【優(yōu)化方案】高中物理 第14章 第二節(jié)電磁振蕩 新人教選修34

第二節(jié)電磁振蕩整理課件課前自主學(xué)案核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課標(biāo)定位知能優(yōu)化訓(xùn)練

第二節(jié)電磁振蕩整理課件課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解電磁波發(fā)現(xiàn)的過程，理解麥克斯韋電磁場理論的基本思想．2．知道電磁波的形成及電磁波的基本特點(diǎn)．3．理解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念，了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過程．4．知道LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)化情況，了解電磁振蕩的周期與頻率，會求LC電路的周期與頻率．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.麥克斯韋電磁場理論．2．電磁振蕩的概念及振蕩過程中各物理量的變化規(guī)律及其周期性．整理課件課前自主學(xué)案一、偉大的預(yù)言1．麥克斯韋電磁場理論英國物理學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象成果的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場理論．可定性表述為：_______的磁場產(chǎn)生電場，________的電場產(chǎn)生磁場．變化變化整理課件2．麥克斯韋對電磁波的預(yù)言(電磁波的產(chǎn)生)如果在空間某區(qū)域中有________變化的電場，那么它就在空間引起________變化的磁場；這個(gè)變化的磁場又引起新的______的電場……于是，變化的______和變化的______交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成了_________．周期性周期性變化電場磁場電磁波整理課件二、電磁波1．電磁波中的電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度互相_______，而且二者均與波的傳播方向_______，因此電磁波是______．2．電磁波的速度等于_______，光的本質(zhì)是__________．三、赫茲的電火花1．赫茲利用如圖14－1－1的實(shí)驗(yàn)裝置，證實(shí)了__________的存在．垂直垂直橫波光速電磁波電磁波整理課件圖14－1－1整理課件2．赫茲的其他實(shí)驗(yàn)成果：赫茲通過一系列的實(shí)驗(yàn)，觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，并通過測量證明，電磁波在真空中具有與光相同的________，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論．四、電磁振蕩的產(chǎn)生1．振蕩電流和振蕩電路(1)振蕩電流：大小和________都做周期性迅速變化的電流．(2)振蕩電路：產(chǎn)生__________的電路．最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路．速度方向振蕩電流整理課件2．電磁振蕩的過程放電過程：由于線圈的自感作用，放電電流由零逐漸增大，電容器極板上的電荷__________，電容器里的電場逐漸減弱，線圈的磁場逐漸增強(qiáng)，電場能逐漸轉(zhuǎn)化為__________，振蕩電流逐漸增大，放電完畢，電流達(dá)到最大，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能．逐漸減少磁場能整理課件充電過程：電容器放電完畢后，由于線圈的自感作用，電流保持______________逐漸減小，電容器將進(jìn)行__________，線圈的磁場逐漸減弱，電容器里的電場逐漸增強(qiáng)，磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能，振蕩電流逐漸減小，充電完畢，電流減小為零，磁場能全部轉(zhuǎn)化為電場能．此后，這樣充電和放電的過程反復(fù)進(jìn)行下去．原來的方向反向充電整理課件3．電磁振蕩的實(shí)質(zhì)在電磁振蕩過程中，電容器極板上的電荷量，電路中的電流，與振蕩電流相聯(lián)系的電場和磁場都在______________，電場能和磁場能周期性的________．五、電磁振蕩的周期和頻率1．周期T：電磁振蕩完成一次______________需要的時(shí)間．2．頻率f：1s內(nèi)完成的周期性變化的_______．周期性的變化轉(zhuǎn)化周期性變化次數(shù)整理課件整理課件核心要點(diǎn)突破一、對麥克斯韋電磁場理論的理解在19世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在系統(tǒng)總結(jié)前人研究電磁規(guī)律成果的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場理論，預(yù)言了電磁波的存在．1．電磁場理論的核心之一：變化的磁場產(chǎn)生電場整理課件實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：實(shí)驗(yàn)裝置如圖14－1－2所示．當(dāng)穿過螺線管的磁場隨時(shí)間變化時(shí)，上面的線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，使燈泡發(fā)光．麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場在線圈中產(chǎn)生了電場，正是這種電場在線圈中引起了感應(yīng)電流．如圖14－1－3甲圖所示，麥克斯韋認(rèn)為在變化的磁場周圍產(chǎn)生電場是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路(導(dǎo)體環(huán))是否存在無關(guān)，導(dǎo)體環(huán)的作用只是用來顯示電流的存在．整理課件圖14－1－2整理課件2．電磁場理論的核心之二：變化的電場產(chǎn)生磁場麥克斯韋認(rèn)為：由電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場能產(chǎn)生電場的觀點(diǎn)，認(rèn)為變化的電場就像導(dǎo)線中的電流一樣，會在空間產(chǎn)生磁場．根據(jù)麥克斯韋理論，在給電容器充電的時(shí)候，不僅導(dǎo)體中的電流要產(chǎn)生磁場，而且在電容器兩極板間變化著的電場周圍也要產(chǎn)生磁場．如圖14－1－3乙所示．整理課件圖14－1－3整理課件3．對麥克斯韋電磁場理論的理解恒定的電場不產(chǎn)生磁場恒定的磁場不產(chǎn)生電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場整理課件4.對電磁場的理解(1)電磁場的產(chǎn)生如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場，那么這個(gè)變化的電場在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場；這個(gè)變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場……變化的電場和磁場相互聯(lián)系，形成了不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場．整理課件(2)電磁場與靜電場、靜磁場的比較三者可以在某空間混合存在，但由靜電場和靜磁場混合的空間不屬于電磁場．電磁場是電場、磁場相互激發(fā)，相互耦連形成的統(tǒng)一體．電磁場由近及遠(yuǎn)傳播，形成電磁波，如圖14－1－4所示．圖14－1－4整理課件特別提醒：(1)變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無關(guān)．(2)在變化的磁場中所產(chǎn)生的電場的電場線是閉合的，而靜電場中的電場線是不閉合的．整理課件即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是(

