第4章 第1节 电磁振荡 第2节 电磁场与电磁波 （Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版2019)

第1节　电磁振荡 第2节　电磁场与电磁波 课程内容要求 核心素养提炼 1.了解振荡电流、LC振荡电路，知道振荡电流产生的过程和能量转化情况． 2．了解电磁振荡的周期和频率的概念，知道LC振荡电路的周期和频率公式． 3．理解麦克斯韦电磁场理论的两个要点，了解电磁场与电磁波的联系和区别以及电磁波的特点． 4．了解赫兹放电实验的原理及意义． 1.物理观念：借助电磁振荡、振荡电路的周期和频率等概念的形成，体会物理观念的生成过程． 2．科学思维：通过振荡电路的分析及麦克斯韦电磁理论，体会物理模型在探索自然规律中的作用． 3．科学态度与责任：通过电磁振荡在生活、生产中的应用及赫兹放电实验介绍，认识到麦克斯韦电磁场理论是物理学发展中一个划时代的里程碑． [对应学生用书P58] 1．振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流． 2．振荡电路：能产生振荡电流的电路．由电感线圈L和电容器C所组成的电路就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路(如图所示). 3．振荡过程 (1)放电过程：开关掷向线圈一侧的瞬间，电路中没有电流，电容器两极板上的电荷最多．电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少．到放电完毕时，放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷． (2)充电过程：电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小．由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷逐渐增多，充电完毕瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷最多． 4．电磁振荡 在LC振荡电路中，电路中的电流i、电容器极板上的电荷量q、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性变化的现象． [判断] 　(1)在LC振荡电路中，回路中电流值最大时，回路中磁场能最大．(√) (2)在LC振荡电路中，电容器放电完毕时，回路中磁场能最小．(×) (3)振荡电流的大小和方向均不断变化．(√) 1．电容器放电过程：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，在放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能． 2．电容器充电过程：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，在充电完毕的瞬间，磁场能全部转化为电场能． 3．实际的LC振荡电路的能量损耗：电路中有电阻，电路中总有一部分能量转化为内能，还有一部分能量以电磁波的形式辐射出去． [思考] 在电磁振荡的过程中，电场能与磁场能相互转化，什么时候磁场能最大？ 提示　放电刚结束时，电场能全部转化成磁场能． 1．周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间． 2．频率：电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比． 3．周期和频率公式：T＝2π，f＝ . 4．固有周期和固有频率：如果振荡电路没有能量损耗，也不受其他外界影响时的周期和频率． [判断] 　(1)在LC振荡电路中，电容器的某一极板从带最多的正电荷放电到这一极板充满负电荷为止，这一段时间为一个周期．(×) (2)要提高LC振荡电路的振荡频率，可以减小电容器极板的正对面积．(√) (3)若将LC振荡电路线圈的自感系数增大为原来的4倍，则振荡周期增大为原来的2倍．(√) 1．电磁场 (1)麦克斯韦两个观点 ①变化的磁场产生电场(如图所示). ②变化的电场产生磁场(如图所示). (2)电磁场：变化的电场和磁场总是相互联系着，形成不可分割的统一的电磁场． 2．电磁波 (1)电磁波的产生：变化的电场和磁场在较远的空间引起新的变化的电场和磁场，这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波． (2)电磁波的特点： ①电磁波在空间传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光速C． ②电磁波的电场强度E与磁感应强度B互相垂直． (3)电磁波能产生反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象． 3．赫兹的放电实验 (1)实验装置如图所示． (2)实验现象：当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球间也跳过火花． (3)现象分析：当感应圈使得与它相连的两个金属球间产生电火花时，周围空间出现了迅速变化的电磁场．这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播．当电磁波到达导线环时，它在导线环中激发出感应电动势，使得导线环的空隙中也产生了火花． (4)实验结论：证实了电磁波的存在． [思考] 空间存在电场强度E随时间t变化(如图所示)的电场，那么它在空间能不能产生磁场？它在空间能不能形成电磁波？ 提示　如题图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦的电磁场理论可知，该电场会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会激发出新的电场，故不会产生电磁波． [对应学生用书P60] 探究点一　电磁振荡中物理量的变化 如图所示，将开关S掷向1