物理选修人教新课标优化方案电磁振荡

1、第二节电磁振荡第二节电磁振荡课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课标定位课标定位知能优化训练知能优化训练第二节电磁振荡第二节电磁振荡 课标定位课标定位 学习目标：学习目标：1.了解电磁波发现的过程，了解电磁波发现的过程，理解麦克斯韦电磁场理论的基本思想理解麦克斯韦电磁场理论的基本思想 2知道电磁波的形成及电磁波的基本知道电磁波的形成及电磁波的基本特点特点 3理解振荡电流、振荡电路及理解振荡电流、振荡电路及LC电路电路的概念，了解的概念，了解LC回路中振荡电流的产生回路中振荡电流的产生过程过程 4知道知道LC振荡电路中的能量转化情况振荡电路中的能量转化情况，了

2、解电磁振荡的周期与频率，会求，了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率电路的周期与频率 重点难点：重点难点：1.麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论 2电磁振荡的概念及振荡过程中各物电磁振荡的概念及振荡过程中各物理量的变化规律及其周期性理量的变化规律及其周期性课前自主学案课前自主学案一、伟大的预言一、伟大的预言1麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论可定性表述为：论可定性表述为：_的磁场产生电场，的磁场产生电场，_的电场产生磁场的电场

3、产生磁场变化变化变化变化 2麦克斯韦对电磁波的预言麦克斯韦对电磁波的预言(电磁波的电磁波的产生产生) 如果在空间某区域中有如果在空间某区域中有_变化变化的电场，那么它就在空间引起的电场，那么它就在空间引起_变化的磁场；这个变化的磁变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的场又引起新的_的电场的电场于是于是，变化的，变化的_和变化的和变化的_交替交替产生，由近及远地向周围传播，形成产生，由近及远地向周围传播，形成了了_周期性周期性周期性周期性变化变化电场电场磁场磁场电磁波电磁波 二、电磁波二、电磁波 1电磁波中的电场强度与磁感应强电磁波中的电场强度与磁感应强度互相度互相_，而且二者均与波的，而且二者均

4、与波的传播方向传播方向 _，因此电磁波是，因此电磁波是_ 2电磁波的速度等于电磁波的速度等于_，光的，光的本质是本质是_ 三、赫兹的电火花三、赫兹的电火花 1赫兹利用如图赫兹利用如图1411的实验装的实验装置，证实了置，证实了_的存在的存在垂直垂直垂直垂直横波横波光速光速电磁波电磁波电磁波电磁波图图1411 2赫兹的其他实验成果：赫兹通过一赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列的实验，观察到了电磁波的反射系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象，并、折射、干涉、衍射和偏振现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的与光相同的_，证实了麦克斯

5、，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论韦关于光的电磁理论 四、电磁振荡的产生四、电磁振荡的产生 1振荡电流和振荡电路振荡电流和振荡电路 (1)振荡电流：大小和振荡电流：大小和_都做周都做周期性迅速变化的电流期性迅速变化的电流 (2)振荡电路：产生振荡电路：产生_的电路的电路最简单的振荡电路为最简单的振荡电路为LC振荡电路振荡电路速度速度方向方向振荡电流振荡电流 2电磁振荡的过程电磁振荡的过程 放电过程：由于线圈的自感作用，放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷板上的电荷 _，电容器里的电场逐渐，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，

6、电场减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为能逐渐转化为_，振荡电，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能最大，电场能全部转化为磁场能逐渐减少逐渐减少磁场能磁场能 充电过程：电容器放电完毕后，由于充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持线圈的自感作用，电流保持_逐渐减小，电容器将逐渐减小，电容器将进行进行_，线圈的磁场逐渐减，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁减小，充电完毕，电流减

