物理人教選修34精品課件第14章第二節(jié)

1、第二節(jié)電磁振蕩,課前自主學案,核心要點突破,課堂互動講練,課標定位,知能優(yōu)化訓練,第二節(jié)電磁振蕩,課標定位 學習目標：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 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生過程 4知道LC振蕩電路中的能量轉化情況，了解電磁振蕩的周期與頻率，會求LC電路的周期與頻率 重點難點：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,課前自主學案,一、偉大的預言 1麥克斯韋電磁場理論 英國物理學家麥克斯韋在總結前人研究電磁現(xiàn)象成果的基礎上，建立了完整的電磁場理

2、論可定性表述為：_的磁場產生電場，_的電場產生磁場,變化,變化,2麥克斯韋對電磁波的預言(電磁波的產生) 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_交替產生，由近及遠地向周圍傳播，形成了_,周期性,周期性,變化,電場,磁場,電磁波,二、電磁波 1電磁波中的電場強度與磁感應強度互相_，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_，光的本質是_ 三、赫茲的電火花 1赫茲利用如圖1411的實驗裝置，證實了_的存在,垂直,垂直,橫波,光速,電磁波,電磁波,圖1411,2赫茲的其他實驗成果：赫茲通過一系

3、列的實驗，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_，證實了麥克斯韋關于光的電磁理論 四、電磁振蕩的產生 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,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，電場能逐漸轉化為_，振蕩電流逐漸增大，放電完畢，電流達到最大，電場能全部轉化為磁場能,逐漸減少,磁場能,充電過程：電容器放電完畢后，由于線圈的自感作

4、用，電流保持_逐漸減小，電容器將進行_，線圈的磁場逐漸減弱，電容器里的電場逐漸增強，磁場能逐漸轉化為電場能，振蕩電流逐漸減小，充電完畢，電流減小為零，磁場能全部轉化為電場能 此后，這樣充電和放電的過程反復進行下去,原來的方向,反向充電,3電磁振蕩的實質 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_需要的時間 2頻率f：1 s內完成的周期性變化的_,周期性的變化,轉化,周期性變化,次數(shù),核心要點突破,一、對麥克斯韋電磁場理論的理解 在19世紀60年代，英國物理學家麥克斯韋

5、在系統(tǒng)總結前人研究電磁規(guī)律成果的基礎上，建立了完整的電磁場理論，預言了電磁波的存在 1電磁場理論的核心之一：變化的磁場產生電場,實驗基礎：實驗裝置如圖1412所示當穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產生了感應電流，使燈泡發(fā)光 麥克斯韋認為變化的磁場在線圈中產生了電場，正是這種電場在線圈中引起了感應電流 如圖1413甲圖所示，麥克斯韋認為在變化的磁場周圍產生電場是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路(導體環(huán))是否存在無關，導體環(huán)的作用只是用來顯示電流的存在,圖1412,2電磁場理論的核心之二：變化的電場產生磁場 麥克斯韋認為：由電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場能產生電場的觀點，認為變化的電場

6、就像導線中的電流一樣，會在空間產生磁場 根據(jù)麥克斯韋理論，在給電容器充電的時候，不僅導體中的電流要產生磁場，而且在電容器兩極板間變化著的電場周圍也要產生磁場如圖1413乙所示,圖1413,3對麥克斯韋電磁場理論的理解,4.對電磁場的理解 (1)電磁場的產生 如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場，那么這個變化的電場在它周圍空間產生周期性變化的磁場；這個變化的磁場又在它周圍空間產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,(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

7、形成的統(tǒng)一體電磁場由近及遠傳播，形成電磁波，如圖1414所示,圖1414,特別提醒：(1)變化的磁場周圍產生電場，是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無關 (2)在變化的磁場中所產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,即時應用(即時突破，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生磁場 D恒定電流周圍存在著穩(wěn)定的磁場,解析：選BD.電場按其是否隨時間變化分為穩(wěn)定電場(靜電場)和變化電場(如運動電荷形成的電場)，穩(wěn)定電場不產生磁場，只有

8、變化的電場周圍空間才存在對應磁場，故B對，A錯；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,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關系,圖1415,1如圖1415所示，同步同變關系 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、電場強度E、電場能EE是同步變化的，即： qEEE(或qEEE) 振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能EB也是同步變化的，即： iBEB(或iBEB),即時應用(即時突破，小試牛刀) 2在LC振蕩電路中，下列哪個說法是錯誤的() A電容器開始放電時，電路中電流最大 B電路中電流

