人教版选修34 电磁振荡 第1课时 教案.docx

14.2 电磁振荡【教学目标】 1、知识与技能：理解lc回路中产生振荡电流的过程掌握分析电磁振荡过程及变化的规律。知道阻尼振荡和无阻尼振荡的区别2、过程与方法：了解物理过程的一般推理方法3、情感态度与价值观：体会动态和暂态的辨证关系【重点难点】1、重点：对振荡电路，振荡电流基本概念的理解和电磁振荡现象的认识电场能和磁场能的转化过程2、难点：lc回路产生电磁振荡是本章本单元的重点，也是难点。【授课内容】引入新课电磁振荡演示实验，简介仪器，电磁振荡示教板，电感l，电容c，另附晶体管振荡器，市售40v干电池，演示操作，先用40v电源给电容c充电，再将开关s拨到g端。提出问题将会发生什么现象？它说明了什么？引导学生见课本图示，参照此图认真阅读课本关于电磁振荡的叙述，以便在头脑中建立起形象的电磁振荡的物理图象。 进行新课一、电磁振荡现象概念总结1、像这样产生的大小和方向交替变化的电流，叫做振荡电流，能产生振荡电流的电路，叫振荡电路，上面的lc回路叫lc振荡电路。2、再将振荡电流信号取出接在示波器上观察波形，就会发现，lc回路里产生的振荡电流跟正弦式电流一样，也是按正弦规律变化的。指出振荡电流实质上就是前边学过的交流电，它也是按正弦规律变化的。二、电磁振荡的产生过程(可结合投影幻灯，启发思考进行分析讲解)给电容充电，如图所示，电容器中储存一定的电场能(e电)电容c放电，如图所示，电场能转化为磁场能c上带电量，电场能(电压)逐渐减小(降低)，电路中的电流、磁场能则逐渐增大，请同学们想一下这样转化的条件是什么？为什么是“逐渐”的？随后指出这是由于电容器的放电作用(两极板上正、负电荷的吸引作用)和电感l中电流变化时产生的自感电动势的“阻碍”作用所至，当c放电完了时，如图所示(电场能为0，00，u0)，磁场能达到最大(与之对应的振荡电流也达到最大im)反向充电过程，如图所示，是磁场能转化为电场能的过程，c放电完了时，由于l的自感作用，电路中移动的电荷不能立即停止运动，仍保持原方向流动，c反向充电，同理则有i减小，磁减小，而电增大(qc，uc也随之增大)，直到磁(i)减为零，电(qc，uc)增为最大电容c再次反向放电过程如图7所示，同理可知电(qc，uc)减小，直到为零，磁(i)增大，直到最大(im)如图8所示，如此下去，回路中就产生了振荡电流。归纳总结像上述情况，电路中的电场能和磁场能(与之对应的电荷q和电流i)做周期性交替变化的现象叫做电磁振荡现象。三、无阻尼振荡和阻尼振荡(1)振荡电路中，若没有能量损耗，则振荡电流的振幅(im)将不变，如图9所示，叫做无阻尼振荡(或等幅振荡)(2)阻尼振荡，任何振荡电路中，总存在能量损耗，使振荡电流i的振幅逐渐减小，如图10所示，这叫做阻尼振荡(或叫减幅振荡)，请同学们想一下，电路损耗的能量哪里去了？如果用振荡器周期性地给振荡电路补充能量，就可以保持等幅振荡，这类似于受迫振动。总结扩展1电磁振荡抽象，过程复杂，难以理解，要抓住问题的本质、关键，即电场能和磁场能交替转化，为便于接受，可借助于以前学过的简谐振动和电磁感应的相关知识，类比分析加深对新知识的准确理论。它们的对应关系见下面表格2同学容易产生误解的地方是：电容(两极板带等量异种电荷，当它放电时正、负电荷正好中和，就没有电荷在电路里往复运动了，哪里还有振荡电流！对于这类问题除强调能量的转化和c、l的作用外，还应从电磁感应的知识，采用图略加分析：当电容c中储存电场能最大时(带电量、场强值最大、电压最高)，电路中电流为零。磁场能为零。随着电容c逐渐放电，电场能电(带电量q，电压u)逐渐减小，而磁场能磁(电流i)将逐渐增大例题如图所示，线圈的自感系数为3 h，在线圈的中间有抽头2，电容器的电容可在300 pf150 pf之间变化，s为转换开关求此回路的最大周期和最大频率解析：根据t2得tmax2 2 s1.88107 s根据f得fmax hz1.06107 hz.答案：1.88107 s1.06107 hz【课堂训练】1在lc振荡电路中，用以下哪种方法可以使振荡频率增大一倍()a自感系数l增大一倍，使平行板电容器两极间距缩小为原来的一半b自感系数l增大一倍，使平行板电容器两极板间距离增大一倍c自感系数l减小一半，使平行板电容器两极板的正对面积增大一倍d自感系数l减小一半，使平行板电容器两极板的正对面积缩小为原来的一半解析：lc电路振荡频率公式f，要提高频率，必须减小l或c，当自感系数l和电容c都减小一半时，可以满足题目要求，所以选项d正确答案：d2如图所示，是某时刻lc振荡电路里振荡电流i的方向，下列对甲、乙、丙、丁回路情况的判断正确的是()a若甲电路中电流i正在增大，则该电路中线圈的自感电动势必定在增大b若乙电路中电流i正在增大，则该电路中电容器里的电场方向必定向下c若丙电路中电流i正在减小，则该电路中线圈周围的磁场必在增强d若丁电路中电流i正在减小，则该电路中电容器极板电荷必是上正下负解析：据振荡电路特点知，若电路中电流正在增大，说明振荡电路正在放电，电容器里的电荷量在减少，电压也在减小，线圈的自感电动势也在减小，反之，若电流正在减小，说明电容器正在充电，各量相应地变化答案：b3如图所示是lc振荡电路某时刻的情况，下列说法正确的是()a电容器正在放电b电容器正在充电c电感线圈中的电流正在增大d电容器两极板间的电场能正在减小解析：由题图中螺线管中的磁感线方向可以判定出此时lc电路正在逆时针充电，选项a错误，选项b正确；电流正在减小，电感线圈中的磁场能正在减弱，两极板间的电场能正在增大，故选项c、d错误答案：b4(多选)在lc回路中电容器两端的电压u随时刻t变化的关系如图所示，则()a在t1时刻，电路中的电流最大b在t2时刻，电路中的磁场能最大c在t2t3的时间里，电路的电场能不断增大d在t3t4的时间里，电容器的带电荷量不断增大 解析：t1时刻电容器两端电压最高时，电路中振荡电流为零，t2时刻电容器两端电压为零，电路中振荡电流最强、磁场能最大，选项a错误，选项b正确在t2至t3的过程中，从图可知，电容器两板电压增大，必有电场能增加，选项c正确而在t3至t4的过程中，电容器两板电压减小，带电荷量同时减少，选项d错误答案：bc5在lc振荡电路中，如已知电容c，并测得电路的固有振荡周期为t，即可求得电感l.为了提高测量精度，需多次改变c值并测得相应的t值现将测得的五组数据标示在以c为横坐标，以t2为纵坐标的坐标纸上，即图中用“”表示的点，如图所示(1)t、l、c的关系为_(2)根据图中给出的数据点做出t2与c的关系图线解析：本题主要考查两点：一是考查能否根据正确的作图规则画出t2c图象(图线应尽量通过或靠近比较多的数据点，不