7、小为零，磁场能全部转化为电场能场能全部转化为电场能 此后，这样充电和放电的过程反复进此后，这样充电和放电的过程反复进行下去行下去原来的方向原来的方向反向充电反向充电 3电磁振荡的实质电磁振荡的实质 在电磁振荡过程中，电容器极板上的电在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量，电路中的电流，与振荡电流相联荷量，电路中的电流，与振荡电流相联系的电场和磁场都在系的电场和磁场都在_，电场能和磁场能周期性的电场能和磁场能周期性的_ 五、电磁振荡的周期和频率五、电磁振荡的周期和频率 1周期周期T：电磁振荡完成一次：电磁振荡完成一次_需要的时间需要的时间 2频率频率f：1 s内完成的周期性变化的内完成的周期性变

8、化的_周期性的变化周期性的变化转化转化周期性变化周期性变化次数次数核心要点突破核心要点突破一、对麦克斯韦电磁场理论的理解一、对麦克斯韦电磁场理论的理解在在19世纪世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在系年代，英国物理学家麦克斯韦在系统总结前人研究电磁规律成果的基础上，建立统总结前人研究电磁规律成果的基础上，建立了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在1电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场场 实验基础：实验装置如图实验基础：实验装置如图1412所示所示当穿过螺线管的磁场随时间变化时，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的

9、线圈中产生了感应电流，使灯泡上面的线圈中产生了感应电流，使灯泡发光发光 麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生了电场，正是这种电场在线圈中引起了了电场，正是这种电场在线圈中引起了感应电流感应电流 如图如图1413甲图所示，麦克斯韦认为甲图所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场是一种普遍在变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，跟闭合电路存在的现象，跟闭合电路(导体环导体环)是否是否存在无关，导体环的作用只是用来显示存在无关，导体环的作用只是用来显示电流的存在电流的存在图图1412 2电磁场理论的核心之二：变化的电场电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场产

10、生磁场 麦克斯韦认为：由电现象和磁现象的相麦克斯韦认为：由电现象和磁现象的相似性和变化的磁场能产生电场的观点，似性和变化的磁场能产生电场的观点，认为变化的电场就像导线中的电流一样认为变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，会在空间产生磁场 根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场如图围也要产生磁场如图1413乙所示乙所示图图1413 3对麦克斯韦电磁场理论的理解对麦克斯韦电磁场理论的理解恒定的电场不产生磁场恒

11、定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡磁场产生同频率的振荡电场振荡电场 4.对电磁场的理解对电磁场的理解 (1)电磁场的产生电磁场的产生 如果在空间某区域有周期性变化的电如果在空间某区域

12、有周期性变化的电场，那么这个变化的电场在它周围空场，那么这个变化的电场在它周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化间产生周期性变化的磁场；这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场性变化的电场变化的电场和磁场变化的电场和磁场相互联系，形成了不可分割的统一体相互联系，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场，这就是电磁场 (2)电磁场与静电场、静磁场的比较电磁场与静电场、静磁场的比较 三者可以在某空间混合存在，但由静电三者可以在某空间混合存在，但由静电场和静磁场混合的空间不属于电磁场场和静磁场混合的空间不属于电磁场电磁场是电场、磁场相互激发，相互耦电磁场是电场

13、、磁场相互激发，相互耦连形成的统一体电磁场由近及远传播连形成的统一体电磁场由近及远传播，形成电磁波，如图，形成电磁波，如图1414所示所示图图1414 特别提醒：特别提醒：(1)变化的磁场周围产生变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关合电路是否存在无关 (2)在变化的磁场中所产生的电场的在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的，而静电场中的电场电场线是闭合的，而静电场中的电场线是不闭合的线是不闭合的 即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀) 1根据麦克斯韦电磁场理论，下列说根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是法

