4.1 电磁振荡（教学设计）物理人教版选择性必修第二册

第1节 电磁振荡（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第1节 电磁振荡 教学 目标 物理观念 建立电磁振荡的核心物理观念，知道 LC 振荡电路的组成，理解振荡电流的含义，区分振荡电流与恒定电流、交变电流；理解电磁振荡的产生机理，认识振荡过程中电容器充放电规律；理解电场能、磁场能相互转化的特点，知道无阻尼振荡、阻尼振荡的区别；掌握振荡周期、频率的物理意义，知道电磁振荡过程遵循能量守恒，为本章电磁波的发射、接收等内容的学习奠定基础。 科学思维 能结合电容器充放电、电感线圈的自感作用、电场能与磁场能周期性转化，对电磁振荡全过程开展推理分析；通过改变电感 L、电容 C 等实例辨析电磁振荡的变化规律，提升动态分析与逻辑推理能力；能根据 LC 振荡情景分析电荷量、电流、电场强度、磁感应强度的变化规律，区分各物理量的同步、反相变化关系；会利用图像模型分析电磁振荡，能对振荡过程中的能量转化问题做动态推导，发展证据意识与科学论证能力。 科学探究 能通过 LC 振荡电路演示实验，观察电流表、示波器上电流、电压波形变化，探究振荡电流周期性变化的特点；借助电容器、电感线圈、示波器、电源等实验器材，改变电感大小、电容大小，观察振荡周期、波形的变化；经历记录现象、对比归纳，得出 LC 振荡电路周期影响因素的过程，会做简单的数据、图像对比分析，培养从实验现象提炼物理规律的能力。 科学态度 与责任 能通过探究电磁振荡的实验，体会实验在电磁场研究中的价值；通过了解电磁振荡在无线电通信、雷达、射频技术等生活生产中的广泛应用，认识电磁振荡对现代信息社会、科技发展的推动作用；在探究过程中养成严谨求实、尊重实验事实的习惯；体会电磁场理论转化为信息技术的意义，激发对电磁技术的探索兴趣，树立运用物理知识服务社会的意识。 教学重难点 教学重点： 知道 LC 振荡电路的组成，理解电磁振荡的产生过程，认识电容器充放电规律。掌握振荡过程中电荷量、电流、电场能、磁场能的变化规律，看懂电磁振荡的图像。 教学难点： 区分电磁振荡各阶段物理量的同步、反相变化关系；动态分析电场能与磁场能周期性转化的过程，理解无阻尼振荡与阻尼振荡。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 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？ 学生展开丰富想象力猜想没有电磁的世界。 新课讲授 一、电磁振荡的产生 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 为什么会出现这样的变化波形图？ （二）电磁振荡的产生 学生带领学生分步分析： 1.振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流概念。 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。 ③LC振荡电路： 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。 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 ①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。 ②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。 ③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。 ④电容开始反向放电。 ⑤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。 观察实验并记录实验现象。 学生分析出现这样波形图的原因。 阅读课文，总结振荡电路的概念。 分析振荡电路的工作原理。 新课讲授 二、电磁振荡中的能量变化 电磁振荡中的能量变化 观察图像，展示下表，让学生填写表格： （二）在电磁振荡中，能量是如何转化的? 电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化 Q、B、i、E变化周期 所以，在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。 （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： ①放电过程:电场能转化为磁场能，q↓→ i↑ ②充电过程:磁场能转化为电场能，q↑ → i↓ (2) 两个特殊状态： ①充电完毕:磁场能向电场能转化完毕,电场能最大,磁场能最小. （三）两个对应关系 例1　(2024·宿迁市高二期末)5G网络正在加速赋能千行百业实现数字化生产。产生5G无线电波的LC振荡电路，某时刻的工作状态如图所示，则该时刻(　　) A.线圈中磁场的方向向上 B.电容器极板间电场正在增强 C.线圈储存的磁场能正在增加 D.