4.1 电磁振荡 教学设计-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

课程名称

电磁振荡

教师姓名

授课时长

40分钟

知识点来源

学科：物理　　年级：高二　　教材版本：人教版（2019）选择性必修第二册

课题：第四章　电磁振荡与电磁波　第1节　电磁振荡

知识点描述

振荡电流与振荡电路：大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫作振荡电流，产生振荡电流的电路叫作振荡电路。由电感线圈和电容器组成的电路是最简单的振荡电路，称为LC振荡电路。

振荡过程：电容器放电时，极板上的电荷逐渐减少，电流逐渐增大，电场能转化为磁场能；电容器充电时，电流逐渐减小，极板上的电荷逐渐增多，磁场能转化为电场能。

两个关键状态：放电完毕的瞬间电流最大、线圈中磁场能最大、电容器极板上电荷为零；充电完毕的瞬间电流为零、电容器中电场能最大、磁场能为零。

周期与频率：LC振荡电路的固有周期，固有频率；它们只由电路本身的自感系数和电容决定，与电容器极板的起始电荷量、极板间的电压无关。

阻尼振荡与无阻尼振荡：理想LC振荡电路中没有能量损耗，电场能与磁场能相互转化而总量守恒，形成等幅振荡（无阻尼振荡）；实际电路中总有能量损耗，振幅逐渐减小，形成阻尼振荡。

教学目标（指向核心素养）

一、物理观念

1.知道振荡电流与LC振荡电路的概念，能描述电容器充放电过程中电流与电荷量的周期性变化。

2.理解电磁振荡过程中电场能与磁场能的相互转化，形成“能量守恒”的观念，知道的物理意义。

二、科学思维

1.经历由“电容器充放电”到“电磁振荡”的分析过程，体会用能量转化和守恒的观点分析周期性过程的方法。

2.能对照电流图像与电荷量图像，分析同一时刻各物理量的变化趋势，发展读图与推理能力。

三、科学探究

1.观察示波器上显示的振荡电压波形，能提出“振荡的周期由什么决定”的可探究问题。

2.能通过改变电容器的电容或线圈的自感系数，观察振荡周期的变化，用实验检验理论的判断。

四、科学态度与责任

1.通过电磁振荡在无线电通信、振荡器等技术中的广泛应用，体会物理规律对信息技术发展的支撑作用。

2.在观察与记录波形的活动中养成细致、严谨的科学态度。

教学重点

LC振荡电路中电场能与磁场能的相互转化；振荡电流与电荷量的周期性变化规律；。

教学难点

振荡过程中电流、电荷量、电场能与磁场能各量随时间变化的对应关系；从一个物理量推知同一时刻其他物理量的变化趋势。

适用对象

高二年级学生（人教版2019·选择性必修第二册）

课型

（注：可选择如下选项，也可以补充填写）

√新授课　□复习课　□习题课　□实验课　□其他

教学用途

（注：可选择如下选项，也可以补充填写）

√课堂教学　□课前预习　□课后复习　□其他

设计思路

教材与学情：学生在必修三已学过电容器和电感线圈，本节把它们组合起来研究能量的周期性转化，难点是多个物理量同步变化的对应关系。

设计主线：观察波形→分析充放电过程→明确能量转化→得出周期公式→讨论阻尼与无阻尼，全程40分钟。

难点突破：把放电过程与充电过程分开讨论，每一段都同时标出“电荷—电流—电场能—磁场能”四个量的变化方向，用一张对照表把对应关系固定下来。

反馈矫正：用“电流最大时电容器上的电荷是多少”“电荷最多时线圈中的磁场能是多少”这样的追问检验学生是否真正掌握了对应关系。

教 学 过 程

环节

内 容

设计意图

一、导入新课

（约4分钟）

【情境引入】把电容器充电后接到电感线圈上，用示波器观察电路中的电压变化，屏幕上出现了一条按正弦规律衰减的曲线（图4.1-1）。

【设问】电容器和线圈中没有电源，为什么电路里会出现周期性变化的电流？这个电流能持续多久？

图4.1-1 观察振荡电路中电压的波形

用示波器显示的波形把“看不见的振荡”变成“看得见的曲线”，为建立振荡电流的概念提供直接证据。

二、新课

（约13分钟）

把振荡过程拆成“放电—放

教学（一）

1.建立概念：大小和方向都做周期性迅速变化的电流叫振荡电流，产生振荡电流的电路叫振荡电路；由电感线圈和电容器组成的电路叫LC振荡电路。

2.放电过程：开关掷向线圈一侧的瞬间，电容器刚要放电、电路中还没有电流、极板上的电荷最多；随后电容器放电，电流逐渐增大、极板上的电荷逐渐减少（图4.1-2甲 a→b）。

图4.1-2 LC振荡电路及电流、电荷量的变化

3.放电完毕：电容器放电完毕时，极板上的电荷为零，电流达到最大值，电场能全部转化为磁场能。

4.充电过程：电流继续流动给电容器反向充电，电流逐渐减小，极板上的电荷逐渐增多，磁场能又转化为电场能。

5.建立对应：把“电荷量—电流—电场能—磁场能”四个量排成一张对照表，可以看出电荷量最多时电流为零，电流最大时电荷量为零。

电完毕—充电—充电完毕”四段分解讲解，再用一张四量对照表把整节课的核心关系固化下来，避免学生只记住零散结论。

三、新课教学（二）

（约13分钟）

1.图像分析：以时间为横轴画出振荡电流图像和电容器极板上电荷量图像，两者相位相差四分之一周期，在图像上一目了然。

2.周期公式：开关S从线圈一侧掷向电容器一侧，每次电磁振荡的时间是半个周期，因此得到，固有频率。

3.决定因素：越大、越大，充放电所需的时间越长，振荡周期也越大；周期与电容器一开始所带的电荷量、极板间的电压无关。

4.能量守恒：理想LC振荡电路中电场能与磁场能相互转化而总量保持不变，形成等幅振荡（图

把电流与电荷量两条图像并排画出，学生自然能看出四分之一周期的相位差，从而理解“电流最大时电荷为零”的原因，并用公式和实验共同支撑结论。