電磁振蕩說(shuō)課教案

　　各位老師，下午好！

　　今天我說(shuō)課的內容是山東版普通高中課程標準試驗教科書(shū)物理（選修3—4）第三章第一節電磁波的產(chǎn)生。

　　一、 說(shuō)教材

　　本節內容是山東版普通高中課程標準試驗教科書(shū)物理（選修3—4）第三章第一節 ，該節內容是本章的重點(diǎn)內容，而且綜合運用了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的性質(zhì)，以及電磁感應現象，學(xué)習本章不僅復習了前面的知識，而且在此基礎上還會(huì )為電磁波的產(chǎn)生、傳播的學(xué)習打好了基礎.

　　二、 說(shuō)學(xué)情

　　所面對的學(xué)生是高二年級的學(xué)生，他們在高二上學(xué)期已經(jīng)學(xué)習了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的一些的性質(zhì)，也學(xué)習過(guò)電磁感應現象，但是所學(xué)知識放置很久，所以在這里首先要求我們首先要復習以前的知識；另外作為高二年級的理科班的學(xué)生他們已經(jīng)有了一定程度的分析問(wèn)題的能力，但是對知識點(diǎn)的總結能力還需加強，所以我們不僅要繼續訓練他們的分析問(wèn)題的能力，還需要指導學(xué)生該如何總結知識點(diǎn)。

　　三、 說(shuō)教法、學(xué)法

　　重在指導學(xué)生根據所學(xué)的知識總結知識的能力，所以在教學(xué)中采取了類(lèi)比教學(xué)的方法，另外也很重視對引導學(xué)生對知識的總結，采用了明顯的列表總結的方法。在教學(xué)中也采用了實(shí)驗的方法來(lái)引導學(xué)生從實(shí)驗中得出結論。同時(shí)學(xué)生在學(xué)習的過(guò)程中自主地根據實(shí)驗股權安插到的實(shí)驗現象得出結論，且在學(xué)習新知識點(diǎn)時(shí)也注意新舊知識間的相互聯(lián)系，學(xué)會(huì )自主構建知識結構，培養了學(xué)生觀(guān)察和總結知識的能力.

　　四、 教學(xué)目標

　　從知識與技能方面：1．知道電容器的充、放電作用及電感阻礙電流變化作用

　　2．會(huì )分析振蕩電流變化過(guò)程

　　從過(guò)程與方法方面：通過(guò)觀(guān)察演示實(shí)驗，概括出電磁振蕩等概念，培養學(xué)生的觀(guān)察能力、類(lèi)比推理能力，以及理解和概括能力．

　　從情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)方面： 1．通過(guò)教師設置情景和熱情引導，鼓勵學(xué)生敢于探索、敢于提問(wèn)、勇于創(chuàng )新。

　　五、 教學(xué)重難點(diǎn)

　　1．先通過(guò)觀(guān)察演示實(shí)驗，總結得到幾個(gè)基本概念：振蕩電路，振蕩電流，電磁振蕩現象等．這部分知識，基本概念很抽象，研究對象多是看不見(jiàn)摸不著(zhù)的電磁場(chǎng)及其運動(dòng)，理解起來(lái)也較為困難，所以做好演示實(shí)驗是關(guān)鍵，再輔以類(lèi)比推理和生動(dòng)的比喻、描述，能增強可接受性．

　　2．LC回路產(chǎn)生電磁振蕩是本章本單元的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)．電磁振蕩產(chǎn)生的物理過(guò)程較為抽象，所以重點(diǎn)應放在電路中電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的相互轉化上；分析指出何時(shí)電場(chǎng)能轉化為磁場(chǎng)能，何時(shí)磁場(chǎng)能轉化為電場(chǎng)能；何時(shí)電場(chǎng)能最大，何時(shí)磁場(chǎng)能最大．與之對應的也要指出電路里電流何時(shí)最大，何時(shí)為零．

