高中物理第三章电磁振荡与电磁波第四节电磁波谱课棠互动学案粤教版选修3_4

第3章电磁振荡与电磁波一、电磁振荡的三个“两”电磁振荡在近年来的高考中出现的频率较高．学习中若能抓住三个“两”，就可把握好本章的知识要点，从而使知识系统化．1．两类物理量考题大部分是围绕某些物理量在电磁振荡中的变化规律而设计的，因此，分析各物理量的变化规律就显得尤为重要．这些物理量可分为两类：图3－1一类是电流(i)．振荡电流i在电感线圈中形成磁场，因此，线圈中的磁感应强度B、磁通量Φ和磁场能E磁具有与之相同的变化规律．另一类是电压(u)．电容器极板上所带的电荷量q、两极板间的场强E、电场能E电、线圈的自感电动势E的变化规律与u的相同．电流i和电压u的变化不同步，规律如图3－1.2．两个过程电磁振荡过程按电容器的电荷量变化可分为充、放电过程．当电容器的电荷量增加时为充电过程，这个过程中电路的电流减小；电荷量减小时为放电过程，这个过程中电路的电流增加，变化如图3－1.在任意两个过程的分界点对应的时刻，各物理量取特殊值(零或最大)．3．两类初始条件图3－2中的电路甲和乙，表示了电磁振荡的两类不同初始条件．图甲中开关S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始放电，图乙中S从1合向2时，振荡的初始条件为电容器开始充电，学习中应注意区分这两类初始条件，否则会得出相反的结论．图3－2如图3－3所示的LC振荡回路，当开关S转向右边发生振荡后，下列说法中正确的是( )图3－3A．振荡电流达到最大值时，电容器上的带电荷量为零B．振荡电流达到最大值时，磁场能最大C．振荡电流为零时，电场能为零D．振荡电流相邻两次为零的时间间隔等于振荡周期的一半【解析】由LC电路电磁振荡的规律知，振荡电流最大时，即是放电刚结束时，电容器上电荷量为0，A对．回路中电流最大时螺线管中磁场最强，磁场能最大，B对．振荡电流为0时充电结束，极板上电荷量最大、电场能最大，C错．电流相邻两次为零的时间间隔恰好等于半个周期，D对．【答案】ABD二、有关电磁场与电磁波问题1．麦克斯韦电磁场理论认为：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的磁场交替产生，形成电磁场，电磁场在空间中的传播，叫电磁波．麦克斯韦预言了电磁波的存在，揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性．2．解答问题的关键是明确怎样变化的电场(磁场)产生怎样变化的磁场(电场)．(1)不变化的电场(磁场)不产生磁场(电场)．(2)均匀变化的电场(磁场)产生恒定的磁场(电场)．(3)周期性变化的电场(磁场)产生同频率的周期性变化的磁场(电场)．关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是( )A．稳定的电场产生稳定的磁场B．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场，均匀变化的磁场产生均匀变化的电场C．变化的电场产生的磁场一定是变化的D．振荡电场周围空间产生的磁场也是振荡的【思路点拨】正确理解麦克斯韦电磁场理论的两个要点．【解析】麦克斯韦电磁场理论要点是：变化的磁场(电场)要在周围空间产生电场(磁场)，若磁场(电场)的变化是均匀的，产生的电场(磁场)是稳定的，若磁场(电场)的变化是振荡的，产生的电场(磁场)也是振荡的，由此可判定正确答案为D项，A、B、C错．故选D.【答案】 D三、电磁波与机械波电磁波与机械波都是波，但又各有自己的特点，如能正确比较电磁波和机械波的异同，就能全面、透彻理解这两个知识点．1．电磁波和机械波的共同点(1)二者都能发生干涉和衍射．(2)介质决定二者的传播速度．(3)二者在不同介质中传播时频率不变．2．电磁波和机械波的区别(1)二者本质不同电磁波是电磁场的传播，机械波是质点机械振动的传播．(2)传播机理不同电磁波的传播机理是电磁场交替感应，机械波的传播机理是质点间的机械作用．(3)电磁波传播不需介质，而机械波传播需要介质．(4)电磁波是横波．机械波既有横波又有纵波，甚至有的机械波同时有横波和纵波，例如地震波．对于机械波和电磁波的比较，下列说法中正确的是( )A．机械波能发生反射、折射、干涉及衍射等现象，电磁波不能B．它们的本质是相同的，只是频率不同C．机械波的传播速度和电磁波的传播速度都与介质有关，与频率无关D．机械波的传播需要介质，而电磁波的传播不需要介质【解析】机械波与电磁波都具有波的特性：反射、折射、干涉和衍射等现象，A项错；电磁波研究的是电磁现象，而机械波研究的是力学现象，故本质不同，B项错，机械波的传播速度只与介质有关，而电磁波的传播速度既与介质有关还与频率有关，C选项错误．【答案】 D。

