4.1 电磁振荡 教学设计-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦电磁振荡核心知识，涵盖LC振荡电路定义、工作过程、能量转化及周期频率规律。通过水波类比机械振动，提问“如何产生持续变化电流”引出LC电路，展示实验装置图片，搭建前后知识联系的学习支架。 此资料亮点在于融合科学思维与科学探究，以机械振动类比电磁振荡构建模型，通过实验观察示波器电压波形获取证据，用表格归纳q、i、E、B等物理量变化规律。既助学生深化物理观念，又为教师提供完整教学流程，提升课堂效率与知识应用能力。

4.1电磁振荡 一、教学目标 1.物理观念 知道振荡电流、振荡电路、LC 振荡电路的定义，了解电磁振荡的过程。 理解 LC 振荡电路中电场能与磁场能相互转化的规律，认识电磁振荡的本质。 2.科学思维 能分析 LC 振荡电路一个周期内电容器充放电、电流、电荷量、场强的变化规律。 通过与机械振动类比，理解电磁振荡的周期性与能量转化特点。 3.科学探究 通过实验观察电压波形，感知振荡电流的周期性变化。 能根据表格归纳电磁振荡中各物理量的变化规律。 4.科学态度与责任 体会电磁振荡在电子技术、通信领域的应用，感受物理规律对科技发展的推动作用。 认识物理模型（理想 LC 电路）在科学研究中的作用。 二、教学重难点 （一）教学重点 1.LC 振荡电路的工作过程，电流、电荷量、电场能、磁场能的变化规律。 2.电磁振荡的周期和频率及其决定因素。 （二）教学难点 1.理解放电、充电过程中电场能与磁场能的转化关系。 2.掌握 q、i、E、B、电场能、磁场能之间的变化规律。 三、教学过程 （一）导入新课 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。教师提问：怎样才能产生这样的电流呢？ 展示 LC 振荡电路实验装置图片。 提问：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高频交变电流？——由机械振动类比电磁振荡，引出本节课主题，激发探究兴趣。 （二）新课讲授 教师展示演示视频：观察振荡电路的电流 按照课件电路图连接线圈 L、电容器 C、电源与开关，将电压传感器接在电容器两端。 先给电容器充电，再将开关接线圈一侧，引导学生观察示波器上的周期性电压波形。 提问：为什么会出现这样的电压波形？ 一、电磁振荡的产生 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。 教师讲解： 1.振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的高频交变电流。 2.振荡电路：产生振荡电流的电路。 3.LC 振荡电路：由线圈 L 和电容器 C 组成的最简单振荡电路。 4.理想 LC 电路：忽略能量损耗，只考虑电感与电容的作用。 5.电磁振荡过程电量和电流的变化情况 教师展示放电、正向充电、反向放电、反向充电四个过程示意图。 总结：我们把电路中的电流、电容器极板上的电荷量、电容器的电场强度、线圈里的磁感应强度，都在做周期性变化的这种现象叫作电磁振荡。 6.教师引导得出电磁振荡过程电量和电流的变化情况 时刻（时间） 工作过程 q E i B 0→T/4 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm T/4→T/2 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 T/2→3T/4 放电过程 qm→0 Em→0 0→im 0→Bm 3T/4→T 充电过程 0→qm 0→Em im→0 Bm→0 二、振荡中的能量变化 教师用单摆振动类比电磁振荡：位移↔电荷量、速度↔电流、势能↔电场能、动能↔磁场能。 总结规律： (1)两个物理过程： 放电：电场能转化为磁场能，q 减小，i 增大。 充电：磁场能转化为电场能，q 增大，i 减小。 (2)两个特殊状态： 充电完毕：q 最大、i=0、电场能最大、磁场能最小。 放电完毕：q=0、i 最大、电场能最小、磁场能最大。 强调两个对应关系： 同步同变：q、E、电场能同步变化；i、B、磁场能同步变化。 同步异变：q、E、电场能与 i、B、磁场能变化相反。 教师说明：若无能量损失，则有电场能与磁场能交替转化:总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量。但实际的LC振荡回路都有能量一部分能量转化为内能或者以电磁波形式辐射出去，所以振荡电流的振幅就会逐渐减小，直到停止振荡。 三、电磁振荡的周期和频率 1.周期和频率： ①电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫作周期 ②一秒钟内完成周期变化的次数叫作频率 LC 回路的周期和频率：由回路本身的特性决定 教师提问：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.在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁场能）完成两次周期性变化 给出固有周期公式：、 ①式中各物理量T、L、C、f 的单位分别是 s、H、F、Hz。 ②改变周期的方法：L ：线圈的大小、形状、匝数、铁芯； 3.固有周期和固有频率 如果没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。 展示石英晶体振荡器图片，介绍实际应用。 （三）课堂小结 教师引导学生自主梳理本节所学知识，组织学生分组交流、相互补充： 1.回顾 LC 振荡电路的工作过程，说出放电、充电时电流、电荷量、电场能和磁场能的变化规律。 2.用自己的话总结电磁振荡中能量转化的特点：电场能与磁场能交替转化。 3.共同梳理电磁振荡的周期和频率，知道周期由线圈自感 L 和电容 C 决定。 4.结合图像简单说明一个周期内电流、极板电荷量的变化情况。 （四）板书 （五）教学反思 本节课严格按照课件内容展开，从实验观察、过程分析、能量转化到周期公式，环节完整，配合波形图与类比教学，有效降低抽象度。 与机械振动的类比教学效果良好，帮助学生快速建立认知模型，但需强调二者本质不同。 周期公式应用是高频考点，课堂练习量充足，但可增加结合生活电路的实例题，提升知识应用能力。 学科网（北京）股份有限公司 $