第四章1 电磁振荡2 电磁场与电磁波-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

1　电磁振荡 2　电磁场与电磁波 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道LC振荡电路的组成及振荡过程中电感线圈和电容器的作用。 2.了解LC振荡电路中各物理量的变化规律。 3.知道影响LC振荡电路振荡周期(频率)的有关因素并会进行简单计算。 4.知道电磁场的概念及产生过程。 5.了解电磁波的传播规律和特点，知道与机械波的区别。 1.核心素养 (1)探究电磁振荡中q、i、E、B、电场能、磁场能之间的关系。 (2)用类比的思想对电磁振荡与机械振动进行对比，通过揭示相关量深入理解电磁振荡。 (3)了解电磁波的基本特点及其发现过程，通过电磁波体会电磁波的物质性。 2.关键能力 科学探究能力和空间想象能力。 授课提示：对应学生用书第101页 一 电磁振荡的产生和能量变化 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：产生振荡电流的电路。 3．振荡过程：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，从此时起，电容器要对线圈放电。 (1)放电过程：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。放电完毕时，极板上的电荷为零，放电电流达到最大值。该过程电容器储存的电场能转化为线圈的磁场能。 (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，电容器开始充电，极板上的电荷逐渐增多，当电流减小到零时，充电结束，极板上的电荷最多。该过程线圈中的磁场能又转化为电容器的电场能。此后电容器再放电、再充电，周而复始，于是电路中就有了周期性变化的振荡电流。 (3)实际的LC振荡是阻尼振荡：任何电路中都有电阻，电路中总会有一部分能量会转化为内能。另外，还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。如果要实现等幅振荡，必须有能量补充到电路中。 二 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：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＝。 三 电磁场 1．变化的磁场产生电场 (1)实验现象：如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流。 (2)麦克斯韦的观点：电路里有感应电流产生，一定是变化的磁场产生电场，自由电荷在电场的作用下发生了定向移动。 (3)结论：变化的_磁场产生了电场。 2．变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设：既然变化的磁场能产生电场，那么变化的电场也会在空间产生磁场。 四 电磁波 1．电磁波的产生 变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成了电磁波。 2．电磁波是横波 根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。 3．电磁波的速度 麦克斯韦预见电磁波的速度等于_光速，他指出了光的电磁本质。 4．麦克斯韦电磁场理论的意义 不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，建立了完整的电磁场理论。 5．赫兹的电火花 (1)赫兹的实验装置 (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 当与感应圈相连的两个金属球间产生火花时，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。 自主评价———————————————————— 1．判断正误 (1)LC振荡电路的电容器放电完毕时，回路中磁场能最小。(×) (2)LC振荡电路的电流为零时，线圈中的自感电动势最大。(√) (3)LC振荡电路线圈的自感系数增大为原来的4倍，振荡周期增大为原来的2倍。(√) (4)提高充电电压，极板上带更多的电荷时，能使振荡周期变大。(×) (5)变化的电场一定产生变化的磁场。 (×) (6)电磁波在真空和介质中传播速度相同。(×) (7)只要有电场和磁场，就能产生电磁波。(×) (8)电磁波在同种介质中只能沿直线传播。(×) 2．对于LC回路产生电磁振荡的过程，下列说法错误的是(　　) A．电容器放电完毕的时刻，回路中电流最小 B．回路中电流值最大时刻，回路中磁场能最大 C．电容器极板上所带电荷量最大时，电场能最大 D．回路中电流值最小时刻，电容器所带电荷量最大 解析：电容器放电完毕时，带电荷量为零，电场能为零，电路中的电流最大，磁场能最大，A错误，B正确；电容器充电完毕时，带电荷量最大，电场能达到最大，C正确；回路中电流值最小的时刻，磁场能最小，电场能最大，电容器带电荷量最大，D正确。A符合题意。 答案：A 3．要想增大L