线圈中感应电流的方向与图中电流方向相反 【总结提升】在LC振荡电路发生电磁振荡的过程中，与电容器有关的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)。 与线圈有关的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)。 【变式训练】(多选)(2025·昭通市高二期末)如图所示为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的曲线，由图可知(　　) A.在t1时刻，电路中的电场能最大 B.在t1~t2时间内，电路中的电流值不断变小 C.在t2~t3时间内，电容器正在充电 D.在t4时刻，电路中的磁场能最小 例2　(2025·江苏卷)如图所示。将开关S由a拨到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是(　　) 【总结提升】LC振荡电路电容器充、放电过程的判断方法： (1)根据电流流向判断，当电流流向电容器带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 (2)根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q(电势差U、电场强度E)增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 (3)根据能量判断：电场能增加时，电容器处于充电过程；磁场能增加时，电容器处于放电过程。 在电磁振荡变化快慢与哪些因素有关？ 认识交变电流示意图。 尝试判断出四个时刻的电流方向。 按照六步提示分步推导出交变电流的大小表达式。 新课讲授 三、电磁振荡的周期和频率 （1） 周期和频率 1.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：1 s内完成的周期性变化的次数。 （3）振荡电路里在不受其他外界条件影响下发生无阻尼振荡时的周期和频率叫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。 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 学生观察实验并总结实验结果 （3） 电磁振动的周期和频率规律 理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是 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。 意：①在一个周期内，振荡电流的方向改变两次； ②电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。 例3　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 例4　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 学生阅读课文，总结电磁振荡电路的.周期和频率的定义 阅读归纳电磁振荡电路关系，并解释各个物理量的关系。 课 堂 练 习 1.（2025-2026·河北石家庄高二下期中）如图甲所示为LC电磁振荡电路，不计回路电阻及电磁辐射，从0时刻开始，电容器极板间电压Uab与时间t的图像如图乙所示，已知线圈的自感系数H，取，下列说法正确的是(　　) A.s，电路中的电场能转化为磁场能 B.电容器的电容为F C.s时刻穿过线圈的磁通量最大 D.s时穿过线圈的磁通量变化率最大 2.（2025-2026·陕西高二期末）如图甲所示的LC电路中，保持L不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A.图甲时刻回路中的磁场能正在变小 B.曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的2倍 C.曲线2对应的电容器所带最大电荷量与曲线1对应的电容器所带的最大电荷量相等 D.曲线2对应的电流最大时，曲线1对应的电流也一定最大 3.（2025-2026·江苏镇江高二下期末）如图为某LC振荡电路的电流随时间变化的图像，已知时刻，回路中电容器的板带正电。下列说法正确的是（  ） A.段时间内，回路的磁场能不断减小，电容器处于充电过程 B.段时间内，由于线圈的阻碍作用回路中电流减小 C.段时间内，电容器两端电压不断增大 D.段时间内，回路的电场能不断增大，板带正电 4.（2025-2026·广东高二期末）话筒（又称传声器、麦克风）是一种将声波转换为电信号的器件，它可以通过振膜接收声波振动，利用电磁感应（动圈式）或电容变化（电容式）将声波转换为电信号。电容式话筒含有电容式传感器，如图所示。导电性振动膜片与固定电极构成一个电容器，当振动膜片在声压的作用下运动时，两个电极间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就转变为电信号。无线话筒是通过无线电波来传输音频信号的拾音设备，无线话筒的发射机将声音转换为音频电信号，经过内部电路的处理后，将包含音频信息的无线电波发射到周围的空间。