第三章电磁震荡电磁波第三、四节电磁波谱电磁波的应用无线电波的发射、传播和接收导学案【学习目标】1.知道电磁波谱及其组成部分的特点和作用，知道光是电磁波.2.了解电磁波的利用及对其危害的防护措施.3.了解电磁波的发射、传播和接收的基本原理.知道调制、调谐、电谐振、解调(检波)等概念的意义及区别.4.了解无线电波的三种主要传播途径及其特点.5.激情投入，培养小组合作意识和团队精神【学习目标解读】从手机、广播、电视等的具体信号的发射、传输及接收来讲解，让学生亲身感受电磁波的工作过程。

【教学重点】 1.红外线、紫外线、X射线、γ射线的特点及应用.2.无线电波的发射与接收.【教学难点】 1.调谐、调制、解调、电谐振等概念的理解.【使用说明】1．同学们要先通读教材，然后依据课前预习案再研究教材；通过梳理掌握知道电磁波谱及其组成部分的特点和作用，了解电磁波的发射、传播和接收的基本原理并知道调制、调谐、电谐振、解调(检波)等概念的意义及区别.同时解无线电波的三种主要传播途径及其特点.2．勾划课本并写上提示语．标注序号；完成学案，熟记基础知识，用红笔标注疑问。

【课前预习案】（一）教材助读一、电磁波谱电磁波的应用1、什么是电磁波普？按照波长从长到短依次排列顺序是怎样的？2、不同电磁波的特性以及应用是什么？（1）无线电波：（2）红外线：（3）紫外线：（4）X射线：(5)γ射线：3、不同电磁波是如何产生？二、无线电波的发射1、有效发射电磁波必须满足哪两个条件？2、电磁波的发射过程为什么要采用调制技术？三、无线电波的传播与接收1、无线电波通常有哪三种传播途径？它们传播的形式和主要特点是什么？2、收音机能够进行选台的原理是什么？（二）预习自测1．下列电磁波中:A.红外线 B.紫外线 C.伦琴射线 D. 射线⑴波和最长的是⑵频率最高的是⑶热作用最显著的是⑷化学作用最显著的是⑸最容易发生明显的衍射现象的是2、科学家发现地球大气层中的臭氧分子不断受到破坏.下列各项电磁波，哪一项会因臭氧层受损而对人类的健康构成最大危害（)A.可见光B.紫外线C.伽玛辐射D.微波3、关于电磁波的发射与接收，下列说法中正确的是A.发射的LC电路是开放的B.电信号频率低，不能直接用来发射C.调谐是调制的逆过程D.接收电路也是一个LC振荡电路4、传送电视信号的无线电波波段为（）A．长波B．中波C．短波D．微波5、雷达的测距是利用了波的（）A．干涉B．衍射C．折射D．反射【问题反馈】：请将你在预习本节中遇到的问题写在下面。

