4.1 振荡电路（导学案）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第二册）

第1节 电磁振荡 导学案 【学习目标】 1.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。 2.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。 3.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。 【学习重难点】 1.教学重点：电磁振荡过程中电场能与磁场能的相互转化规律。 2.教学难点：LC回路振荡过程中电场强度和磁感应强度的相互转化规律。 【自主预习】 一、电磁振荡的产生　电磁振荡中的能量变化 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：能够产生振荡电流的电路。 3．LC振荡电路：由电感线圈L和电容器C组成的电路，是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。如图所示。 4．电磁振荡：在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量q，电路中的电流i，电容器里面的电场强度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。 5．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。 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：周期的倒数，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数。 如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率。 3．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)。 4．实际电路中的晶体振荡器：其工作原理与LC振荡电路的原理基本相同。 【课堂探究】 【新课引入】 在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们越来越重要。如果有一天电磁波突然没有了，我们生活的世界没有了电磁波会怎么样？ 其实我们已经离不开电磁波了。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。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？ 【新课教学】 任务一、振荡电路的产生 1、 观察振荡电路中电压的波形 （一）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（或示波器）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。观察电脑显器显示的电压波形。 E C S L 实验结果： 为什么会出现这样的变化波形图？ （二）电磁振荡的产生 【分析】 请同学们阅读课文，并回答振动电路的概念。 1.振荡电流： ①振荡电流： ②振荡电路： ③LC振荡电路： E C S L 2.振荡电路的工作原理 注意观察电荷量变化和电流大小及方向的变化情况 任务二、电磁振荡中的能量变化 （一）电磁振荡中的能量变化 （二）在电磁振荡中，能量是如何转化的? （二）电磁振荡的特点 LC回路工作过程具有对称性和周期性,可归结为: (1)两个物理过程： (2) 两个特殊状态： （三）两个对应关系 在电磁振荡变化快慢与哪些因素有关？ 任务三、电磁振荡的周期和频率 （1） 周期和频率 1.周期和频率： 思考：电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些?线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析LC电路的周期（频率）与电容 C、电感L的关系。 （2） 实验探究 学生观察实验并记录实验结果 （3） 电磁振动的周期和频率规律 【自我测评】 1．在LC振荡电路中，电容器放电完毕的瞬间(　　) A．电场能正向磁场能转化 B．磁场能正向电场能转化 C．电场能刚好向磁场能转化完毕 D．磁场能刚好向电场能转化完毕 2．[多选]LC振荡电路的固有频率为f，则(　　) A．电容器内电场变化的频率为f B．电容器内电场变化的频率为2f C．电场能和磁场能转化的频率为f D．电场能和磁场能转化的频率为2f 3．[多选]如图所示是一台电子钟，其原理类似于摆钟，摆钟是利用单摆的周期性运动计时的，电子钟是利用LC振荡电路来计时的，有一台电子钟在家使用一段时间后，发现每昼夜总是快1 min。造成这种现象的可能原因是(　　) A．L不变，C变大了　　　　 B．L不变，C变小了 C．L变小了，C不变 D．L、C均减小了 4．如图所示，在LC