4.1电磁振荡 教学设计 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

教学设计 课题 电磁振荡 课型 新授课☑ 1. 教学内容分析 本节课程是在电磁感应的基础上进一步研究了由自感线圈与电容器形成的LC振荡回路的特点，目的是引出现代科学中的电磁理论，学生通过对LC振荡电路的学习，知道在电磁振荡过程中回路中的电流变化规律及电量变化规律，要知道在整个振荡周期内，能量的转化过程，为进一步认识电磁波的产生奠定基础。 2. 学习者分析 对高中二年级的学生来讲，学习起来有一定的难度。需要具备一定的电磁感应理论基础。 3. 学习目标确定 【物理观念】了解电磁振荡产生的过程。 【科学思维】经历用所学过的知识来解决相关现象、解释相关问题,养成乐于探索的思维习惯。 【科学探究】培养学生实验探求知识的意识，增强求知欲望。 【科学态度与责任】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。体会物理知识在生活中的重要作用，培养勇于探索的精神。 4. 学习重点难点： 重点：电磁振荡中的电流、电荷等相关物理量的变化情况，电磁振荡的周期和频率。 难点：相关物理量的变化情况规律的总结。 5.学习评价设计 从知识获得、能力提升、学习态度、学习方法、思维发展、价值观念培育等方面通过学生的行为表现判断学习目标的达成度。 教师活动6.学习活动设计 学生活动 环节一：（引入新课） 教师活动 问题：水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢? 演示：观察振荡电路中电压的波形 把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图连成电路。把电压传感器的两端连在电容器的两个极板上。 先把开关置于电源一侧，为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显示器显示的电压波形。 学生活动 演示实验：用小锤敲打音叉，然后放入水中。 要产生持续变化的电流有两种。一种是交流发电机，另一种是电容器的充放电的过程。我们现在用电容器来产生持续变化的电流。 活动意图说明：温故知新，根据图片的提示结合上节内容，进行问题的探究。 环节二：进行新课 教师活动 探究点一：电磁振荡的产生 1.概念 在前面的实验中电压发生周期性的变化，电流也发生周期性的变化。并且由于周期很短也就变化很迅速，导致频率就很高，所以在物理上把这种高频交流电流称为振荡电流。 2.振荡电路的工作原理 a.电容器充电结束，两极板上的电荷最多。 b.电容器开始放电，回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。 刚才我们已经知道了电磁振荡的过程，那么它们的电量、电流、电压、电场强度和磁感应强度是如何变化的呢？ 3.电流、电量的变化图像 首先电容刚开始放电时，极板上的电荷是上正，下负。若以逆时针方向为电流正方向，那在正向放电的这个过程中，上极板的电量由正向最大减少到零。而回路中的电流，则由零增加到正向最大，放电结束。 由于线圈的自感作用，电流不会立马变成0，对应图像是从最大慢慢变成0。而这也是电路中电容一直在反向充电，电荷上负下正，所以图像是从零慢慢变为反向最大，充电结束。 接着电路中充满反向电荷的电容又要放电了。但是电流方向相反这种图像中电流就是零增加到反向最大，相应电荷就从反向最大减小为零，放电结束。但之后又由于线圈的 自感作用，反向电流一样不会立马为0，对应图像中电流是从反向最大减少为零，而此时电路中，电容一直被正向充电，电荷上正下负，所以图像是从零慢慢变为正向最大，充电结束。 在整个过程中，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，都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。 在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的？ 学生活动 ①大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫振荡电流。 想一想与交流电有何区别？ 振荡电流实际上就是交变电流，不过习惯上指频率很高的交变电流。所以我们采用电容器来提供变化的电流，如果用发电机，那么它的转速要达到3000转以上，这对设备将会是一个很大的考验。 ②振荡电路：能够产生振荡电流的电路。 当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L和电容C组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。 放电过程结束后，电流会从最大值直接变为零吗？ c.不会，因为线圈有自感效应，它会阻碍电路中的电流变小。所以电流会保持原来的流向，并逐渐减小到零。所以当自感线圈给电容器反向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。 d.电容开始反向放电。 e.自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。完成了一个变化周期之后不断的重复。 思考与讨论 电磁振荡与机械振