　　其次還要明確電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相互轉化的條件是電感線(xiàn)圈的自感電動(dòng)勢的作用和電容器的充放電作用．為了增強可理解性，此處可借助于單擺或彈簧振子的簡(jiǎn)諧運動(dòng)來(lái)類(lèi)比、形容電磁振蕩過(guò)程中能量的轉化情況．

　　六、 教具

　　LC振蕩電路演示儀、學(xué)生電源、靈敏電流計、導線(xiàn)若干

　　七、 教學(xué)過(guò)程

　　（一）、引入新課：

　　師：電磁波與現代的科技以及人類(lèi)的生活密切關(guān)系。無(wú)線(xiàn)電廣播、電視、人造衛星、導彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地面的聯(lián)系都要利用電磁波，電磁波對我們來(lái)說(shuō)更是越來(lái)越重要。那么電磁波到底是什么？為什么它具有那么大的威力？它有哪些性質(zhì) ？它又是怎么產(chǎn)生與傳播的呢？

　　這一節課我們就先來(lái)研究電磁波是怎么產(chǎn)生的。

　　（二）、新課教學(xué)：

　　師：在前面的幾個(gè)章節中，我們學(xué)習了機械波，那么機械波的產(chǎn)生需要什么條件呢？

　　生：要有機械振動(dòng)作為波源，并且在傳播的過(guò)程中還要有介質(zhì)的作用。

　　師：從這里我們看到機械振動(dòng)形成了機械波；類(lèi)似的電磁振蕩能夠產(chǎn)生電磁波，那么要想知道電磁波是怎么產(chǎn)生的，首先我們要知道什么是電磁振蕩？下面我們先來(lái)做一個(gè)試驗：

　　1、電磁振蕩：

　�。�1）觀(guān)察演示實(shí)驗．

　　介紹儀器：電磁振蕩示教板，電感L、電容C；另附晶體管振蕩器，市售40V干電池（可延長(cháng)電流表指針往復擺動(dòng)時(shí)間，達十幾次以上）．連接成如圖所示電路．

　　演示操作： 用6V電源給電容C充電，若將開(kāi)關(guān)S撥到a端．

　　師：將會(huì )發(fā)生什么現象？它說(shuō)明了什么？

　　引導啟發(fā)同學(xué)邊看邊想，電流表G指針為什么擺動(dòng)？往復擺動(dòng)說(shuō)明通過(guò)G的電流有什么特點(diǎn)？

　　在同學(xué)回答的基礎上，總結得出幾個(gè)概念：

　　像這樣產(chǎn)生的大小和方向交替變化的電流叫做振蕩電流，能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路，上面的LC回路叫LC振蕩電路．

　　上述實(shí)驗中，為什么電流表G指針往復擺動(dòng)的幅度越來(lái)越��？如果LC回路中無(wú)電阻，也沒(méi)有其它形式的能量損失，則電流表的指針將一直擺動(dòng)下去，可是實(shí)際中總有能量損失，要維持LC回路中一直有振蕩電流，可借助于一種晶體管振蕩器，不斷地補充能量．然后接上振蕩器，再觀(guān)察現象：最后，再將振蕩電流信號取出，接在示波器上觀(guān)察波形后，指出振蕩電流是一種什么性質(zhì)的電流？有何特點(diǎn)？它是怎樣產(chǎn)生的？總結指出，振蕩電流實(shí)質(zhì)上就是前邊學(xué)過(guò)的交流電，它也按正弦規律變化。下面研究它的產(chǎn)生過(guò)程：

　　2、電磁振蕩的產(chǎn)生過(guò)程：

　　師：我們先來(lái)分析LC振蕩電路中各用電器的作用：指導學(xué)生回答,

　　從實(shí)驗中我們可以看到產(chǎn)生的變化電流，這主要是線(xiàn)圈的自感作用，那么要把線(xiàn)圈換成了一個(gè)直流電阻又會(huì )看到什么現象？引導學(xué)生分析電容器的充放電過(guò)程，得出電流計的指針將會(huì )偏轉一次就變?yōu)榱�，不再變化。從而更突出線(xiàn)圈的作用。

