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2019-2020年高中物理 3.1 電磁振蕩教案 教科版選修3-4 一、 學習電磁振蕩和電磁波的重要性。 1 K 2 ε C L G 二、 新課內(nèi)容： 1、實驗右圖所示。將電鍵K扳到1，給電容器充電，然后 將電鍵扳到2，此時可以見到G表的指針來回擺動。 2、總結：能產(chǎn)生大小和方向都都作周期發(fā)生變化的電流叫 振蕩電流。能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。 其中最簡單的振蕩電路叫LC回路。 3、振蕩電流是一種交變電流，是一種頻率很高的交變電流，它無法用線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生，只能是由振蕩電路產(chǎn)生。 4、那么振蕩電路中的交變電流有一些什么樣的性質(zhì)： — 甲 乙 丙 丁 戊 （1）介紹振蕩電路中交變電流的一些重要性質(zhì)： 對應的電流圖像 i 0 T t 對應電容器所帶的電量q q 0 T t （2）電路分析： 甲圖： 電場能達到最大，磁場能為零，電路感應電流i=0 甲→乙： 電場能↓，磁場能↑，電路中電流i↑，電路中電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，叫放電過程。 乙圖： 磁場能達到最大，電場能為零，電路中電流I達到最大。 乙→丙： 電場能↑，磁場能↓，電路中電流i↓，電路中電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，叫充電過程。 丙圖： 電場能達到最大（與甲圖的電場反向），磁場能為零，電路中電流為零。 丙→?。?電場能↓，磁場能↑，電路中電流i↑，電路中電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，叫放電過程。 丁圖： 磁場能達到最大，電場能為零，回路中電流達到最大（方向與原方向相反）， 丁→戊：電場能↑，磁場能↓，電路中電流i↓，電路中電場能向磁場能轉(zhuǎn)化，叫充電過程。 戊與甲是重合的，從而振蕩電路完成了一個周期。 綜述： ① 充電完畢（充電開始）：電場能達到最大，磁場能為零，回路中感應電流i=0。 ② 放電完畢（放電開始）：電場能為零，磁場能達到最大，回路中感應電流達到最大。 ③ 充電過程：電場能在增加，磁場能在減小，回路中電流在減小，電容器上電量在增加。從能量看：磁場能在向電場能轉(zhuǎn)化。 ④ 放電過程：電場能在減少，磁場能在增加，回路中電流在增加，電容器上的電量在減少。從能量看：電場能在向磁場能轉(zhuǎn)化。 B a b C 歸納：在振蕩電路中產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷，通過線圈的電流，以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場和電場都發(fā)生周期性變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。 例題1、在LC振蕩電路中，某時刻若磁場B正在增加， 則電容器處于____放___電狀態(tài), 電流方向為____a→b ____, 電場能正在__減小___, 磁場能正在____增加____, 能量轉(zhuǎn)變狀態(tài)為___電場能正在向磁場能轉(zhuǎn)化____, i t 0 t1 t0 t2 t3 t4 電容器上板帶___正___電。 例題2、在LC的回路中，電流i——t的關系如圖所示， ①若規(guī)定逆時針方向為電流的正方向，說明t0時刻電路中 能量變化情況，及電場能、磁場能、充放電等情況。 ②（ACD）下列分析情況正確的是： A、 t1時刻電路的磁場能正在減小。 B、t1→t2時間電路中的電量正在不斷減少。 C、t2→t3時間電容器正在充電。 D、t4時刻電容中的電場能最小。 例題3、在LC振蕩電路中，當電容器放電完畢瞬間，電路中的電流為___最大____, 線圈兩端的電壓為__零____ 例題4、在LC回路中，當振蕩電流為零時，則電容器開始___放電_____, 電容器的電量將____減少____, 電容器中的___電場能__達到最大, __磁場能__為零。 5、阻尼振蕩與無阻尼振蕩。 （1）阻尼振蕩：在振蕩電路中由于能量被逐漸消耗，振蕩電路中的電流要逐漸減小，直到最后停下來。 （2）無阻尼振蕩：在電磁振蕩的電路中，如果沒有能量損失，振蕩應該永遠地持續(xù)下去， 電路中振蕩電流的振幅應該永遠保持不變，這種振蕩叫無阻尼振蕩 l LC回路與簡諧振動的類比 LC回路 簡諧振動 1） 給電容器充電 1）外力把m拉離平衡位置做功 2） 電容C 2）彈性系數(shù)k（或單擺的l） 3） 電感L（相當于慣性） 3）振動質(zhì)量m（慣性） 4） 電荷Q 4）位移X 5） 電流I 5）速度V 6） 電場能E電 6）勢能Ep 7） 磁場能E磁 7）動能Ek 教學流程圖： 總結出振蕩電路和振蕩電流的定義。 分析振蕩電流的產(chǎn)生過程（分析Q和I的變化和關系；分析 E電和E磁之間的轉(zhuǎn)化） 總結分析電路的依據(jù) 概括出無阻尼振蕩和阻尼振蕩的兩個概念 將LC回路與簡諧振動進行類比 做練習以鞏固所學知識 演示LC電磁振蕩的現(xiàn)象，引導學生觀察電流的變化和特點 通過舉例引入新課