接收机接收到无线电波，经过内部电路的处理，提取出音频信号，并通过输出信号线送到扩声系统中。 上图所示电容式传感器中的振动膜片向左运动时，下列说法正确的是（　　） A.振动膜片是传感器中的敏感元件，感受声音信号的变化 B.电容器电容减小 C.电容器两极板间的场强增大 D.电阻上电流方向自左向右 5.（2025-2026·广东深圳高二下期末）理想的LC振荡回路中电流i随时间t的变化关系如图所示，则下列说法正确的是(  ) A.时刻，电容器的带电量最大 B.时刻，电路中的磁场能量最大 C.从时刻到时刻电路中的电场能不断增大 D.从时刻到时刻，电容器的带电量不断增大 板 书设 计 课 堂小 结 作 业布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学反 思 本节课是选择性必修二《电磁振荡》的新授课，在教学设计上我从水波的机械振动现象进行课堂导入，借助机械波与电磁波的类比，引导学生思考产生持续电磁波需要变化的电流，自然引出 LC 振荡电路的探究主题，试图帮助学生建立新旧知识之间的联系。课堂上依托演示实验，通过示波器观察电容器两端电压的振荡波形，让学生直观看到电压周期性变化并且振幅逐步衰减的现象，再逐步拆解 LC 振荡电路充放电完整过程，结合示意图、周期图像开展分析，带领学生梳理电荷量、回路电流、电场能与磁场能的动态变化关系。在实际授课过程中发现，学生对于电容器充放电的规律掌握相对较好，但是容易混淆各个物理量之间同步、反相的变化关系，不少学生可以记住电荷量最大时电流为零这一结论，却不能够结合线圈自感的原理去理解背后的成因，仅仅停留在机械记忆表格和图像的层面，没有真正把自感作用融入电磁振荡的全过程分析当中。在讲解能量转化的时候，部分学生可以分清放电、充电过程中电场能和磁场能的相互转化，但遇到结合电路图判断充电还是放电的习题情境时，很容易出现判断失误，对电流流向、极板电荷量变化、能量转化三者之间的逻辑链条梳理不够连贯。课堂的演示实验受硬件条件的限制，示波器的波形不能让全班同学清晰观察，只有前排学生能够看清实验现象，多数学生只能依靠课本上的波形图进行想象，降低了实验探究环节的教学效果，学生缺少真实的视觉体验，对于阻尼振荡振幅衰减的理解就不够深刻。在例题与变式训练的处理环节，更多聚焦于习题答案的解析，留给学生自主推导、相互讨论的时间略显不足，部分基础薄弱的学生跟不上课堂节奏，只能被动接收结论，没能充分落实科学思维素养的培养。课后我意识到，后续教学可以充分利用动画仿真课件弥补实物演示实验的短板，把 LC 振荡充放电全过程动态投屏展示，将电荷移动、电流方向、线圈磁场、极板电场同步呈现出来，帮助学生建立可视化的物理情景。同时要适度放慢节奏，多给学生留出独立思考表达的机会，不要急于给出总结性结论，引导学生主动结合自感知识去解释每一个阶段物理量变化的内在原因，弱化对表格的死记硬背，强化情景分析能力。另外在教学当中还要进一步联系生活实际，简单介绍电磁振荡在通信、射频技术当中的应用，把课本理论和现实技术结合，进一步激发学生的探究兴趣，更好达成物理观念、科学思维与科学态度责任的多维教学目标。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 电磁振荡（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第1节 电磁振荡 教学 目标 物理观念 建立电磁振荡的核心物理观念，知道 LC 振荡电路的组成，理解振荡电流的含义，区分振荡电流与恒定电流、交变电流；理解电磁振荡的产生机理，认识振荡过程中电容器充放电规律；理解电场能、磁场能相互转化的特点，知道无阻尼振荡、阻尼振荡的区别；掌握振荡周期、频率的物理意义，知道电磁振荡过程遵循能量守恒，为本章电磁波的发射、接收等内容的学习奠定基础。 科学思维 能结合电容器充放电、电感线圈的自感作用、电场能与磁场能周期性转化，对电磁振荡全过程开展推理分析；通过改变电感 L、电容 C 等实例辨析电磁振荡的变化规律，提升动态分析与逻辑推理能力；能根据 LC 振荡情景分析电荷量、电流、电场强度、磁感应强度的变化规律，区分各物理量的同步、反相变化关系；会利用图像模型分析电磁振荡，能对振荡过程中的能量转化问题做动态推导，发展证据意识与科学论证能力。 科学探究 能通过 LC 振荡电路演示实验，观察电流表、示波器上电流、电压波形变化，探究振荡电流周期性变化的特点；借助电容器、电感线圈、示波器、电源等实验器材，改变电感大小、电容大小，观察振荡周期、波形的变化；经历记录现象、对比归纳，得出 LC 振荡电路周期影响因素的过程，会做简单的数据、图像对比分析，培养从实验现象提炼物理规律的能力。 科学态度 与责任 能通过探究电磁振荡的实验，体会实验在电磁场研究中的价值；通过了解电磁振荡在无线电通信、雷达、射频技术等生活生产中的广泛应用，认识电磁振荡对现代信息社会、科技发展的推动作用；在探究过程中养成严谨求实、尊重实验事实的习惯；体会电磁场理论转化为信息技术的意义，激发对电磁技术的探索兴趣，树立运用物理知识服务社会的意识。 教学重难点 教学重点： 知道 LC 振荡电路的组成，理解电磁振荡的产生过程，认识电容器充放电规律。