　　師：電場(chǎng)具有電場(chǎng)能，相應的磁場(chǎng)也具有磁場(chǎng)能。那么電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能都和哪些因素有關(guān)？指導學(xué)生分析總結：

　　(1) 與電場(chǎng)能有關(guān)的因素：電場(chǎng)能 電場(chǎng)線(xiàn)密度 電場(chǎng)強度E 電容器極板間電壓u 電容器帶電量q

　　(2) 與磁場(chǎng)能有關(guān)的因素：磁場(chǎng)能 磁感線(xiàn)密度 磁感強度B 線(xiàn)圈中電流 i

　　師：下面我們來(lái)具體分析振蕩電流產(chǎn)生的過(guò)程：（啟發(fā)學(xué)生思考進(jìn)行分析講解）

　�、� 、給電容C充電，電容器中儲存一定的電場(chǎng)能（E電）

　�、�、電容C放電 ，電場(chǎng)能轉化為磁場(chǎng)能：C上帶電量、電場(chǎng)能（電壓）逐漸減�。ń档停�，電路中的電流、磁場(chǎng)能則逐漸增大，請同學(xué)們想一下這樣轉化的條件是什么？為什么是“逐漸”的？隨后指出這是由于電容器C的放電作用（兩極板上正、負電荷的吸引作用）和電感L中電流變化時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢的'“阻礙”作用所至．當C放電完了時(shí)，電場(chǎng)能為零，QC=0，UC=0 ，磁場(chǎng)能達到最大（與之對應的振蕩電流也達到最大Im）．

　�、�、反向充電過(guò)程，是磁場(chǎng)能轉化為電場(chǎng)能的過(guò)程，C放電完了時(shí)，由于L的自感作用，電路中移動(dòng)的電荷不能立即停止運動(dòng)，仍保持原方向流動(dòng)，經(jīng)C反向充電，同理則有i減小，E磁減小，而E電增大（QC，UC也隨之增大）．直到E磁（i）減為零，E電（QC，UC）增為最大，

　�、�、電容C再次反向放電過(guò)程，同理可知E電（QC，UC）減小，直到為零，E磁（i）增大，直到最大（Im）

　�、�、電容器又開(kāi)始充電，則有i減小，E磁減小，而E電增大（QC，UC也隨之增大）．直到E磁（i）減為零，E電（QC，UC）增為最大。

　　綜合上面的分析指導學(xué)生分析出整個(gè)過(guò)程中能量的轉換關(guān)系：

　　得出： 電磁振蕩產(chǎn)生的過(guò)程特點(diǎn)：

　�。�1） 兩個(gè)特殊的過(guò)程：

　　充電過(guò)程：磁場(chǎng)能轉化為電場(chǎng)能，Qc↑ → i↓

　　放電過(guò)程：電場(chǎng)能轉化為磁場(chǎng)能，Qc↓→ i↑

　�。�2） 兩個(gè)特殊的物理狀態(tài)：

　　充電完成狀態(tài)：Qc= Qm , i=0 磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉化完畢,電場(chǎng)能最大，磁場(chǎng)能最小。

　　放電完成狀態(tài)：Qc =0, i=Im 電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉化完畢，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小。

　　歸納總結指出：

　　時(shí) 間 t t=0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T

　　電容器

　　帶電量 最大

　　(A＋、B－) 零 最大

　　(A－、B＋) 零

　　最大

　　(A＋、B－)

　　電路中

　　電 流 零

　　最大(a→b)

　　零

　　最大(b→a)

　　零

　　電場(chǎng)能 最大 零 最大 零 最大

　　磁場(chǎng)能 零 最大 零 最大 零

　　變化規律的圖象描述：

　　得出：電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能交替轉化

　　分析給出：理想的LC振蕩電路：總能量守恒＝電場(chǎng)能＋磁場(chǎng)能＝恒量

　　綜述，引導學(xué)生總結出電磁振蕩的概念： 在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中，電容器極板上的電荷、通過(guò)線(xiàn)圈的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都發(fā)生周期性的變化，這種現象叫電磁振蕩。

　　師：電磁振蕩的過(guò)程和我們以前所學(xué)的單擺過(guò)程很相似：引導學(xué)生做比較，并完成表格，學(xué)會(huì )前后知識相聯(lián)系，比較學(xué)習.

