第4章 第1节 电磁振荡（Word教参）-【优化指导】2022-2023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 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 通过实验，了解电磁振荡。知道LC振荡电路中电荷、电场、电流、磁场的动态变化情况及电场能与磁场能的转化情况。知道电磁振荡的周期与频率，会用其分析、解释有关的简单问题。 经历从机械振动到电磁振荡的类比过程，体会类比推理的方法。经历分析电磁振荡周期与L、C关系的过程，体会定性分析推理的方法。 经历实验观察电磁振荡中各物理量的变化过程，体会实验在物理观念形成过程中的作用。 通过结合生活中各种相应现象及常识，理解电磁振荡在人们生活中的地位。认识到物理学是基于人类有意识的探索而形成的对自然现象的描述与解释。 [对应学生用书P80] 知识点一 电磁振荡❶的产生 1.振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流❷。 2．振荡电路：产生振荡电流的电路。 3．电磁振荡：在LC振荡电路❸中，电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B，都在周期性地变化着的现象。 知识点二 电磁振荡中的能量变化 1.能量转化：电容器放电过程中，电场能向磁场能转化；电容器充电过程中，磁场能向电场能转化。 2．无能量损失时，振荡电路做等幅振荡。 3．实际振荡电路中有能量损失，通过适时补充能量给振荡电路，可使振荡电路做等幅振荡。 1．LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路中的磁场能最小。(　　×　　) 2．LC振荡电路中的电流增大时，电容器上的电荷一定减少。(　　√　　) 3．振荡电路中，电容器里的电场强度E、线圈里的磁感应强度B都在周期性的变化。(　　√　　) 知识点三 电磁振荡的周期和频率 1.周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间。 2．频率：数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数，即周期的倒数。 3．如果没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率。 4．LC电路的周期和频率公式：T＝2π，f＝。其中周期T、频率f、电感L、电容C的单位分别是秒(s)、赫兹(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。 1．电磁振荡的周期和频率是由电容器和线圈(电感)共同决定的。(　　√　　) 2．通过减小电容器的电容可以使电磁振荡的频率减小。(　　×　　) 3．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。(　　√　　) 批注❶：如何理解电磁振荡中的“电”和“磁”？ 提示：电磁振荡中的“电”不仅指电容器两极板上的电荷，也指该电荷产生的电场(电场强度、电势差、电场能)；“磁”不仅指线圈中的电流，也指该电流产生的磁场(磁场能、磁感应强度)。电磁振荡是指这些电荷、电场、电流、磁场都随时间做周期性迅速变化的现象。 批注❷：振荡电流实际上就是交流电，由于频率很高，习惯上称之为振荡电流。 批注❸：LC振荡电路：由电感线圈L和电容器C所组成的一种基本的振荡电路，如图所示。 LC振荡电路在生产生活和科技中有着广泛的应用，如公交IC卡：其内部有电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路，刷卡时，公交车上的读卡机会向外发射某一特定频率的电磁波，使IC卡内产生感应电流，驱动卡内芯片工作，进而使读卡机读取相关信息。 [对应学生用书P81] 探究点一　电磁振荡的产生及变化规律　(科学思维之提升) ►情境探究 如图所示，将开关S掷向1，先给电容器充电；再将开关S掷向2，使电容器通过线圈放电。 (1)电容器通过线圈放电的过程中，线圈中的电流怎样变化？电容器的电场能转化为什么形式的能？ 提示：电容器放电过程中，线圈中的电流逐渐增大，电容器的电场能转化为磁场能。 (2)在电容器反向充电的过程中，线圈中的电流如何变化？电容器和线圈中的能量是如何转化的？ 提示：在电容器反向充电的过程中，线圈中的电流逐渐减小，线圈中的磁场能转化为电容器的电场能。 (3)线圈中自感电动势的作用是什么？ 提示：线圈中的电流变化时，产生的自感电动势阻碍电流的变化。 ►探究归纳 1．用图像对应i、q的变化关系(如图所示) 　 a　 　　b　　　 c　　　d　　　 e 2．相关量与电路状态的对应情况 电路状态 a b c d e 时刻t 0 T 电荷量q 最多 0 最多 0 最多 电场能 最大 0 最大 0 最大 电流i 0 正向最大 0 反向最大 0 磁场能 0 最大 0 最大 0 3.几个关系 (1)同步同变关系 在LC振荡过程中： 电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)； 振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)。 (2)同步异变关