電磁振蕩說課教案

　　各位老師，下午好！

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

　　一、 說教材

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

　　二、 說學情

　　所面對的學生是高二年級的學生，他們在高二上學期已經學習了電場和磁場的一些的性質，也學習過電磁感應現象，但是所學知識放置很久，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生他們已經有了一定程度的分析問題的能力，但是對知識點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題的能力，還需要指導學生該如何總結知識點。

　　三、 說教法、學法

　　重在指導學生根據所學的知識總結知識的能力，所以在教學中采取了類比教學的方法，另外也很重視對引導學生對知識的總結，采用了明顯的列表總結的方法。在教學中也采用了實驗的方法來引導學生從實驗中得出結論。同時學生在學習的過程中自主地根據實驗股權安插到的實驗現象得出結論，且在學習新知識點時也注意新舊知識間的相互聯系，學會自主構建知識結構，培養了學生觀察和總結知識的能力.

　　四、 教學目標

　　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．會分析振蕩電流變化過程

　　從過程與方法方面：通過觀察演示實驗，概括出電磁振蕩等概念，培養學生的觀察能力、類比推理能力，以及理解和概括能力．

　　從情感態度與價值觀方面： 1．通過教師設置情景和熱情引導，鼓勵學生敢于探索、敢于提問、勇于創新。

　　五、 教學重難點

　　1．先通過觀察演示實驗，總結得到幾個基本概念：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摸不著的電磁場及其運動，理解起來也較為困難，所以做好演示實驗是關鍵，再輔以類比推理和生動的比喻、描述，能增強可接受性．

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

　　其次還要明確電場能和磁場能相互轉化的條件是電感線圈的自感電動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諧運動來類比、形容電磁振蕩過程中能量的轉化情況．

　　六、 教具

　　LC振蕩電路演示儀、學生電源、靈敏電流計、導線若干

　　七、 教學過程

　　（一）、引入新課：

　　師：電磁波與現代的科技以及人類的生活密切關系。無線電廣播、電視、人造衛星、導彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地面的聯系都要利用電磁波，電磁波對我們來說更是越來越重要。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 ？它又是怎么產生與傳播的呢？

　　這一節課我們就先來研究電磁波是怎么產生的。

　　（二）、新課教學：

　　師：在前面的幾個章節中，我們學習了機械波，那么機械波的產生需要什么條件呢？

　　生：要有機械振動作為波源，并且在傳播的過程中還要有介質的作用。

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

　　1、電磁振蕩：

　　（1）觀察演示實驗．

　　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（可延長電流表指針往復擺動時間，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，若將開關S撥到a端．

　　師：將會發生什么現象？它說明了什么？

　　引導啟發同學邊看邊想，電流表G指針為什么擺動？往復擺動說明通過G的電流有什么特點？

　　在同學回答的基礎上，總結得出幾個概念：

　　像這樣產生的大小和方向交替變化的電流叫做振蕩電流，能產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．

　　上述實驗中，為什么電流表G指針往復擺動的幅度越來越小？如果LC回路中無電阻，也沒有其它形式的能量損失，則電流表的指針將一直擺動下去，可是實際中總有能量損失，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，再觀察現象：最后，再將振蕩電流信號取出，接在示波器上觀察波形后，指出振蕩電流是一種什么性質的電流？有何特點？它是怎樣產生的？總結指出，振蕩電流實質上就是前邊學過的交流電，它也按正弦規律變化。下面研究它的產生過程：

　　2、電磁振蕩的產生過程：

　　師：我們先來分析LC振蕩電路中各用電器的作用：指導學生回答,

　　從實驗中我們可以看到產生的變化電流，這主要是線圈的自感作用，那么要把線圈換成了一個直流電阻又會看到什么現象？引導學生分析電容器的充放電過程，得出電流計的指針將會偏轉一次就變為零，不再變化。從而更突出線圈的作用。