　　電磁振蕩與單擺運動(dòng)的類(lèi)比：

　　電磁振蕩 簡(jiǎn)諧運動(dòng)

　　過(guò)程

　　特點(diǎn) 充電：加在電容器兩端的電壓產(chǎn)生充電電流；線(xiàn)圈的電感阻礙充電電流的突變。

　　放電：線(xiàn)圈的電感維持放電電流不變；電容器兩端電壓阻礙放電電流。

　　加速：回復力使單擺運動(dòng)狀態(tài)變化，慣性維持單擺運動(dòng)狀態(tài)不變。

　　減速：慣性維持單擺運動(dòng)狀態(tài)不變，回復力使單擺運動(dòng)狀態(tài)改變。

　　對應

　　的物

　　理量 電容C

　　電感L（相當于慣性）

　　電荷q

　　電流i

　　電場(chǎng)能E電場(chǎng)能

　　磁場(chǎng)能E磁場(chǎng)能 單擺擺長(cháng)L

　　小球質(zhì)量m（慣性）

　　位移x

　　速度V

　　重力勢能Ep

　　動(dòng)能Ek

　　規律 兩極間電勢差隨時(shí)間作正弦規律變化 擺球的位移隨時(shí)間作正弦規律變化

　　能量

　　轉化 電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能相互轉化，總能量守恒 動(dòng)能與勢能相互轉化，總能量守恒

　　本質(zhì)

　　區別 振蕩電路中自由電子的電磁運動(dòng) 振子的機械運動(dòng)

　　八、 練習

　　1、 關(guān)于LC振蕩電路中的振蕩電流，下列說(shuō)法正確的是（）

　　A、 振蕩電流最大的瞬時(shí)，自感電動(dòng)勢為零

　　B、 振蕩電流為零時(shí)，自感電動(dòng)勢最大

　　C、 振蕩電流減小的過(guò)程中，自感電動(dòng)勢方向與電流同方向

　　D、 振蕩電流為零時(shí)，線(xiàn)圈周?chē)�磁�?chǎng)消失

　　2、電容器a 、b兩極板，接在振蕩電路中，其電流變化如圖所示，當t=1/4T時(shí)，a板帶正電荷，下列說(shuō)法正確的是（ ）

　　A、當t=1/2T 時(shí)，a板帶正電荷 B、在3/4T~T的過(guò)程中，電容器正在放電；

　　C、當t=1/4T 時(shí)，a板帶負電荷 D、在0~1/4T 的過(guò)程中，電容器正在充電

　　九、 板書(shū)設計

　　電磁波

　　一、 電磁振蕩

　　1、 振動(dòng)電流和振蕩電路

　　振蕩電流：大小和方向均做周期性變化的電流

　　變化規律（同交流電）：按正弦或者余弦規律變化

　　2、 LC振蕩電路

　　3、 電磁振蕩產(chǎn)生的過(guò)程特點(diǎn)：

　�。�1） 兩個(gè)特殊的過(guò)程：

　　充電過(guò)程：磁場(chǎng)能轉化為電場(chǎng)能，Qc↑ → i↓

　　放電過(guò)程：電場(chǎng)能轉化為磁場(chǎng)能，Qc↓→ i↑

　�。�2） 兩個(gè)特殊的物理狀態(tài)：

　　充電完成狀態(tài)：Qc= Qm , i=0 磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉化完畢,電場(chǎng)能最大，磁場(chǎng)能最小。

　　放電完成狀態(tài)：Qc =0, i=Im 電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉化完畢，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小。

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