下载文档原格式
《电磁振荡》教学设计一、设计思想：建构主义的核心认为"知识不是被动接受的，而是认知主体积极建构的"。
“学习者是认知主体，是意义的主动建构者”。
其学习观强调通过教师设计“情境”，“为学生创造一个最好的认知环境”。
多媒体技术具有多视点、可变时空的蒙太奇表现手法，能够充分表现宏观、微观、瞬间和漫长的过程与事物，不受时空条件限制，易于创造最好的学习环境，有利于在教学中让学生主动深入观察、认识、理解和思考。
利用这一特点可以展示一些比较难以理解清楚的物理现象和物理定律。
“电磁振荡”知识内容，是高中物理知识的一个重要单元，是前面所学过的电磁学知识的联系和发展，为认识电磁波的发射和接收作好知识准备，跟实际生活联系紧密，并且是面向信息时代的阶梯，是培养实践能力的较好教材之一。
根据大纲，要求学生在观察物理现象，获取一定感性认识的基础上，通过对现象的观察，了解振荡电流产生的过程，但由于电容器极板上电荷、自感线圈中振荡电流变化情况，以及与电荷、电流相对应的电场和磁场变化情况无法看到，因此，按照传统的演示实验加板书讲授教学，学生脑海里不易建立起清晰的电荷、电流随时间变化的物理情景，所以，学生很难理解所学知识，学习兴趣难以得到激发。
而采用现代教育技术手段，用微机显现相应的物理过程及变化图形，动画模拟无法看到的微观过程，使学生在短时间之内，大脑中建立起振荡电流发生变化时各物理量随时间改变的图景，建构相应的知识点体系，这将有助于学生理解和记忆知识，达到事半功倍的效果。
二、教学目标:1、知识目标认识LC回路产生电磁振荡的现象，了解LC回路工作电流、电量变化的规律。
2、能力目标通过电磁振荡的观察和分析，培养学生的推理能力、观察能力和超常思维能力，使学生逐步掌握研究物理问题的科学方法。
3、情感目标通过本节课的学习，激发学生的学习兴趣，培养他们严谨的科学态度。
三、教学重点LC回路工作过程及相关物理量变化的规律四、教学难点理解电磁振荡一个周期内电流的变化规律五、教学方法：探究法六、教具LC振荡电路示教板一套、示教电流计一只，大电容一只，示教示波器一只，实物投影仪一台和多媒体课件等。
第一节电磁振荡●本节教材分析LC回路中的电磁振荡是本章的重点，LC回路对于学生来说，是一种非常陌生的电路。
从形式上看，它的工作过程不如机械振动直观；从理论上看，它是电容器和电感线圈中电场和磁场相互作用的复杂过程，因此，完本钱节课的关键是做好演示实验。
为了增强实验的直观性，一方面，要选择电阻值较小，电感值较大的线圈，使振荡电流的幅值和周期足够大。
另一方面，用示波器代替课本中的电流表，这样既可以使学生认识到振荡电流变化的周期性，又可以使学生认识到振荡电流的衰减。
要使学生从理论上认识电磁振荡过程中电场能和磁场能的相互转化过程，可以先引导学生复习电容器的充放电过程和电感对电流变化的阻碍作用，然后逐步引导学生分析教材中的插图所示的电磁振荡过程，使学生明确电场能和磁场能的转化过程和转化原因。
电磁振荡理论作为电磁波发射的理论根底之一，为了不使学生在学习电磁波发射时形成模糊认识，一方面要指出振荡电流与照明用交变电流的联系与区别，另一方面要注意电磁场中的磁场和振荡电路中线圈中的磁场的区别。
阻尼振荡和无阻尼振荡可通过演示实验和类比机械振动中的受迫振动来完成教学任务。
●教学目标：一、知识目标1、知道什么是LC振荡电路和振荡电流.2、知道LC回路中振荡电流的产生过程.3、知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转换情况。
4、知道阻尼振荡和无阻尼振荡.二、能力目标1、培养学生的观察能力.2、培养学生的综合分析能力.三、德育目标使学生认识事物的开展变化及其规律.●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.●教学过程：一、引入新课［师］在信息技术高速开展的今天，电磁波对我们来说越来越重要。
从移动到播送电视，从互联网到航空导航，从卫星遥感到宇宙探测，它们的工作和运行都要利用电磁波，那么，电磁波是如何产生的？请同学们回忆机械波是怎样产生的？［生］机械波是机械振动在介质中传播形成的，机械波是一种特殊的机械振动。
第1节电磁波的产生1．大小和方向都周期性变化的电流叫做振荡电流，产生振荡电流的电路叫做振荡电路。
由电感线圈L和电容器C组成LC振荡电路。
2．LC电磁振荡的周期为T＝2πLC，改变电容或电感，可以改变振荡周期。
3．麦克斯韦建立了基本的电磁场理论，即变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，据此麦克斯韦预言了电磁波的存在。