掌握振荡过程中电荷量、电流、电场能、磁场能的变化规律，看懂电磁振荡的图像。 教学难点： 区分电磁振荡各阶段物理量的同步、反相变化关系；动态分析电场能与磁场能周期性转化的过程，理解无阻尼振荡与阻尼振荡。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 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？ 学生展开丰富想象力猜想没有电磁的世界。 新课讲授 一、电磁振荡的产生 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 为什么会出现这样的变化波形图？ （二）电磁振荡的产生 学生带领学生分步分析： 1.振荡电流：大小和方向都做周期性迅速变化的电流概念。 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。 ③LC振荡电路： 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。 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 ①电容器充电结束，两极板上的电荷最多。 ②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。 ③自感线圈给电容器正向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。 ④电容开始反向放电。 ⑤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。 观察实验并记录实验现象。 学生分析出现这样波形图的原因。 阅读课文，总结振荡电路的概念。 分析振荡电路的工作原理。 新课讲授 二、电磁振荡中的能量变化 电磁振荡中的能量变化 观察图像，展示下表，让学生填写表格： （二）在电磁振荡中，能量是如何转化的? 电磁振荡的过程中，电场能和磁场能发生周期性的转化 Q、B、i、E变化周期 所以，在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。 （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： ①放电过程:电场能转化为磁场能，q↓→ i↑ ②充电过程:磁场能转化为电场能，q↑ → i↓ (2) 两个特殊状态： ①充电完毕:磁场能向电场能转化完毕,电场能最大,磁场能最小. （三）两个对应关系 例1　(2024·宿迁市高二期末)5G网络正在加速赋能千行百业实现数字化生产。产生5G无线电波的LC振荡电路，某时刻的工作状态如图所示，则该时刻(　　) A.线圈中磁场的方向向上 B.电容器极板间电场正在增强 C.线圈储存的磁场能正在增加 D.线圈中感应电流的方向与图中电流方向相反 答案　B 解析　根据右手螺旋定则可知线圈中磁场的方向向下，故A错误；电容器上极板带正电，电流为逆时针方向，可知电容器正在充电，则电荷量增加，根据E==可知电容器极板间电场正在增强，故B正确；电容器充电，则磁场能在向电场能转化，线圈储存的磁场能正在减少，故C错误；电容器充电，则电流越来越小，根据楞次定律可知线圈中感应电流的方向与题图中电流方向相同，故D错误。 【总结提升】在LC振荡电路发生电磁振荡的过程中，与电容器有关的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能EE是同步变化的，即q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)。 与线圈有关的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)。 【变式训练】(多选)(2025·昭通市高二期末)如图所示为LC振荡电路中电容器极板上的电荷量q随时间t变化的曲线，由图可知(　　) A.在t1时刻，电路中的电场能最大 B.在t1~t2时间内，电路中的电流值不断变小 C.在t2~t3时间内，电容器正在充电 D.在t4时刻，电路中的磁场能最小 【答案】　AC 【解析】　在t1时刻，电容器极板上电荷量q为最大值，两板间电场能最大，线圈中磁场能最小，故A正确；在t1~t2时间内，电容器极板上电荷量q从正的峰值降为零，电场能正在不断地转变为磁场能，电路中的电流不断增大，故B错误；在t2~t3时间内，电容器极板上电荷量q又不断增大，表明电容器正在反向充电，故C正确；在t4时刻，电容器放电结束，极板上电荷量为零，电场能全部转化为磁场能，磁场能最大，故D错误。 例2　(2025·江苏卷)如图所示。将开关S由a拨到b，使电容器C与线圈L构成回路。以电容器C开始放电取作0时刻，能正确反映电路中电流i随时间t变化关系的图像是(　　) 【答案】　A 【解析】　根据题意可知，将开关由a调到b时，电容器和自感线圈组成回路，此回路为振荡电路，产生周期性变化的振荡电流，电场能转化为磁场能以及磁场能又再次转化为电场能的过程中，电路向外辐射电磁波，电路中的能量在耗散，最大电流越来越小。故选A。 