(一)知识与技能
1.知道振荡电流、振荡电路、LC回路的概念。
2.LC回路中振荡电流的产生过程。
3.知道在电磁振荡过程中,LC回路中的能量转化情况。
4.知道电磁振荡的周期和频率。
(二)过程与方法
通过结合生活中各种相应现象及常识,理解电磁振荡在人们生活中的地位。
(三)情感、态度与价值观
1.体会物理知识在生活中的重要作用,培养勇于探索的精神。
2.培养学生实验探求知识的意识,增强求知欲望。
【重点】电磁振荡过程中电场能与磁场能的相互转化规律。
【教学难点】LC回路振荡过程中电场强度和磁感应强度的相互转化规律。
【教学方法】演示分析法,类比推理法
【教学用具】电感线圈一个(L>500 H,R<500Ω),200μF金属化纸介电容一个,示波器、学生电源各一台,单刀双掷开关一个,LC回路振荡过程模拟课件一份,导线若干
【教学过程】
(一)引入新课
师:上节课我们已经了解了电磁波的发现历程,初步认识了电磁波。在信息技术高速发展的今天,电磁波对我们来说越来越重要。从移动电话到广播电视,从互联网到航空导航,从卫星遥感到宇宙探测,它们的工作和运行都要利用电磁波。可是,电磁波是怎样产生的?它有哪些性质?它是怎样传送信息的?要解决这些问题,我们首先来学习有关电磁振荡的知识。
(二)进行新课
1.电磁振荡的产生
实验演示:(1)出示电路图投影片,照电路图连接电路。
(2)引导学生分析:将S扳到a点,电容器是充电还是放电?上极板带何种电荷?
[学生得出结论]电容器充电,上极板带正电。
(3)提示学生注意观察示波器图象,然后将开关S扳到b点。
[提问学生]你观察到什么信号?
[学生回答]振幅逐渐减小的正弦交流信号。
分析上述电路的主要组成部分,并指出示波器和电源分别用来显示信号波形和充电,板书LC回路定义。
1、LC回路:由自感线圈和电容器组成的电路叫做LC回路。
[演示]多媒体课件演示,从电容器放电瞬间开始,LC回路在振荡过程中,电容器的带电量和极板间场强,自感线圈中的电流和磁感应强度的变化规律,将结果填入表格,板书小标题和表格。
2、LC回路的工作特点(图表和图象)
(1)
工作过程qEiB
放电瞬间qmEm00
放电过程qm→0Em→00→im0→Bm
充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0
放电过程qm→0Em→00→im0→Bm
充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0
其中qm,Em,im,Bm分别表示电量、场强、电流和磁感应强度的最大值。
先将示波器观察到的电流信号绘制成图象,然后根据上表请学生绘制i-t,q-t等图象,板书图象。
(2)放电 充电 放电 充电
分析上述电流的变化特点,板书振荡电流概念。
3、振荡电流、大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流,实际振荡电流的频率很高,是高频正弦交流。
继续分析振荡电流的来源,板书振荡电路概念。
4、振荡电路,能够产生振荡电流的电路叫振荡电路,LC回路是一种简单的振荡电路。
分析上图中各量随时间的变化关系,板书电磁振荡的概念。
5、电磁振荡,振荡电路中的电荷、电流、电场和磁感应强度都发生同期性变化的现象叫电磁振荡,在电磁振荡过程中,电场能和磁场能同时发生周期性变化。
[请学生回答]本节开始观察到的振荡电流的振幅怎样变化?
[学生回答]不断减小。
师:由于电路中存在电阻,电阻消耗电能,转化为内能。另外,电路中的一部分能量还要以电磁波的形式辐射到周围空间中去,所以,振荡电路中能量不断减少,振荡电流的振幅不断减小,最后会停止振荡。
师:怎样才能保持振荡电流的振幅不变呢?
生:可以不断地把能量补充到振荡电路中。
师:在实际电路中,可以用晶体管等电子器件为LC电路补充能量。
2.电磁振荡的周期和频率
师:电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫周期,用T表示。一秒钟完成周期性变化的次数叫频率,用f表示。
(给出上述定义之后,利用设问进行引导。)
[设问]电磁振荡的周期和频率跟哪些因素有关呢?下面就通过实验来研究这个问题。
[出示电路图投影片]
根据电路图连接电路,将L、C调到某一值,然后通过开关S先给电容器充电,再观察振荡周期。
分别改变L、C的值,先后重复上面操作,观察振荡周期是否变化。
通过上面的实验发现,电磁振荡的周期跟电路中的工作元件有关,即与电路的特点有关。
师:理论分析表明, LC回路的周期与自感系数L、电容C的关系是
T=2π
频率:
f=
请学生填出公式中各量对应的单位。
T(s) f(Hz) L(H) C(F)
(三)课堂总结、点评
本节学习了电磁振荡的产生过程,知道了什么是LC回路。在LC回路中,振荡电流、极板上的电量、电场能和磁场能都随时间按正弦规律作周期性变化。
我们还知道了LC回路的振荡周期和频率T=2π ,f= 。
(四)课余作业
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