4．赫兹通过感应圈放电现象，证明了电磁波的存在。
对应学生用书P291．振荡电流大小和方向都周期性变化的电流。
2．振荡电路产生振荡电流的电路。
由电感线圈L和电容器C所组成的一种基本的振荡电路为LC振荡电路，如图311所示。
图3113．电磁振荡在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，与振荡电流相联系的电场和磁场也周期性交替变化，电场能和磁场能相互转化。
4．电磁振荡的周期和频率(1)一次全振荡：发生电磁振荡时，通过电路中某一点的电流，由某方向的最大值再恢复到同一个方向的最大值，就完成了一次全振荡。
(2)电磁振荡的周期T：完成一次全振荡的时间。
(3)电磁振荡的频率f：在1 s内完成全振荡的次数。
5．LC振荡电路的周期和频率(1)公式：T＝2πLC，f＝12πLC。
(2)单位：周期T、频率f、自感系数L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法(F)。
[跟随名师·解疑难]1．如何用图像对应分析i、q的变化？图312图3132．振荡过程中电荷量q、电场强度E、电流i、磁感应强度B及能量的对应关系[特别提醒] 振荡电流i＝ΔqΔt，由极板上电荷量的变化率决定，与电荷量的多少无关，如放电结束的瞬间，电荷量为零，而电流最大。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法中正确的是( )A．振荡电流最大时，电容器两极板间的电场强度最大B．振荡电流为零时，线圈中自感电动势为零C．振荡电流增大的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能D．振荡电流减小的过程中，线圈中的磁场能转化为电场能解析：选D 振荡电流最大时，处于电容器放电结束瞬间，电场强度为零，A错；振荡电流为零时，LC回路振荡电流改变方向，这时的电流变化最快，电流变化率最大，线圈中自感电动势最大，B错；振荡电流增大时，电容器中的电场能转化为磁场能，C错；振荡电流减小时，线圈中的磁场能转化为电场能，D对。
电磁振荡与电磁波物理教案引言：
本篇教案旨在介绍电磁振荡与电磁波的基本理论知识。
学习电磁振荡与电磁波对于理解光学、无线通信等领域具有重要意义。
通过本教案的学习，学生将能够掌握电磁振荡的基本概念、电磁波的性质以及其在现实生活中的应用。
1. 电磁振荡的基本概念
1.1 电荷的振动
1.2 电磁场的形成
1.3 驻波与谐振
2. 电磁波的基本性质
2.1 理解电磁波的概念
2.2 波长与频率的关系
2.3 光的电磁性质
2.4 电磁波的传播速度
3. 电磁波的分类
3.1 长波与短波
3.2 射线与散射
3.3 可见光与其他波段的区别
4. 电磁波的应用
4.1 电磁波在通信中的应用
4.2 电磁波在医学影像中的应用
4.3 电磁波单色仪的工作原理
4.4 电磁波在遥感中的应用
5. 总结
电磁振荡与电磁波是现代物理学中的重要概念，对于理解光学、无
线通信和医学影像等领域具有重要意义。
通过本教案的学习，我们了
解了电磁振荡的基本概念、电磁波的性质以及其在现实生活中的应用。
希望同学们通过学习，能够深入理解电磁振荡与电磁波的本质，并将
其应用于科学研究和技术创新中。
高中物理电磁振荡问题教案
教学内容：电磁振荡
教学目标：
1. 理解电磁振荡的基本原理和特点；
2. 掌握电磁振荡的公式和计算方法；
3. 能够应用电磁振荡理论解决实际问题。
教学重点：电磁振荡的概念和计算方法。
教学难点：理解电磁场和电荷之间的相互作用。
教学过程：
一、导入新课
1. 老师引导学生回顾电磁场和电荷之间的相互作用，并讲解电磁振荡的概念和特点。
2. 提出问题：为什么电磁振荡是重要的物理现象？
二、讲解电磁振荡的原理和公式
1. 讲解电磁振荡的基本原理，包括电容器、电感线圈和电荷之间的相互作用。
2. 推导电磁振荡的公式：T=2π√(L/C)，其中T为振动周期，L为电感，C为电容。
3. 通过实例分析，演示电磁振荡的计算方法。
三、实例演练
1. 给出一个电容为0.1F、电感为0.2H的电路，求其振动周期。
2. 学生自行计算，并与同桌讨论，最后老师进行详细讲解和解析。
四、课堂小结
1. 老师对本节课内容进行总结，强调电磁振荡的重要性和实际应用价值。
2. 学生提出疑问和问题，老师进行解答和引导。
五、课后作业
1. 完成课堂作业：计算电磁振荡的周期。
