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文件名称:4.1 电磁振荡(教学设计)-【新教材精创】2020-2021学年高中物理新教材同步备课(人教版选择性必修第二册).docx
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总页数:6 页
更新时间:2025-08-07
总字数:约1.83千字
文档摘要

本课程在电磁感应的基础上深入探讨了LC振荡回路的特性,旨在引入现代科学中的电磁理论。通过学习LC振荡电路,学生将了解电流和电量的变化规律,并掌握能量转化过程,为理解电磁波的产生奠定基础。

【物理观念】了解电磁振荡产生的过程。

【科学思维】经历用所学过的知识来解决相关现象、解释相关问题,养成乐于科学探索的思维习惯。【科学探究】培养学生实验探求知识的意识,增强求知欲望。

【科学态度与责任】通过结合生活中各种相应现象及常识,理解电磁振荡在人们生活中的地位。体会物理知识在生活中的重要作用,培养勇于探索的精神。

【教学重点】电磁振荡过程中电场能与磁场能的相互转化规律。

【教学难点】LC回路振荡过程中电场强度和磁感应强度的相互转化规律。

问题:

水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪,但是要形成持续的水波,则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波,要产生持续的电磁波,需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢?

观察:

把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。把电压传感器(或示波器)的两端连在电容器的两个极板上。先把开关置于电源一侧,为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧,使电容器通过线圈放电。观察电脑显示器(或示波器)显示的电压的波形。

探究点一

【思考】想一想与交流电有何区别?

振荡电流:大小和方向都做周期性迅速变化的电流,叫作振荡电流。

振荡电路:能够产生振荡电流的电路。

LC振荡电路:当开关置于线圈一侧时,由电感线圈L和电容C组成的电路,就是最简单的振荡电路,称为LC振荡电路。

老师引出:

1、

2、LC电磁振荡的特点:

LC回路工作过程具有对称性和周期性,可归结为:

(1)、两个物理过程:

放电过程:电场能转化为磁场能,q↓→

充电过程:磁场能转化为电场能,q↑→

(2)、两个特殊状态:

充电完毕状态:

放电完毕状态:

LC电磁振荡的变化规律:

电磁振荡:在振荡电路产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷、通过线圈的电流,以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化,这种现象叫电磁振荡。

探究点二、

无阻尼振荡:在电磁振荡中,若无能量损耗,电流振幅恒定不变,这种现象被称为无阻尼振荡或等幅振荡。

2.阻尼振荡:在任何电磁振荡电路中,能量损耗导致振荡电流的振幅逐渐减小,这种现象被称为阻尼振荡或减幅振荡。

(2)如果用振荡器不断地将电源的能量补充到振荡电路中去,就可以保持等幅振荡。

探究点三、电磁振荡的周期和频率

1.周期和频率:电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫做周期,一秒钟内完成周期变化的次数叫做频率。

LC回路的周期和频率:振荡电路的固有周期(或频率)由回路本身的特性决定,这种特性决定了振荡电路的固有周期(或频率),简称其周期(或频率)。

2.在一个周期内,振荡电流的方向改变两次;电场能(或磁场能)完成两次周期性变化。

LC电路的周期(频率)与哪些因素有关?

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?

T=f

(1)式中各物理量T、L、C、f的单位分别是s、H、F、

3.LC振荡电路中电磁振荡的固有周期回路的周期

4.固有频率

例1、

A.振荡电路中、电容器充电或放电一次所用的时间为

【答案】:C

【解析】:在一个周期内,电容器充电、进行两次充放电,每次充放电时间等于振荡周期的1/4。电场能与电场强度方向无关,磁场能与磁感应强度方向无关,因此在一个电磁振荡周期内各出现两次最大值,即电场能或磁场能的变化周期为一个振荡周期的一半。.电场、磁场、电荷的变化周期跟电流的变化周期相同.均为

(多选)如图所示的振荡电路中,某时刻线圈中磁场方向向上,且电路的电流正在增强则此时(

D.线圈中感应电动势正在减小

【答案】A、B、

【解析】由于电路中电流增强,电容器处于放电状态,极板上电荷减少,两板间场强减小,电场能随之减小。根据安培定则,此时放电电流方向由b经线圈到a,电容器下板带正电。

例3、(多选)如图所示电路中,电容器电容为C,电感线圈自感为L,忽略线圈电阻。开关S闭合时,从断开S的瞬间开始计时,以下说法正确的是(

【答案】B、

例4、

【答案】振荡电路所辐射的电磁波长可在1884~9420m之间变化。