　　師：電場具有電場能，相應的磁場也具有磁場能。那么電場能和磁場能都和哪些因素有關？指導學生分析總結：

　　(1) 與電場能有關的因素：電場能 電場線密度 電場強度E 電容器極板間電壓u 電容器帶電量q

　　(2) 與磁場能有關的因素：磁場能 磁感線密度 磁感強度B 線圈中電流 i

　　師：下面我們來具體分析振蕩電流產生的過程：（啟發學生思考進行分析講解）

　　⑴ 、給電容C充電，電容器中儲存一定的電場能（E電）

　　⑵、電容C放電 ，電場能轉化為磁場能：C上帶電量、電場能（電壓）逐漸減小（降低），電路中的電流、磁場能則逐漸增大，請同學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中電流變化時產生的自感電動勢的'“阻礙”作用所至．當C放電完了時，電場能為零，QC=0，UC=0 ，磁場能達到最大（與之對應的振蕩電流也達到最大Im）．

　　⑶、反向充電過程，是磁場能轉化為電場能的過程，C放電完了時，由于L的自感作用，電路中移動的電荷不能立即停止運動，仍保持原方向流動，經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，

　　⑷、電容C再次反向放電過程，同理可知E電（QC，UC）減小，直到為零，E磁（i）增大，直到最大（Im）

　　⑸、電容器又開始充電，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生分析出整個過程中能量的轉換關系：

　　得出： 電磁振蕩產生的過程特點：

　　（1） 兩個特殊的過程：

　　充電過程：磁場能轉化為電場能，Qc↑ → i↓

　　放電過程：電場能轉化為磁場能，Qc↓→ i↑

　　（2） 兩個特殊的物理狀態：

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

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

　　歸納總結指出：

　　時 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

　　電場能 最大 零 最大 零 最大

　　磁場能 零 最大 零 最大 零

　　變化規律的圖象描述：

　　得出：電場能與磁場能交替轉化

　　分析給出：理想的LC振蕩電路：總能量守恒＝電場能＋磁場能＝恒量

　　綜述，引導學生總結出電磁振蕩的概念： 在振蕩電路產生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷、通過線圈的電流，以及跟電荷和電流相聯系的電場和磁場都發生周期性的變化，這種現象叫電磁振蕩。

　　師：電磁振蕩的過程和我們以前所學的單擺過程很相似：引導學生做比較，并完成表格，學會前后知識相聯系，比較學習.

　　電磁振蕩與單擺運動的類比：

　　電磁振蕩 簡諧運動

　　過程

　　特點 充電：加在電容器兩端的電壓產生充電電流；線圈的電感阻礙充電電流的突變。

　　放電：線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：回復力使單擺運動狀態變化，慣性維持單擺運動狀態不變。

　　減速：慣性維持單擺運動狀態不變，回復力使單擺運動狀態改變。

　　對應

　　的物

　　理量 電容C

　　電感L（相當于慣性）

　　電荷q

　　電流i

　　電場能E電場能

　　磁場能E磁場能 單擺擺長L

　　小球質量m（慣性）

　　位移x

　　速度V

　　重力勢能Ep

　　動能Ek

　　規律 兩極間電勢差隨時間作正弦規律變化 擺球的位移隨時間作正弦規律變化

　　能量

　　轉化 電場能與磁場能相互轉化，總能量守恒 動能與勢能相互轉化，總能量守恒

　　本質

　　區別 振蕩電路中自由電子的電磁運動 振子的機械運動

　　八、 練習

　　1、 關于LC振蕩電路中的振蕩電流，下列說法正確的是（）

　　A、 振蕩電流最大的瞬時，自感電動勢為零

　　B、 振蕩電流為零時，自感電動勢最大

　　C、 振蕩電流減小的過程中，自感電動勢方向與電流同方向

　　D、 振蕩電流為零時，線圈周圍磁場消失

　　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，a板帶正電荷，下列說法正確的是（ ）

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

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

　　九、 板書設計

　　電磁波

　　一、 電磁振蕩

　　1、 振動電流和振蕩電路

　　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、 電磁振蕩產生的過程特點：

　　（1） 兩個特殊的過程：

　　充電過程：磁場能轉化為電場能，Qc↑ → i↓

　　放電過程：電場能轉化為磁場能，Qc↓→ i↑

　　（2） 兩個特殊的物理狀態：

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

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

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