)A．在電場的周圍空間，一定存在著和它聯(lián)系著的磁場B．在變化的電場周圍空間，一定存在著和它聯(lián)系著的磁場C．恒定電流在其周圍不產(chǎn)生磁場D．恒定電流周圍存在著穩(wěn)定的磁場整理課件解析：選BD.電場按其是否隨時(shí)間變化分為穩(wěn)定電場(靜電場)和變化電場(如運(yùn)動(dòng)電荷形成的電場)，穩(wěn)定電場不產(chǎn)生磁場，只有變化的電場周圍空間才存在對應(yīng)磁場，故B對，A錯(cuò)；恒定電流周圍存在穩(wěn)定磁場，磁場的方向可由安培定則判斷，D對，C錯(cuò)．整理課件二、電磁振蕩中電流i、極板間的電壓u、極板上的電量q、電場能和磁場能之間的對應(yīng)關(guān)系圖14－1－5整理課件1．如圖14－1－5所示，同步同變關(guān)系在LC振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過程中，電容器上的物理量：電量q、電場強(qiáng)度E、電場能EE是同步變化的，即：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場能EB也是同步變化的，即：i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)整理課件整理課件即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．在LC振蕩電路中，下列哪個(gè)說法是錯(cuò)誤的(

)A．電容器開始放電時(shí)，電路中電流最大B．電路中電流最大時(shí)，電路中的電場能最小C．電容器放電結(jié)束時(shí)，電路中的電流最大D．電容器反向充電開始時(shí)，電路中的磁場能最大整理課件解析：選A.在電容器放電過程中，電流由零逐漸增大，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢雖然和電流方向相反，要阻礙電流的增大，但不能阻止電流的增大．因此盡管隨著放電過程的進(jìn)行，加在線圈兩端的電壓不斷減小，但是線圈中的電流卻不斷增大，直至放電結(jié)束，線圈兩端電壓減小為零，電流增為最大．從能量轉(zhuǎn)化的角度更容易理解其大小變化的關(guān)系：在電容器放電過程中，電容器電荷量逐漸減小，磁場能逐漸增大，磁場逐漸增強(qiáng)，這只有電流逐漸增大才能實(shí)現(xiàn)．直至放電結(jié)束，電容器電荷量為零，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能，電流達(dá)到最大．由上述分析可知，答案為A.整理課件課堂互動(dòng)講練類型一對麥克斯韋電磁場理論的理解

關(guān)于電磁場理論，下列說法中正確的是(

)A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場D．周期性變化的電場周圍一定產(chǎn)生周期性變化的磁場例1整理課件【精講精析】根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，只有變化的電場才產(chǎn)生磁場，均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場．【答案】