【总结提升】LC振荡电路电容器充、放电过程的判断方法： (1)根据电流流向判断，当电流流向电容器带正电的极板时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 (2)根据物理量的变化趋势判断：当电容器的带电荷量q(电势差U、电场强度E)增大时，处于充电过程；反之，处于放电过程。 (3)根据能量判断：电场能增加时，电容器处于充电过程；磁场能增加时，电容器处于放电过程。 在电磁振荡变化快慢与哪些因素有关？ 认识交变电流示意图。 尝试判断出四个时刻的电流方向。 按照六步提示分步推导出交变电流的大小表达式。 新课讲授 三、电磁振荡的周期和频率 （1） 周期和频率 1.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：1 s内完成的周期性变化的次数。 （3）振荡电路里在不受其他外界条件影响下发生无阻尼振荡时的周期和频率叫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。 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 学生观察实验并总结实验结果 （3） 电磁振动的周期和频率规律 理论分析表明，LC电路的周期T与电感L、电容C的关系是 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。 意：①在一个周期内，振荡电流的方向改变两次； ②电场能（或磁场能）完成两次周期性变化。 例3　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f=，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C=，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。 例4　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。 学生阅读课文，总结电磁振荡电路的.周期和频率的定义 阅读归纳电磁振荡电路关系，并解释各个物理量的关系。 课 堂 练 习 1.（2025-2026·河北石家庄高二下期中）如图甲所示为LC电磁振荡电路，不计回路电阻及电磁辐射，从0时刻开始，电容器极板间电压Uab与时间t的图像如图乙所示，已知线圈的自感系数H，取，下列说法正确的是(　　) A.s，电路中的电场能转化为磁场能 B.电容器的电容为F C.s时刻穿过线圈的磁通量最大 D.s时穿过线圈的磁通量变化率最大 【答案】B 【解析】由图乙可知，1×10⁻⁸~2×10⁻⁸s内，电容器两极板间电压增大，说明电容器正在充电。充电过程中，电路中的磁场能转化为电场能，A错误；由图乙可知，振荡周期T=4×10⁻⁸s，由可得，电容，B正确；时，电容器两极板间电压最大，表示充电刚结束，此时电路中的电流为零，因此穿过线圈的磁通量为零，C错误；时，电容器两极间的电压为零，是放电刚结束的时刻，故电流最大，磁通量最大，磁通量的变化率最小，D错误。故选B。 2.（2025-2026·陕西高二期末）如图甲所示的LC电路中，保持L不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A.图甲时刻回路中的磁场能正在变小 B.曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的2倍 C.曲线2对应的电容器所带最大电荷量与曲线1对应的电容器所带的最大电荷量相等 D.曲线2对应的电流最大时，曲线1对应的电流也一定最大 【答案】D 【解析】由题中图甲中对线圈应用安培定则可知，电流从电容器的上极板流出，可知电容器正在放电，电场能转化为磁场能，则回路中的磁场能正在变大，故A错误；由题中图乙可知，曲线2的振荡周期为曲线1的2倍，由振荡周期公式，可知曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的4倍，故B错误；根据电容的定义式，可得，由于改变电容器的电容前后电容器两端的最大电压相同，且曲线2对应的电容为曲线1对应的电容的4倍，可知曲线2对应的电容器所带最大电荷量是曲线1对应的电容器所带最大电荷量的4倍，故C错误；曲线2对应的电流最大时，电容器两端的电压为0，由图乙可知此时曲线1对应的电容器两端的电压也为0，即曲线1对应的电流也最大，故D正确。故选D。 3.（2025-2026·江苏镇江高二下期末）如图为某LC振荡电路的电流随时间变化的图像，已知时刻，回路中电容器的板带正电。下列说法正确的是（  ） A.段时间内，回路的磁场能不断减小，电容器处于充电过程 B.段时间内，由于线圈的阻碍作用回路中电流减小 C.段时间内，电容器两端电压不断增大 D.段时间内，回路的电场能不断增大，板带正电 【答案】D 【解析】Oa段：电流正方向增大，电容器放电，电场能转化为磁场能，因此磁场能不断增大，电容器放电（而非充电），A错误；段电流大小不断减小，是因为电容器已反向充电，电容器中的电场逐渐增强并阻碍原方向电流；线圈的自感作用总是阻碍电流的变化，此段应阻碍电流减小，B错误；段电流反向且大小不断增大，电容器从反向充满电状态开始放电，电场能逐渐转化为磁场能，此过程中电容器两端电压大小不断减小，C错误；段电流反向且大小不断减小，线圈中的磁场逐渐减弱，磁场能逐渐转化为电容器中的电场能；此时电容器沿初始极性重新充电，回路的电场能不断增大，到时电容器恢复到初始带电状态，M板带正电，D正确。