2. 阅读相关教材，预习下节课内容。
教学效果评估：
1. 学生能够准确理解电磁振荡的概念和原理；
2. 学生能够熟练运用电磁振荡公式解决实际问题；
3. 学生思维活跃，积极参与课堂讨论和练习。
1. 电磁振荡-教科版选修3-4教案一、知识要点本节课的主要内容是电磁振荡。
电磁振荡即指电磁场中电荷或电流在某一特定条件下周期性变化的现象。
在这个过程中，能量会从电磁场储存的状态向负载或周围环境传输。
本节课的主要知识要点包括：1.电磁振荡的基本概念及分类；2.电磁振荡的物理现象、特征和基本规律；3.电磁振荡的应用。
二、教学步骤1. 导入新知识引导学生了解电磁振荡的实际应用，如无线电收发、电声换能器、频率标准等，让学生认识到电磁振荡的重要性。
2. 知识点讲解核心知识点1：电磁场的振荡1.振荡的概念振荡是指一个物理量在某一时刻呈现一定数值，而后在另一个时刻降至零点，然后又轮换到原来的值，如此循环往复。
2.电磁场的振荡电磁场的振荡是指电磁场中电荷或电流在某一特定条件下周期性变化的现象，如无线电波的发射和接收就是利用了电磁场的振荡。
核心知识点2：电磁振荡的特征1.振荡的频率电磁振荡的频率是指在单位时间内电磁场中电荷或电流周期性变化的次数，用赫兹（Hz）表示，常见的有50Hz和60Hz。
2.振荡的周期电磁振荡的周期是电磁场中电荷或电流所需要的时间完成一次完整的周期性变化，一般用秒表示。
核心知识点3：电磁振荡的应用1.无线电无线电是利用电磁场的振荡进行信息的传输，其应用范围非常广泛，如广播电视、航空交通、卫星通信等。
2.医学应用如磁共振成像、电子生物学等应用，广泛用于临床诊断，对火灾、事故等也起到重要的救援作用。
3. 练习与讲解为了加强学生的理解，当讲完每一个知识点后，教师会进行相关的练习，这样既可提高学生的参与度，同时又可让教师及时发现学生的问题和疑惑。
4. 总结和归纳讲完本节课的内容后，教师会进行适当的总结和归纳，强化学生对所学知识的整体概念和理解。
同时，教师会询问学生对本节课讲解的问题和疑惑，并进行解答和澄清。
三、课堂实践为了加强学生的学习效果，教师可以引导学生在课后自行完成实验，如利用振荡器实现电磁振荡的实验，在课堂上对实验结果进行分析和讲述。
第1节 电_磁_振_荡对应学生用书P37电 磁 振 荡[自读教材·抓基础]1．振荡电流和振荡电路(1)振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流。
(2)振荡电路：产生振荡电流的电路。
(3)LC 振荡电路：由线圈L 和电容器C 组成的电路，是最简单的振荡电路。
2．电磁振荡的过程(1)放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷逐渐减小，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能。
(2)充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行反向充电，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能。
此后，这样充电和放电的过程反复进行下去。
3．电磁振荡的分类 (1)无阻尼振荡：1.振荡电流是大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流。
能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，最简单的振荡电路是LC 振荡电路。
2．电容器放电过程中，极板上电量减少，电流增大，电场能逐渐转化为磁场能；电容器充电过程中，极板上电量增多，电流减小，磁场能逐渐转化为电场能。
这种电场能和磁场能周期性相互转化的现象叫电磁振荡。
3．LC 振荡电路的振荡周期T ＝2πLC ，振荡频率f ＝12πLC 。
在LC 振荡电路中，如果能够及时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡。
(2)阻尼振荡：在LC 振荡电路中，由于电路有电阻，电路中有一部分能量会转化为内能，另外还有一部分能量以电磁波的形式辐射出去，使得振荡的能量减小。
