《電磁振蕩》物理教學設計

　　【教學目標】

　　（一）知識與技能

　　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生過程。

　　3．知道在電磁振蕩過程中，LC回路中的能量轉化情況。

　　4．知道電磁振蕩的周期和頻率。

　　（二）過程與方法

　　通過結合生活中各種相應現象及常識，理解電磁振蕩在人們生活中的地位。

　　（三）情感、態度與價值觀

　　1．體會物理知識在生活中的重要作用，培養勇于探索的精神。

　　2．培養學生實驗探求知識的意識，增強求知欲望。

　　【教學重點】

　　電磁振蕩過程中電場能與磁場能的相互轉化規律。

　　【教學難點】

　　LC回路振蕩過程中電場強度和磁感應強度的相互轉化規律。

　　【教學方法】

　　演示分析法，類比推理法

　　【教學用具】

　　電感線圈一個（L>500 H，R<500Ω），200μF金屬化紙介電容一個，示波器、學生電源各一臺，單刀雙擲開關一個，LC回路振蕩過程模擬課件一份，導線若干

　　【教學過程】

　　（一）引入新課

　　 師：上節課我們已經了解了電磁波的發現歷程，初步認識了電磁波。在信息技術高速發展的今天，電磁波對我們來說越來越重要。從移動電話到廣播電視，從互聯網到航空導航，從衛星遙感到宇宙探測，它們的工作和運行都要利用電磁波。可是，電磁波是怎樣產生的？它有哪些性質？它是怎樣傳送信息的？要解決這些問題，我們首先來學習有關電磁振蕩的知識。

　　（二）進行新課

　　1．電磁振蕩的產生

　　實驗演示：

　　（1）出示電路圖投影片，照電路圖連接電路。

　　（2）引導學生分析：將S扳到a點，電容器是充電還是放電？上極板帶何種電荷？

　　［學生得出結論］電容器充電，上極板帶正電。

　　（3）提示學生注意觀察示波器圖象，然后將開關S扳到b點。

　　［提問學生］你觀察到什么信號？

　　［學生回答］振幅逐漸減小的正弦交流信號。

　　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，自感線圈中的電流和磁感應強度的變化規律，將結果填入表格，板書小標題和表格。

　　2、LC回路的工作特點（圖表和圖象）

　　（1）

　　工作過程 q E i B

　　放電瞬間 qm Em 0 0

　　放電過程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm

　　充電過程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0

　　放電過程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm

　　充電過程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0

　　其中qm，Em，im，Bm分別表示電量、場強、電流和磁感應強度的最大值。

　　先將示波器觀察到的電流信號繪制成圖象，然后根據上表請學生繪制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，板書振蕩電流概念。

　　3、振蕩電流、大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫振蕩電流，實際振蕩電流的頻率很高，是高頻正弦交流。

　　繼續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間的變化關系，板書電磁振蕩的概念。

　　5、電磁振蕩，振蕩電路中的電荷、電流、電場和磁感應強度都發生同期性變化的現象叫電磁振蕩，在電磁振蕩過程中，電場能和磁場能同時發生周期性變化。

　　［請學生回答］本節開始觀察到的振蕩電流的振幅怎樣變化？

　　［學生回答］不斷減小。

　　師：由于電路中存在電阻，電阻消耗電能，轉化為內能。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充到振蕩電路中。

　　師：在實際電路中，可以用晶體管等電子器件為LC電路補充能量。

　　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間叫周期，用T表示。一秒鐘完成周期性變化的次數叫頻率，用f表示。

　　（給出上述定義之后，利用設問進行引導。）

　　［設問］電磁振蕩的周期和頻率跟哪些因素有關呢？下面就通過實驗來研究這個問題。

　　［出示電路圖投影片］

　　根據電路圖連接電路，將L、C調到某一值，然后通過開關S先給電容器充電，再觀察振蕩周期。

　　分別改變L、C的值，先后重復上面操作，觀察振蕩周期是否變化。

　　通過上面的實驗發現，電磁振蕩的周期跟電路中的工作元件有關，即與電路的特點有關。

　　師：理論分析表明， LC回路的周期與自感系數L、電容C的關系是

　　T=2π

　　頻率：

　　f=

　　請學生填出公式中各量對應的單位。

　　T（s） f（Hz） L（H） C（F）

　　（三）課堂總結、點評

　　本節學習了電磁振蕩的產生過程，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間按正弦規律作周期性變化。

　　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

　　預習下一節：電磁波的發射和接收。

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