大，電場能完全轉(zhuǎn)化成磁場能。充過：電結(jié)束時，由于L的自感作用，電路中移動的電荷會立即停止運動，仍保持原

培養(yǎng)學(xué)生分析能力方向流動。在充電過程中q↑、u、E

↑↓、B↓

↓，線圈的磁場能向電容器的電場能轉(zhuǎn)化。充電結(jié)束時，q、E結(jié)束。q=Qi=0

增為最大，、E

均減小到零，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化q=0m+++LC

放q↓

電i↑

L

C充電

q↑i

一化

個變

周性

期

充電

q↑iq=0

m

q=Qi=0L

C

放q↓

電i↑

―－LC+++反放過:q↓、u↓、E↓→i↑、E↑電容器的電場能轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能。放電結(jié)束時，E，i大E最大，電場能向磁場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。反充過:q↑、u↑、E↑→i↓、E↓線圈的磁場能向電容器的電場能轉(zhuǎn)化。充電結(jié)束時q、E增為最大i、E均減小到零，磁場能向電場能轉(zhuǎn)化結(jié)束。在理想情況下將如此循環(huán)下去，一個周期性變化的示意圖如上圖所示。

培養(yǎng)學(xué)生理解能力和語言表達能力

(根據(jù)一個周期性變化的示意圖及前面演示實驗中的電路圖，要求學(xué)生填寫下表，進一步明確各量的周期性變化情況。屏幕顯示表格，讓學(xué)生答復(fù)后，用鼠標(biāo)點擊相應(yīng)位置顯示出正確答案。時間tt=0t=T/4t=T/2t=3T/4t=T電容器帶電量q電路中電流i

最大(A＋－)零

零最大(a→b)

最大(A－＋)零

零最大(b→a)

最大(A＋－)零電場能最磁場能零

零最大

最大零

零最大

最大零．電振的化律(由面的實驗和分析，歸納出磁振蕩的規(guī)律，是一次思維的飛躍。引導(dǎo)學(xué)生歸納，并用屏幕顯示)電振的點：LC回路工作過程具對稱和周期，可歸結(jié)為：①兩個物理過程：放電過程；電場能轉(zhuǎn)化為磁場能↓→↑充電過程：磁場能轉(zhuǎn)化為電場能↑→↓②兩個特殊狀態(tài)：放電完畢狀態(tài)：電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢，磁場能最大，電場能最小。充電完畢狀態(tài)：磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完畢，電場能最大，磁場能最小。電振的化規(guī)：①總能量守恒＝電場＋磁能＝恒量②電場能與磁場能交替轉(zhuǎn)化

培養(yǎng)學(xué)生歸同步變化

電場能電容器電壓ｕ

放電充電

磁場能

同步變化

納總結(jié)能力電容器帶電量ｑ

電路中電流ｉ(1)(2)步調(diào)相反③化律圖描(用波器觀察等幅振蕩的電壓形，建立電磁振蕩過程中相關(guān)各量隨時間變化的數(shù)學(xué)模型課動態(tài)顯示電磁振蕩的像觀描繪出在電磁振蕩產(chǎn)生的過程中各量的變化情況。

最后用屏幕顯示電磁振蕩過程中相關(guān)各量隨時間變化的圖象。在畫q－t圖時要說明是繪制電容器哪個極板、繪制i－t圖時要先規(guī)定電流的正方向)q(u)ot電場能ot電振：

ot磁場能ot(引導(dǎo)學(xué)生歸納、總結(jié)得出電磁蕩的概念。要求學(xué)生用自己的語言表述，防止死記硬在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷、通過線圈的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場和磁場都發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。．無尼蕩阻振(利阻尼振蕩和無阻尼振蕩示板定性演示，用實物展示儀將實驗現(xiàn)象投影到大屏幕上，由實驗引出概)無尼蕩振電路中，假設(shè)沒能量損耗，則振蕩電流的振幅將不變，叫做無阻尼振蕩〔或等幅振蕩圖。在任何電路中都存在電阻電路的能量有一部分要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能另外，還會有一部分能量以電磁波的形式輻射到周圍空間中去。這樣，振蕩電路中的能量要逐漸損耗，振蕩電流的振幅要逐漸減小，直到最后停止振蕩。

oot

t阻振：任振蕩電路中，總存在能量損耗，使振蕩電流的振幅逐漸減少，叫做阻尼振蕩〔或減幅振蕩下圖。(利用示波器演示LC回產(chǎn)生的尼振蕩的波形和無阻尼振蕩的波形，并從能量的角度予以解釋。演示無阻尼振蕩時因為加了晶體管振蕩器，周期性的給電路補充能量，相當(dāng)于受迫振蕩。使學(xué)生明白無阻尼振蕩是一種理想化情況，演示出的是補充能量的結(jié)果)嚴格的理論推導(dǎo)，得出回路的周期公式：LC回路的周期和頻率〔1〕公式T=2πLC

f=

12LC(2)特點：回路的周期和頻率只與電容和自感系數(shù)有.請學(xué)生填出公式中各量對應(yīng)的單.T〔S)(Hz)LCF)教后：

④磁蕩簡運的比(引導(dǎo)學(xué)生按課本提示的那樣機械振動與電磁振蕩進行比較出們的共性和個性，從兩種運動的相似、相異中加深對電磁振蕩的認識。振蕩過程中電場能和磁場能的轉(zhuǎn)化?？赏ㄟ^與機械振動中動能和勢能的轉(zhuǎn)化比照來加深理解。突出從能量分析問題的主線。再利類比思維，啟發(fā)學(xué)生思考電磁振蕩是否也具有固有的振蕩周期，為下一節(jié)教埋下伏筆)過程特點對應(yīng)物理量規(guī)律能量轉(zhuǎn)化本質(zhì)區(qū)別

電振充電：加在電容器兩端的電壓產(chǎn)生充電電流；線圈的電感阻礙充電電流的突變。放電：線圈的電感維持放電電流不變；電容器兩端電壓阻礙放電電流。電容C電感L〔相當(dāng)于慣性〕電荷q電流i電場能E磁場能E電容器兩極間電勢差隨時間作正統(tǒng)規(guī)律變化電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)化，總能量守恒電磁振蕩是振蕩電路中自由電子的電磁運動

簡運加速：回復(fù)力使振子運動狀態(tài)變化；慣性維持振子運動狀態(tài)不變。減速：慣性維持振子運動狀態(tài)不變；回復(fù)力使振子運動狀態(tài)改變。彈簧勁度系數(shù)k〔或單擺擺長L振子質(zhì)量m〔慣性〕位移x速度V勢能E動能E振子振動的位移隨時間作正統(tǒng)規(guī)律變化動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，總能量守恒簡諧運動是振子的機械運動

5、描述機械波的物理量(1)波長定義：沿著波的傳播方向，兩個相鄰的在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點間的距離。單位：米，符號：λ。演示，〔觀察演示儀器〕：①在橫波中波長等于相鄰兩個波峰或波谷之間的距離；在縱波中波長等于相鄰兩個