[跟随名师·解疑难]1．各物理量变化情况一览表：工作过程q E iB能量转化0→T4放电 q m →0E m →00→i m0→B mE 电→E 磁 T 4→T2充电 0→q m0→E mi m →0B m →0E 磁→E 电 T 2→3T 4放电 q m →0E m →00→i m0→B mE 电→E 磁 3T 4→T 充电0→q m0→E mi m →0 B m →0E 磁→E 电2．振荡电流、极板带电荷量随时间的变化图像：(a)以逆时针方向电流为正(b)图中q 为上极板的电荷量图3－1－13．变化规律及对应关系： (1)同步同变关系：在LC 回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量q 、电场强度E 、电场能E E 是同步同向变化的，即：q ↓—E ↓—E E ↓(或q ↑—E ↑—E E ↑)。
振荡线圈上的物理量：振荡电流i 、磁感应强度B 、磁场能E B 也是同步同向变化的，即：i ↑—B ↑—E B ↑(或i ↓—B ↓—E B ↓)。
(2)同步异变关系：在LC 回路产生电磁振荡的过程中，电容器上的三个物理量q 、E 、E E 与线圈中的三个物理量i 、B 、E B 是同步异向变化的，也即q 、E 、E E ↑――→同步异向变化i 、B 、E B ↓。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)图3－1－2中画出了一个LC 振荡电路中的电流变化图线，根据图线可判断( )图3－1－2A ．t 1时刻电感线圈两端电压最大B ．t 2时刻电容器两极间电压为零C ．t 1时刻电路中只有电场能D ．t 1时刻电容器带电荷量为零解析：选D 由题图知，t 1时刻电流最大，磁场最强，磁场能最大，根据电磁振荡的规律，此时电场能应最小，电场最弱，电容器极板上电荷量最小，此时电容器的电荷量为0，选项C 错误，D 正确；此时因电流最大，变化率是0，自感电动势为0，电感线圈两端电压最小，A 错误；t 2时刻电流最小，电场能最大，电容器两极间的电压最大，B 错误。
电磁振荡的周期与频率[自读教材·抓基础]1．周期和频率(1)周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。
(2)频率：1 s 内完成的周期性变化的次数。
(3)振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率叫振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。
2．LC振荡电路周期和频率的表达式(1)周期：T＝2πLC单位：秒(s)(2)频率：f＝12πLC单位：赫兹(Hz)[跟随名师·解疑难]1．影响电磁振荡周期(频率)的因素(1)由电磁振荡的周期公式T＝2πLC知，要改变电磁振荡的周期和频率，必须改变线圈的自感系数L或者电容器电容C。
(2)影响线圈自感系数L的是：线圈的匝数、有无铁芯及线圈截面积和长度。
匝数越多，自感系数L越大，有铁芯的自感系数比无铁芯的大。
(3)影响电容器电容的是：两极正对面积S，两板间介电常数ε，以及两板间距d，由C＝εS4πkd(平行板电容器电容)，不难判断ε、S、d变化时，电容C的变化。
2．LC回路中各物理量的变化周期LC回路中的电流i、线圈中的磁感应强度B、电容器极板间的电场强度E的变化周期就是LC回路的振荡周期T＝2πLC，在一个周期内上述各量方向改变两次；电容器极板上所带的电荷量，其变化周期也是振荡周期T＝2πLC，极板上电荷的电性在一个周期内改变两次；电场能、磁场能也在做周期性变化，但是它们是标量没有方向，所以变化周期T′是振荡周期T的一半，即T′＝T2＝πLC。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)要增大LC振荡电路的频率，可采取的办法是( ) A．增大电容器两极板正对面积B．减少极板带电荷量C．在线圈中放入软铁棒作铁芯D．减少线圈匝数解析：选D 根据LC振荡电路的频率公式f＝12πLC 和平行板电容器电容公式C＝εS4πkd知，当增大电容器两极板正对面积时，C增大，f减小；减少极板带电荷量，不影响C，即f 不变；在线圈中放入软铁棒作铁芯，L增大，f减小；减少线圈匝数，L减小，f增大。
对应学生用书P39LC回路电磁振荡过程分析[典题例析]1．LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图3－1－3所示，则( )图3－1－3A．若磁场正在减弱，则电容器正在充电，电流由b向aB．若磁场正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电C．若磁场正在增强，则电场能正在减少，电容器上极板带正电D．若磁场正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b[思路点拨] 解答本题首先根据电流的磁场方向和安培定则判断振荡电流的方向，然后再根据磁场的变化判断电容器的充放电以及极板带电情况。