9、最大時，電路中的電場能最小 C電容器放電結束時，電路中的電流最大 D電容器反向充電開始時，電路中的磁場能最大,解析：選A.在電容器放電過程中，電流由零逐漸增大，線圈中產生的自感電動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，直至放電結束，線圈兩端電壓減小為零，電流增為最大從能量轉化的角度更容易理解其大小變化的關系：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，這只有電流逐漸增大才能實現(xiàn)直至放電結束，電容器電荷量為零，電場能全部轉化為磁場能，電流達到最大由上述分析可知，答

10、案為A.,課堂互動講練,關于電磁場理論，下列說法中正確的是 () A在電場周圍一定產生磁場，磁場周圍一定產生電場 B在變化的電場周圍一定產生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產生變化的電場 C均勻變化的電場周圍一定產生均勻變化的磁場 D周期性變化的電場周圍一定產生周期性變化的磁場,【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生磁場，均勻變化的電場產生恒定的磁場，非均勻變化的電場產生變化的磁場 【答案】D 【方法總結】麥克斯韋的電磁場理論關鍵是理解掌握四個關鍵詞：“恒定的”、“均勻變化的”、“非均勻變化的”、“周期性變化的”，這些都是對時間來說的，是時間的函數(shù),變式訓練1如圖1416所示

11、的四種電場中，哪一種能產生電磁波(),圖1416,解析：選D.由麥克斯韋電磁場理論，當空間出現(xiàn)恒定的電場時(如A圖)，由于它不激發(fā)磁場，故無電磁波產生；當出現(xiàn)均勻變化的電場(如B圖、C圖時)，會激發(fā)出磁場，但磁場恒定，不會在較遠處激發(fā)出電場，故也不會產生電磁波；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,一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內做勻速圓周運動，如圖1417所示當磁感應強度均勻增大時，此粒子的() A動能不變B動能增大 C動能減小 D以上情況都可能,圖1417,【自主解答】當磁場均勻增加時，根據(jù)麥克

12、斯韋電磁場理論，將產生一恒定的電場，帶電粒子將受一電場力作用，該力對帶電粒子做正功，所以粒子的動能將增大，選項B正確 【答案】B 【方法總結】(1)變化的磁場產生的電場叫感應電場，它的電場線是閉合的，其方向可用楞次定律判定 (2)雖然磁場對運動電荷的洛倫茲力永不做功，但感應電場對電荷有電場力的作用，要對電荷做功,變式訓練2某空間出現(xiàn)了如圖1418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 C沿BA方向磁場在迅速增強 D沿BA方向磁場在迅速減弱 解析：選AC.根據(jù)電磁感應 理論，閉合回路中磁通量變 化時，使閉合電路產生感應 電流，該電流可用楞次定

13、律 判斷，其中感應電流的方向 和電場線方向一致,圖1418,(2011年北京海淀區(qū)高二檢測)關于電磁場和電磁波，下列敘述中正確的是() A恒定的電場能夠產生電磁波 B電磁波的傳播需要介質 C電磁波從一種介質進入另一種介質，頻率不變 D電磁波在傳播過程中也傳遞了能量,【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、磁場能產生電磁波，A錯；電磁波的傳播不需要介質，B錯；電磁波與機械波一樣，在傳播過程中頻率不變，C正確；電磁波傳播電磁振蕩的運動形式和能量，D對 【答案】CD,變式訓練3下列關于電磁波的說法正確的是() A電磁波必須依賴介質傳播 B電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象 C電磁波不會發(fā)生偏

14、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錯電磁波能攜帶信息傳播，且傳播不依賴介質，在真空中也可以傳播，故A、D錯,在LC振蕩電路中，線圈的自感系數(shù)L2.5 mH，電容C4 F. (1)該回路的周期多大？ (2)設t0時，電容器上電壓最大，在t9.0103 s時，通過線圈的電流是增大還是減小，這時電容器是處在充電過程還是放電過程？,圖1419,【答案】(1)6.28104 s(2)減小充電 【方法總結】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，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，電流最大,變式訓練4如圖14110表示LC振蕩電路某時刻的情況，以下說法正確的是() A電容