电磁振荡和电磁波能力素质【例1】如图19－15甲所示LC振荡电路与电源E和灯泡D相连，当开关S合上后灯D正常发光．现从断开S开始计时，电容器a极板上电量q随时间t的变化规律如图19－15乙．若以通过LC回路顺时针方向电流为正，作出LC回路中电流随时间的变化图象(线圈L的直流电阻为零)解析：本题中LC回路的初始状态为：电感L中电流为最大，而电容器C上电压为零．当S断开后，开始对C充电，而a板上的电量增加且为正电荷，此过程中LC回路电流为逆时针，又知LC回路电流是按正弦(或余弦)规律变化的，故作出LC回路中的电流随时间变化图象如图19－15丙点拨：求解本题的关键在于分析清楚电路的连接方式，并明确回路的初始状态．点击思维【例2】如图19－16所示的电路中，电容器的电容C＝1μF，线圈的自感系数L＝0.1mH，先将开关S拨至a，这时电容器内有一带电油滴恰能保持静止，然后将开关拨至b，经过t＝3.14×10-5s，油滴加速度是多少？当油滴加速度a′为何值时，LC回路中振荡电流有最大值(π＝3.14，研究过程中油滴未与极板接触)解析：S在a时油滴静止，此时油滴受电场力向上，有F电＝mgLC又回路的振荡周期＝π可得＝×LC T2T 6.1810s5当S拨至b后，在t＝3.14×10-5s＝T/2时刻，电容器被反向充电完毕，此时油滴受电场力方向向下，F合＝F电＋mg＝2mg，故此时油滴的加速度为2g当回路中振荡电流最大时，电容器上的电量为零，此时油滴仅受重力作用，故当油滴加速度a′＝g时，LC回路中振荡电流有最大值点拨：这是一道力学、电学和电磁振荡结合的综合题，对思维能力要求较高，要分析研究对象的受力情况、振荡回路的状态，结合牛顿定律才能回答本题．学科渗透【例3】家用微波炉是利用微波的电磁能加热食物的新型灶具，主要由磁控管、波导管、微波加热器、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成，接通电源后，220V交流电经一变压器，一方面在次级产生3.4V 交流对磁控管加热，同时在次级产生2000V 高压经整流加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生的频率为2450MHz 的微波，微波输送至金属制成的加热器(炉腔)，被来回反射，微波的电磁作用使食物内分子高频地振动而同时迅速变热，并能最大限度地保存食物中的维生素．(每个光子能量E ＝hf ，其中h 为普朗克常量，其值为6.63×10-34J ·s ，f 为频率)(1)试计算微波输出功率为700W 的磁控管每秒内产生的光子数(2)试计算变压器的高压变压比解析：(1)每个光子能量为E ＝hf ＝6.63×10-34×2450×106＝1.62×10-24J则磁控管每秒钟产生的光子数为n ＝P/E ＝700÷(1.62×10-24)＝4.3×1026个(2)由变压器的变压比公式：U1/U2＝n1/n2可得高压变压比为：n1/n2＝U1/U2＝220÷2000＝11/100【例419－17所示电路中，L 是电阻不计的电感器，C 是电容器，闭合开关S ，待电路达到稳定状态后再打开开关S ，LC 电路中将产生电磁振荡，如果规定电感L 中的电流方向从a 到b 为正，打开开关的时刻为t ＝0，那么下列四个图中能正确表示电感中的电流i 随时间t 变化规律的是解析：S 闭合时电容器两端电压为零，S断开后，LC 构成闭合回路，开始给电容器充电，因此电路中的电流随时间变化的规律应按余弦规律变化，故选B【例5】 根据麦克斯韦电磁场理论，下列叙述中正确的是（ ）A. 在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B. 在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C. 均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D. 周期性、非线性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场答案：D解：变化的磁场产生感应电场，若磁场的变化率恒定，产生的感应电场就是恒定的。

第3、4节电磁波谱电磁波的应用无线电波的发射、传播和接收1.在电磁波谱中波长由长到短的排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

不同的电磁波，频率不同，特性不同，产生机理也不同。

2．要有效地发射电磁波必须具备两个条件：(1)开放电路，(2)足够高的振荡频率。

3．将要传递的信号加到载波上的过程叫调制，调制有调幅和调频两种。

对应学生用书P44电磁波谱电磁波的应用[自读教材·抓基础]1．电磁波谱按波长(或频率)的顺序把所有电磁波排列起来，称之为电磁波谱。

按照波长从长到短依次排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

2．不同电磁波的比较波长、频率特点应用无线电波波长大于可见光许多自然过程也辐射无线电波广播和通讯，天体卫星研究红外线所有物体都会发射红外线，热物体的红外线辐射比冷物体强红外线摄影红外线遥感可见光复色光波长(红)――→大小小大(紫)频率⎭⎪⎬⎪⎫太空黑暗天空明亮――→原因没有大气，天空蓝色――→原因短波散射，傍晚阳光红色――→原因短波吸收紫外线能量较高灭菌消毒促进人体对钙的吸收，利用荧光效应防伪X射线对生命物质有较强作用，过量会引起病变，穿透本领强检查人体内部器官、零件内部缺陷γ射线能量很高，破坏生命物质治疗疾病探测金属部件内部缺陷[跟随名师·解疑难]1．电磁波的共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义。

(2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s。

(3)它们的传播都不需要介质。

(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。

2．电磁波的个性(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强。

(2)同频率的电磁波，在不同介质中速度不同。

不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。

电磁波谱-粤教版选修3-4教案一、教学目标1.了解电磁波谱的基本概念和分类；2.掌握各类电磁波的基本特性、应用和危害；3.能够描述电磁波的发射、传播和接收的方式和原理；4.培养学生的科学态度，强调保护环境和自身健康的重要性。