故选D。 4.（2025-2026·广东高二期末）话筒（又称传声器、麦克风）是一种将声波转换为电信号的器件，它可以通过振膜接收声波振动，利用电磁感应（动圈式）或电容变化（电容式）将声波转换为电信号。电容式话筒含有电容式传感器，如图所示。导电性振动膜片与固定电极构成一个电容器，当振动膜片在声压的作用下运动时，两个电极间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就转变为电信号。无线话筒是通过无线电波来传输音频信号的拾音设备，无线话筒的发射机将声音转换为音频电信号，经过内部电路的处理后，将包含音频信息的无线电波发射到周围的空间。接收机接收到无线电波，经过内部电路的处理，提取出音频信号，并通过输出信号线送到扩声系统中。 上图所示电容式传感器中的振动膜片向左运动时，下列说法正确的是（　　） A.振动膜片是传感器中的敏感元件，感受声音信号的变化 B.电容器电容减小 C.电容器两极板间的场强增大 D.电阻上电流方向自左向右 【答案】ABD 【解析】声音信号的本质是空气的振动，当声音传播到振动膜片时，膜片会随声音信号的频率、振幅做同步振动，进而改变电容器的极板间距，符合敏感元件的功能，故A正确；当振动膜片向左运动时，电容器的极板间距变大，根据，可知电容变小，故B正确；由于电容器两端电压等于电源电压不变，根据，可知当电容变小时，所带电荷量减少，电阻上电流方向自左向右，故D正确；当极板间距变大时，由，可知电容器两极板间的场强减小，故C错误。故选ABD。 5.（2025-2026·广东深圳高二下期末）理想的LC振荡回路中电流i随时间t的变化关系如图所示，则下列说法正确的是(  ) A.时刻，电容器的带电量最大 B.时刻，电路中的磁场能量最大 C.从时刻到时刻电路中的电场能不断增大 D.从时刻到时刻，电容器的带电量不断增大 【答案】BD 【解析】根据图有时刻，电路中电流最大，所以电容器的带电量最小，A错误；时刻，电路中电流最大，所以电容器带电量最小，磁场能量最大，B正确；从时刻到时，电路中电流先变小后变大，所以电场能先变大后减小，C错误；从时刻到时刻，电路中电流逐渐减小，所以电容器的电量不断增大，D正确。故选BD。 板 书设 计 课 堂小 结 作 业布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学反 思 本节课是选择性必修二《电磁振荡》的新授课，在教学设计上我从水波的机械振动现象进行课堂导入，借助机械波与电磁波的类比，引导学生思考产生持续电磁波需要变化的电流，自然引出 LC 振荡电路的探究主题，试图帮助学生建立新旧知识之间的联系。课堂上依托演示实验，通过示波器观察电容器两端电压的振荡波形，让学生直观看到电压周期性变化并且振幅逐步衰减的现象，再逐步拆解 LC 振荡电路充放电完整过程，结合示意图、周期图像开展分析，带领学生梳理电荷量、回路电流、电场能与磁场能的动态变化关系。在实际授课过程中发现，学生对于电容器充放电的规律掌握相对较好，但是容易混淆各个物理量之间同步、反相的变化关系，不少学生可以记住电荷量最大时电流为零这一结论，却不能够结合线圈自感的原理去理解背后的成因，仅仅停留在机械记忆表格和图像的层面，没有真正把自感作用融入电磁振荡的全过程分析当中。在讲解能量转化的时候，部分学生可以分清放电、充电过程中电场能和磁场能的相互转化，但遇到结合电路图判断充电还是放电的习题情境时，很容易出现判断失误，对电流流向、极板电荷量变化、能量转化三者之间的逻辑链条梳理不够连贯。课堂的演示实验受硬件条件的限制，示波器的波形不能让全班同学清晰观察，只有前排学生能够看清实验现象，多数学生只能依靠课本上的波形图进行想象，降低了实验探究环节的教学效果，学生缺少真实的视觉体验，对于阻尼振荡振幅衰减的理解就不够深刻。在例题与变式训练的处理环节，更多聚焦于习题答案的解析，留给学生自主推导、相互讨论的时间略显不足，部分基础薄弱的学生跟不上课堂节奏，只能被动接收结论，没能充分落实科学思维素养的培养。课后我意识到，后续教学可以充分利用动画仿真课件弥补实物演示实验的短板，把 LC 振荡充放电全过程动态投屏展示，将电荷移动、电流方向、线圈磁场、极板电场同步呈现出来，帮助学生建立可视化的物理情景。同时要适度放慢节奏，多给学生留出独立思考表达的机会，不要急于给出总结性结论，引导学生主动结合自感知识去解释每一个阶段物理量变化的内在原因，弱化对表格的死记硬背，强化情景分析能力。另外在教学当中还要进一步联系生活实际，简单介绍电磁振荡在通信、射频技术当中的应用，把课本理论和现实技术结合，进一步激发学生的探究兴趣，更好达成物理观念、科学思维与科学态度责任的多维教学目标。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 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