第四章 第1、2节电磁振荡、电磁波（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第1节　电磁振荡 第2节　电磁波 课程内容要求 核心素养提炼 1．了解振荡电流和LC振荡电路的概念，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．理解麦克斯韦电磁理论的两个基本假设，了解电磁场与电磁波的联系和区别以及电磁波的特点，知道麦克斯韦电磁理论在物理学发展史上的意义． 4．了解赫兹实验的原理及意义． 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：通过对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实验介绍，认识到麦克斯韦电磁理论是对自然现象认识的伟大综合，使得电与磁的应用进入到现代社会生活的各个方面． [对应学生用书P64] 1．振荡电流：大小和方向都随时间做周期性迅速变化的电流． 2．振荡电路：能够产生振荡电流的电路．由线圈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：开关扳向线圈一侧的瞬间，电路中没有电流，线圈中没有磁场，电容器两极板上的电荷量最多．电容器开始放电后，由于线圈对交变电流的阻碍作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电荷量逐渐减少．放电完毕时，放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷，电场能全部转化为磁场能． (2)充电过程：电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即消失，仍保持原来的方向继续流动，并逐渐减小．由于电流继续流动，电容器被反向充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷量逐渐增大．充电完毕时，电流减小为0，电容器极板上的电荷量最多，磁场能又全部转化为电场能． 4．电磁振荡：电场能和磁场能周期性相互转化的现象． [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) 　(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．阻尼振荡：振荡电路中的能量逐渐损耗，振荡电流的振幅逐渐减小，直到停止振荡． 2．无阻尼振荡：没有能量损失，振荡电流的振幅永远保持不变． 1．周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间． 2．频率：1 s内完成周期性变化的次数． 3．固有周期和固有频率：振荡电路里发生无阻尼振荡时的周期和频率． 4．周期和频率公式：T＝2π，f＝ . [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) 　(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．麦克斯韦电磁理论的两个基本假设 (1)①变化的磁场能够在周围空间产生电场(如图所示). ②变化的电场能够在周围空间产生磁场(如图所示). (2)电磁场：不均匀变化的电场和磁场总是交替产生，形成不可分割的统一体． 2．电磁波 (1)电磁波的产生：变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场由近及远传播，这种变化的电磁场在空间中的传播形成了电磁波． (2)电磁波的特点： ①电磁波是电磁场的传播，传播过程不需要介质，电磁波在真空中的速度等于光速C． ②电磁波的电场强度E与磁感应强度B相互垂直，且都与传播方向垂直． (3)电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象． 3．赫兹实验证实了电磁波的存在 (1)赫兹实验装置(如图所示). (2)实验现象：当感应圈产生的高压电使两个金属球间激起火花时，一定距离外的用导线连接的两个金属小球间也产生火花． (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)电磁波的波长λ、波速v和周期T、频率f的关系式：λ＝vT＝． [思考] 空间存在如图所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？ 提示　题图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁理论可知，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P66] 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，先给电容器充电，再将开关掷向2，从此时起，电容器通过线圈放电，线圈中是否会产生自感电动势？自感电动势产生什么效果？线圈中的电流怎样变化？电容器的电