解析：若磁场正在减弱，则电流在减小，是充电过程，根据安培定则可确定电流由b 向a流，电场能增大，上极板带负电，故选项A、B正确；若磁场正在增强，则电流在增大，是放电过程，电场能正在减小，根据安培定则，可判断电流由b向a，上极板带正电，故选项C正确，D错误。
答案：ABC[探规寻律](1)电磁振荡问题的解题模型(2)模型突破：q决定了电场的强弱和电场能的大小，i决定了磁场的强弱和磁场能的大小。
电磁振荡的过程，实质上是电场能和磁场能相互转化的过程，知道其中一种场的变化就能推知另一种场的变化情况。
[跟踪演练]图3－1－4所示的是某时刻LC振荡电路中振荡电流i的方向，下列对甲、乙回路情况的判断正确的是( )图3－1－4A．若甲电路中电流i正在增大，则该电路中线圈的自感电动势必定在增大B．若乙电路中电流i正在增大，则该电路中电容器里的电场必定向下C．若甲电路中电流i正在减小，则该电路中线圈周围的磁场必在增强D．若乙电路中电流i正在减小，则该电路中电容器极板电荷必是上正下负解析：选B 据振荡电路特点知，若电路中电流正在增大，说明振荡电路正在放电，电容器里的电荷量在减少，电压也在减小，线圈的自感电动势也在减小；反之，若电流正在减小，说明电容器正在充电，各量相应的变化与上述相反。
电磁振荡的周期和频率[典题例析]2．在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF。
(1)该电路的周期多大？(2)设t ＝0时，电容器上电压最大，在t ＝9.0×10－3s 时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器是处于充电过程还是放电过程？[思路点拨] 根据计算的周期和时间的关系确定t ＝9.0×10－3s 这一时刻是处于第几个T4，再判断电流的变化情况和电容器是充电还是放电。
解析：(1)由电磁振荡的周期公式可得T ＝2πLC ＝2×3.14× 2.5×10－3×4×10－6 s＝6.28×10－4s(2)因为t ＝9.0×10－3s 相当于14.33个周期， 而T 4<0.33 T <T2， 由电磁振荡的周期性，当t ＝9.0×10－3s 时，LC 回路中的电磁振荡正在第二个T4的变化过程中。
t ＝0时，电容器上电压最大，极板上电荷量最多，电路中电流值为零，回路中电流随时间的变化规律如图所示：第一个T 4内，电容器放电，电流由零增至最大；第二个T4内，电容器被反向充电，电流由最大减小到零。
显然，在t ＝9.0×10－3s 时，即在第二个T4内，线圈中的电流在减小，电容器正处在反向充电过程中。
答案：(1)6.28×10－4 s (2)减小 充电过程[探规寻律](1)LC 回路的固有周期T ＝2πLC ，仅由电路本身特性即L 和C 决定而与其他因素无关。
(2)运用周期或频率公式分析计算时，要特别注意单位换算和数量级的计算。
[跟踪演练]在LC 振荡电路中，用以下的哪种办法可以使振荡频率增大一倍( ) A ．自感系数L 和电容C 都增大一倍 B ．自感系数L 增大一倍，电容C 减小一半 C ．自感系数L 减小一半，电容C 增大一倍 D ．自感系数L 和电容C 都减小一半解析：选D 由LC 振荡电路的频率f ＝12πLC可知，当自感系数L 和电容C 都减小一半时，其振荡频率恰好增大一倍。
对应学生用书P40[课堂双基落实]1．关于在LC 振荡电路的一个周期的时间内，下列说法中正确的是( ) ①磁场方向改变一次；②电容器充、放电各一次； ③电场方向改变两次；④电场能向磁场能转化完成两次 A ．①② B ．②③④ C ．③④D ．①③④解析：选C 在一个振荡周期内，电场、磁场方向改变两次，电场能、磁场能转化两次；电容器充、放电各两次。
故选项C 正确。
2．在LC 回路产生电磁振荡的过程中，下列说法正确的是( ) A ．电容器放电完毕时，回路中磁场能最小 B ．回路中电流值最大时，磁场能最大 C ．电容器极板上电荷量最多时，电场能最大 D ．回路中电流值最小时，电场能最小解析：选BC 电容器放电完毕时，q ＝0，i 最大，磁场能最大，A 错，B 对；电流最小时，i ＝0，电容器极板上电荷量最多，极板间电场最强，电场能最大，C 对，D 错。