二、教学重点1.电磁波谱的基本概念和分类；2.各类电磁波的基本特性、应用和危害。

三、教学难点1.能够描述电磁波的发射、传播和接收的方式和原理；2.培养学生的科学态度。

四、教学内容1. 电磁波谱1.电磁波谱的概念和分类，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线；2.电磁波的波长、频率、波速等基本概念。

2. 各类电磁波的特性、应用和危害1.无线电波：特性、应用（如通讯、遥控、雷达等）和危害（如电磁辐射等）；2.微波：特性、应用（如烤箱、雷达等）和危害（如眼睛受损等）；3.红外线：特性、应用（如遥控器、红外线烤炉等）和危害（如眼睛烧伤等）；4.可见光：特性、应用（如照明、光场等）；5.紫外线：特性、应用（如杀菌、晒黑皮肤等）和危害（如致癌等）；6.X射线和伽马射线：特性、应用（如医疗、探险等）和危害（如致癌、遗传基因突变等）。

3. 电磁波的发射、传播和接收1.电磁波如何产生；2.电磁波在空气和介质中的传播；3.电磁波的接收原理。

4. 科学态度1.强调保护环境和自身健康的重要性；2.倡导正确使用电磁波的观念。

五、教学方法1.阅读：让学生阅读电磁波谱相关的文章或材料，培养学生的搜集和处理信息能力；2.讨论：带领学生围绕电磁波的特性、应用和危害等方面展开讨论，培养学生的逻辑思维和团队合作能力；3.实验：进行与电磁波相关的实验，如测量电磁波的频率、利用光杠杆观察放大等，培养学生的动手实践能力；4.观察：利用多媒体技术展示电磁波的传播和接收等过程，帮助学生直观了解电磁波的基本原理；5.总结：让学生总结本节课的重点和难点，培养学生的归纳总结能力。

六、教学评价1.考试：组织针对电磁波谱相关知识的考试，考查学生对电磁波的理解和应用；2.实验：组织相关实验，考察学生实验操作和数据处理能力；3.论文：要求学生撰写一篇关于电磁波谱的论文，培养学生的科学写作能力；4.课堂表现：根据学生在课堂上的表现综合评价学生的学习态度和能力。

电磁振荡-粤教版选修3-4教案一、教学目标1.了解电磁振荡的基本概念和特点；2.理解电磁振荡的物理意义和应用；3.掌握计算电磁振荡的频率和周期的方法；4.学会通过实验验证电磁振荡的存在。

二、教学重点1.电磁振荡的基本概念和特点；2.计算电磁振荡的频率和周期的方法。

三、教学难点1.理解电磁振荡的物理意义和应用；2.通过实验验证电磁振荡的存在。

四、教学过程Step 1 引入教师向学生介绍电磁振荡的背景和相关应用领域，例如无线电通讯、医学成像和雷达探测。

学生理解电磁振荡的重要性和应用领域。

Step 2 讲解理论知识1.电磁振荡的定义：在电路中电荷会随着时间的推移周期性地变化，导致电场和磁场的相互作用形成电磁场，电场和磁场在空间中周期性地变化，这种周期性的变化称为电磁振荡。

2.电磁振荡的特点：周期性、振幅相等、相位差90度。

3.电磁振荡的频率和周期的计算方法。

对于一个电容器和电感线圈串联的电路，电机振荡频率可以用以下公式计算：$f = \\frac{1}{2\\pi \\sqrt{LC}}$，周期可以用以下公式计算：$T = \\frac{1}{f}$。

Step 3 实验验证电磁振荡的存在1.实验器材：电容器、电感线圈、万用表、电源；2.实验步骤：•将电容器和电感线圈串联，形成一个电路；•给电路加上电源使之充电，再切断电源；•用万用表测量电容器中电荷的变化，用示波器测量电磁振荡的波形和周期。

3.实验结果：通过实验，可以观察到电容器中电荷随着时间变化呈周期性变化的规律，证明了电磁振荡确实存在。

Step 4 总结1.电磁振荡的物理意义和应用；2.电磁振荡的特点和计算方法；3.电磁振荡的存在和验证方法。

五、作业1.通过实验，计算电路中电容器和电感线圈的电机振荡频率和周期；2.思考电磁振荡的其他应用领域，并归纳总结。

六、教学反思通过本课的教学，学生了解了电磁振荡的基本概念和特点，理解了电磁振荡的物理意义和应用，掌握了计算电磁振荡的频率和周期的方法，学会了通过实验验证电磁振荡的存在。