D【方法總結(jié)】麥克斯韋的電磁場理論關(guān)鍵是理解掌握四個(gè)關(guān)鍵詞：“恒定的”、“均勻變化的”、“非均勻變化的”、“周期性變化的”，這些都是對時(shí)間來說的，是時(shí)間的函數(shù)．整理課件變式訓(xùn)練1如圖14－1－6所示的四種電場中，哪一種能產(chǎn)生電磁波(

)圖14－1－6整理課件解析：選D.由麥克斯韋電磁場理論，當(dāng)空間出現(xiàn)恒定的電場時(shí)(如A圖)，由于它不激發(fā)磁場，故無電磁波產(chǎn)生；當(dāng)出現(xiàn)均勻變化的電場(如B圖、C圖時(shí))，會激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會在較遠(yuǎn)處激發(fā)出電場，故也不會產(chǎn)生電磁波；只有周期性變化的電場(如D圖)，才會激發(fā)出周期性變化的磁場，它又激發(fā)出周期性變化的電場……如此不斷激發(fā)，便會形成電磁波，故D正確．整理課件例2

一個(gè)帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖14－1－7所示．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，此粒子的(

)A．動(dòng)能不變 B．動(dòng)能增大C．動(dòng)能減小 D．以上情況都可能類型二感應(yīng)電場方向的判定圖14－1－7整理課件【自主解答】當(dāng)磁場均勻增加時(shí)，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，將產(chǎn)生一恒定的電場，帶電粒子將受一電場力作用，該力對帶電粒子做正功，所以粒子的動(dòng)能將增大，選項(xiàng)B正確．【答案】

B【方法總結(jié)】

(1)變化的磁場產(chǎn)生的電場叫感應(yīng)電場，它的電場線是閉合的，其方向可用楞次定律判定．(2)雖然磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的洛倫茲力永不做功，但感應(yīng)電場對電荷有電場力的作用，要對電荷做功．整理課件變式訓(xùn)練2某空間出現(xiàn)了如圖14－1－8所示的一組閉合的電場線，這可能是(

)A．沿AB方向磁場在迅速減弱B．沿AB方向磁場在迅速增強(qiáng)C．沿BA方向磁場在迅速增強(qiáng)D．沿BA方向磁場在迅速減弱解析：選AC.根據(jù)電磁感應(yīng)理論，閉合回路中磁通量變化時(shí)，使閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流可用楞次定律判斷，其中感應(yīng)電流的方向和電場線方向一致．圖14－1－8整理課件 (2011年北京海淀區(qū)高二檢測)關(guān)于電磁場和電磁波，下列敘述中正確的是(

)A．恒定的電場能夠產(chǎn)生電磁波B．電磁波的傳播需要介質(zhì)C．電磁波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變D．電磁波在傳播過程中也傳遞了能量類型三對電磁波特性的認(rèn)識例3整理課件【精講精析】由麥克斯韋電磁場理論可知，只有非均勻變化的電場、磁場能產(chǎn)生電磁波，A錯(cuò)；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，B錯(cuò)；電磁波與機(jī)械波一樣，在傳播過程中頻率不變，C正確；電磁波傳播電磁振蕩的運(yùn)動(dòng)形式和能量，D對．【答案】

CD整理課件變式訓(xùn)練3下列關(guān)于電磁波的說法正確的是(

)A．電磁波必須依賴介質(zhì)傳播B．電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象C．電磁波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象D．電磁波無法攜帶信息傳播解析：選B.電磁波具有波的共性，可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，故B正確．電磁波是橫波，能發(fā)生偏振現(xiàn)象，故C錯(cuò)．電磁波能攜帶信息傳播，且傳播不依賴介質(zhì)，在真空中也可以傳播，故A、D錯(cuò)．整理課件

在LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)L＝2.5mH，電容C＝4μF.(1)該回路的周期多大？(2)設(shè)t＝0時(shí)，電容器上電壓最大，在t＝9.0×10－3s時(shí)，通過線圈的電流是增大還是減小，這時(shí)電容器是處在充電過程還是放電過程？類型四電磁振蕩過程的分析與計(jì)算例4整理課件整理課件整理課件圖14－1－9整理課件【答案】

(1)6.28×10－4s

(2)減小充電【方法總結(jié)】電容器充、放電過程中電流的變化特征：電容器充電過程中，電容器帶電量越來越多，電流越來越小，充電完畢時(shí)，電流為零；電容器放電過程中，電容器帶電量越來越少，電流越來越大，放電完畢時(shí)，電流最大．整理課件變式訓(xùn)練4如圖14－1－10