電磁振蕩

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
【目標(biāo)】
(一)知識(shí)與技能
1.知道振蕩電流、振蕩電路、LC回路的概念。
2.LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過程。
3.知道在電磁振蕩過程中,LC回路中的能量轉(zhuǎn)化情況。
4.知道電磁振蕩的周期和頻率。
(二)過程與方法
通過結(jié)合生活中各種相應(yīng)現(xiàn)象及常識(shí),理解電磁振蕩在人們生活中的地位。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1.體會(huì)物理知識(shí)在生活中的重要作用,培養(yǎng)勇于探索的精神。
2.培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探求知識(shí)的意識(shí),增強(qiáng)求知欲望。
【重點(diǎn)】電磁振蕩過程中電場能與磁場能的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律。
【教學(xué)難點(diǎn)】LC回路振蕩過程中電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的相互轉(zhuǎn)化規(guī)律。
【教學(xué)方法】演示分析法,類比推理法
【教學(xué)用具】電感線圈一個(gè)(L>500 H,R<500Ω),200μF金屬化紙介電容一個(gè),示波器、學(xué)生電源各一臺(tái),單刀雙擲開關(guān)一個(gè),LC回路振蕩過程模擬課件一份,導(dǎo)線若干
【教學(xué)過程】
(一)引入新課
師:上節(jié)課我們已經(jīng)了解了電磁波的發(fā)現(xiàn)歷程,初步認(rèn)識(shí)了電磁波。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天,電磁波對(duì)我們來說越來越重要。從移動(dòng)電話到廣播電視,從互聯(lián)網(wǎng)到航空導(dǎo)航,從衛(wèi)星遙感到宇宙探測,它們的工作和運(yùn)行都要利用電磁波?墒,電磁波是怎樣產(chǎn)生的?它有哪些性質(zhì)?它是怎樣傳送信息的?要解決這些問題,我們首先來學(xué)習(xí)有關(guān)電磁振蕩的知識(shí)。
(二)進(jìn)行新課
1.電磁振蕩的產(chǎn)生
實(shí)驗(yàn)演示:(1)出示電路圖投影片,照電路圖連接電路。

(2)引導(dǎo)學(xué)生分析:將S扳到a點(diǎn),電容器是充電還是放電?上極板帶何種電荷?
[學(xué)生得出結(jié)論]電容器充電,上極板帶正電。
(3)提示學(xué)生注意觀察示波器圖象,然后將開關(guān)S扳到b點(diǎn)。
[提問學(xué)生]你觀察到什么信號(hào)?
[學(xué)生回答]振幅逐漸減小的正弦交流信號(hào)。
分析上述電路的主要組成部分,并指出示波器和電源分別用來顯示信號(hào)波形和充電,板書LC回路定義。
1、LC回路:由自感線圈和電容器組成的電路叫做LC回路。
[演示]多媒體課件演示,從電容器放電瞬間開始,LC回路在振蕩過程中,電容器的帶電量和極板間場強(qiáng),自感線圈中的電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化規(guī)律,將結(jié)果填入表格,板書小標(biāo)題和表格。
2、LC回路的工作特點(diǎn)(圖表和圖象)
(1)
工作過程qEiB
放電瞬間qmEm00
放電過程qm→0Em→00→im0→Bm
充電過程0→qm0→Emim→0Bm→0
放電過程qm→0Em→00→im0→Bm
充電過程0→qm0→Emim→0Bm→0
其中qm,Em,im,Bm分別表示電量、場強(qiáng)、電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值。
先將示波器觀察到的電流信號(hào)繪制成圖象,然后根據(jù)上表請(qǐng)學(xué)生繪制i-t,q-t等圖象,板書圖象。

(2)放電 充電 放電 充電
分析上述電流的變化特點(diǎn),板書振蕩電流概念。
3、振蕩電流、大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫振蕩電流,實(shí)際振蕩電流的頻率很高,是高頻正弦交流。
繼續(xù)分析振蕩電流的來源,板書振蕩電路概念。
4、振蕩電路,能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路,LC回路是一種簡單的振蕩電路。
分析上圖中各量隨時(shí)間的變化關(guān)系,板書電磁振蕩的概念。
5、電磁振蕩,振蕩電路中的電荷、電流、電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度都發(fā)生同期性變化的現(xiàn)象叫電磁振蕩,在電磁振蕩過程中,電場能和磁場能同時(shí)發(fā)生周期性變化。
[請(qǐng)學(xué)生回答]本節(jié)開始觀察到的振蕩電流的振幅怎樣變化?
[學(xué)生回答]不斷減小。
師:由于電路中存在電阻,電阻消耗電能,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。另外,電路中的一部分能量還要以電磁波的形式輻射到周圍空間中去,所以,振蕩電路中能量不斷減少,振蕩電流的振幅不斷減小,最后會(huì)停止振蕩。
師:怎樣才能保持振蕩電流的振幅不變呢?
生:可以不斷地把能量補(bǔ)充到振蕩電路中。
師:在實(shí)際電路中,可以用晶體管等電子器件為LC電路補(bǔ)充能量。
2.電磁振蕩的周期和頻率
師:電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫周期,用T表示。一秒鐘完成周期性變化的次數(shù)叫頻率,用f表示。
(給出上述定義之后,利用設(shè)問進(jìn)行引導(dǎo)。)
[設(shè)問]電磁振蕩的周期和頻率跟哪些因素有關(guān)呢?下面就通過實(shí)驗(yàn)來研究這個(gè)問題。

[出示電路圖投影片]
根據(jù)電路圖連接電路,將L、C調(diào)到某一值,然后通過開關(guān)S先給電容器充電,再觀察振蕩周期。
分別改變L、C的值,先后重復(fù)上面操作,觀察振蕩周期是否變化。
通過上面的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),電磁振蕩的周期跟電路中的工作元件有關(guān),即與電路的特點(diǎn)有關(guān)。
師:理論分析表明, LC回路的周期與自感系數(shù)L、電容C的關(guān)系是
T=2π
頻率:
f=
請(qǐng)學(xué)生填出公式中各量對(duì)應(yīng)的單位。
T(s) f(Hz) L(H) C(F)
(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)
本節(jié)學(xué)習(xí)了電磁振蕩的產(chǎn)生過程,知道了什么是LC回路。在LC回路中,振蕩電流、極板上的電量、電場能和磁場能都隨時(shí)間按正弦規(guī)律作周期性變化。
我們還知道了LC回路的振蕩周期和頻率T=2π ,f= 。
(四)課余作業(yè)

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