2. 电磁波的产生与发射（教学课件）物理沪科版选择性必修第二册

第八章 第2节 电磁波的产生与发射 电磁振荡与电磁波 物理选择性必修第二册•沪科版 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 理解电磁振荡的概念，体会其中的电荷量、电流及能量的变化，能看懂无线电波发射和接收示意图。 02 科学思维 通过对振荡电路的分析,找到振荡电流变化过程中电场能与磁场能相互转化的规律，学会分析无线电波发射、接收的工作原理，养成科学思维的习惯。 03 科学探究 通过实物展示电视广播的发射和接收过程,锻炼学生对实际问题的研讨能力，培养学生实验探求知识的意识,增强求知欲望。 04 科学态度与责任 理解电磁振荡在人们生活中的作用，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，体会科技的发展对社会的推动作用。 教学重难点 教学难点 教学重点 1.知道什么是振荡电流和振荡电路，知道有效发射电磁波的两个条件(重点)。 2.了解无线电波的特点及传播规律(重点)。 3.知道LC振荡电路中振荡电流的产生过程、电磁振荡过程中的能量转化情况及LC振荡电路的周期和频率公式，并会进行相关的计算(难点)。 课堂引入 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？ 知识点1 电磁振荡 知识点1：电磁振荡 探究新知 动画模拟 实验现象 观察振荡电路电流变化情况 知识点1：电磁振荡 探究新知 一 个 周 期 性 变 化 放电 充电 充电 放电 q I q I q I q I ++ ++ - - - - ++ ++ - - - - q=Qm I=0 q=Qm I=0 q=0 i=Im q=0 I=Im 知识点1：电磁振荡 探究新知 知识点1：电磁振荡 探究新知 1.振荡电流：大小和方向都做 迅速变化的电流。 2.振荡电路：产生 的电路。 3.LC振荡电路：由 和 组成的最简单的振荡电路。 4.电磁振荡：在LC振荡电路中，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 地变化着。这种现象就是电磁振荡。 周期性 振荡电流 电感线圈L 电容C 周期性 知识点1：电磁振荡 探究新知 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。以逆时针方向为电流正方向，以S接通2接线柱这一刻为t＝0时刻。完成下列表格。 知识点1：电磁振荡 探究新知 电路状态           时刻t 0 T 电荷量q 最多 ___ _____ ___ 最多 电场能E电 最大 ___ _____ ___ 最大 电流i 0 _________ ___ _________ 0 磁场能E磁 0 _____ ___ _____ 0 0 最多 0 0 最大 0 正向最大 0 反向最大 最大 0 最大 知识点1：电磁振荡 探究新知 振荡规律 知识点1：电磁振荡 探究新知 √ 知识点2 电磁波的发射 知识点2：电磁波的发射 探究新知 在如图所示的普通LC振荡电路中能否有效地发射电磁波？ 在普通LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡过程中，周围空间的电磁场很弱，辐射出去的能量很少，不能有效地发射电磁波。 知识点2：电磁波的发射 探究新知 1.有效发射电磁波的条件 要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点： (1)要有 的振荡频率。频率越 ，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去。 (2)采用 电路。可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图。 说明：实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与 相连， 这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的 相连。 足够高 高 开放 大地 天线 知识点2：电磁波的发射 探究新知 √ √ √ 知识点2：电磁波的发射 探究新知 课堂总结 课内知识通关练 巩固新知 √ 课内知识通关练 巩固新知 课内知识通关练 巩固新知 √ 课内知识通关练 巩固新知 课内知识通关练 巩固新知 √ 课内知识通关练 巩固新知 课内知识通关练 巩固新知 √ √ √ 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“问题与思考” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 物理选择性必修第二册•沪科版 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 T 示例1 在LC振荡电路中，某时刻线圈中电流产生的磁场方向和电容器极板的带电情况如图所示，则图示状态(　　) A.电容器刚好充电完毕 B.电容器的带电荷量在减小 C.线圈中的电流正在减小 D.磁场能正在向电场能转化 答案　B 解析　根据安培定则知，电流方向如图所示，则可知，此时电容器放电，电容器的带电荷量在减小，A错误，B正确；电容器放电，线圈中的电流正在增大，C错误；电容器放电，电场能正在向磁场能转化，D错误。 示例2 (多选)如图所示为无线电波实际发射过程的示意图，如图甲、乙、丙所示为发射过程产生的电流图像，关于这三种图像，下列说法中正确的是(　　) A.图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流 B.图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号 C.图丙表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变 D.图丙表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变 答案　ABC 解析　由高频振荡器产生的高频振荡电流如题图甲所示，选项A正确；题图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号，选项B正确；题图丙的调制方法是调幅，可以使载波的振幅随信号的强弱而变，选项C正确，D错误。 1.LC振荡电路是一种简单且常见电路，在测量、自动控制、无线电通信及遥控等许多领域有着广泛的应用。如图甲所示，规定回路中顺时针方向的电流为正，电流i随时间t变化的规律如图乙所示。某时刻t电容器中向下的电场最强。则下列说法正确的是(　　) A.t时刻可能是t1时刻 B.t2时刻，电容器极板不带电 C.在t1~t2时间内，电容器正在放电 D.在t2~t3时间内，振荡电路中电场能正在向磁场能转化 答案　D 解析　某时刻t电容器中向下的电场最强，可知电容器上极板带正电，且带电荷量最大，回路的电流为零，则t时刻不可能是t1时刻，选项A错误；t2时刻电流为零，电容器极板带电荷量最大，选项B错误；在t1~t2时间内，电流从最大减小到零，可知电容器正在充电，选项C错误；在t2~t3时间内，电流从零增加到最大，可知电容器放电，振荡电路中电场能正在向磁场能转化，选项D正确。 2.要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是(　　) A.增大电容器两极板的间距 B.升高电容器的充电电压 C.增加线圈的匝数 D.在线圈中插入铁芯 答案　A 解析　LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，要想增大频率，应该减小电容C或减小线圈的电感L，再根据，增大电容器两极板的间距，电容减小，A正确；升高电容器的充电电压，电容不变，B错误；增加线圈的匝数、在线圈中插入铁芯，自感系数均增大，故C、D错误。 3.某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关，如图所示为玩具内的LC振荡电路部分。已知线圈自感系数L=2.5×10-3 H，电容器电容C=4 μF，在电容器开始放电时(取t=0)，上极板带正电，下极板带负电，则(　　) A.LC振荡电路的周期T=π×10-4 s B.当t=π×10-4 s时，电容器上极板带正电 C.当t=×10-4 s时，电路中电流方向为顺时针 D.当t=×10-4 s时，电场能正转化为磁场能 答案　C 解析　LC振荡电路的周期T=2π=2π×s=2π×10-4 s，选项A错误；当t=π×10-4 s=时，电容器反向充满电，所以电容器上极板带负电，选项B错误；当t=×10-4 s时，即0<t<，电容器正在放电，电路中电流方向为顺时针方向，故C正确；当t=×10-4 s时，即<t<，电容器处于反向充电过程，磁场能正在转化为电场能，D错误。 4.(多选)为了有效地把能量以电磁波形式发射到尽可能大的空间，除了使用开放电路，还可以(　　) A.增大电容器极板间的距离 B.减小电容器极板的正对面积 C.减少线圈的匝数 D.采用低频振荡电流 答案　ABC 解析　使用开放电路和提高发射频率是提高电磁波发射能力的两种有效方法；由、可知，选项A、B、C正确，D错误。 $