14、正确的是() A在电场的周围空间，一定存在着和在电场的周围空间，一定存在着和它联系着的磁场它联系着的磁场 B在变化的电场周围空间，一定存在在变化的电场周围空间，一定存在着和它联系着的磁场着和它联系着的磁场 C恒定电流在其周围不产生磁场恒定电流在其周围不产生磁场 D恒定电流周围存在着稳定的磁场恒定电流周围存在着稳定的磁场 解析：解析：选选BD.电场按其是否随时间变化电场按其是否随时间变化分为稳定电场分为稳定电场(静电场静电场)和变化电场和变化电场(如如运动电荷形成的电场运动电荷形成的电场)，稳定电场不产，稳定电场不产生磁场，只有变化的电场周围空间才生磁场，只有变化的电场周围空间才存在对应磁场，故

15、存在对应磁场，故B对，对，A错；恒定电错；恒定电流周围存在稳定磁场，磁场的方向可流周围存在稳定磁场，磁场的方向可由安培定则判断，由安培定则判断，D对，对，C错错 二、电磁振荡中电流二、电磁振荡中电流i、极板间的电压、极板间的电压u、极板上的电量、极板上的电量q、电场能和磁场能之、电场能和磁场能之间的对应关系间的对应关系图图1415 1如图如图1415所示，同步同变关系所示，同步同变关系 在在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电量，电容器上的物理量：电量q、电场强、电场强度度E、电场能、电场能EE是同步变化的，即：是同步变化的，即： qEEE(或或q

16、EEE) 振荡线圈上的物理量：振荡电流振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁、磁感应强度感应强度B、磁场能、磁场能EB也是同步变化的也是同步变化的，即：，即： iBEB(或或iBEB) 即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀) 2在在LC振荡电路中，下列哪个说法振荡电路中，下列哪个说法是错误的是错误的() A电容器开始放电时，电路中电流电容器开始放电时，电路中电流最大最大 B电路中电流最大时，电路中的电电路中电流最大时，电路中的电场能最小场能最小 C电容器放电结束时，电路中的电电容器放电结束时，电路中的电流最大流最大 D电容器反向充电开始时，电路中电容器反向充电开始时，电路中的磁场

17、能最大的磁场能最大 解析：解析：选选A.在电容器放电过程中，电流由在电容器放电过程中，电流由零逐渐增大，线圈中产生的自感电动势虽零逐渐增大，线圈中产生的自感电动势虽然和电流方向相反，要阻碍电流的增大，然和电流方向相反，要阻碍电流的增大，但不能阻止电流的增大因此尽管随着放但不能阻止电流的增大因此尽管随着放电过程的进行，加在线圈两端的电压不断电过程的进行，加在线圈两端的电压不断减小，但是线圈中的电流却不断增大，直减小，但是线圈中的电流却不断增大，直至放电结束，线圈两端电压减小为零，电至放电结束，线圈两端电压减小为零，电流增为最大从能量转化的角度更容易理流增为最大从能量转化的角度更容易理解其大小变化

18、的关系：在电容器放电过程解其大小变化的关系：在电容器放电过程中，电容器电荷量逐渐减小，磁场能逐渐中，电容器电荷量逐渐减小，磁场能逐渐增大，磁场逐渐增强，这只有电流逐渐增增大，磁场逐渐增强，这只有电流逐渐增大才能实现直至放电结束，电容器电荷大才能实现直至放电结束，电容器电荷量为零，电场能全部转化为磁场能，电流量为零，电场能全部转化为磁场能，电流达到最大由上述分析可知，答案为达到最大由上述分析可知，答案为A.课堂互动讲练课堂互动讲练对麦克斯韦电磁场理论的理解对麦克斯韦电磁场理论的理解关于电磁场理论，下列说法中正确的是关于电磁场理论，下列说法中正确的是()A在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定在电场

19、周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场产生电场B在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场变化的磁场周围一定产生变化的电场C均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场磁场D周期性变化的电场周围一定产生周期性变周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场化的磁场 【精讲精析精讲精析】根据麦克斯韦的电磁场根据麦克斯韦的电磁场理论，只有变化的电场才产生磁场，均理论，只有变化的电场才产生磁场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀匀变化的电场产生恒定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场变化的电场产生变化的磁

20、场 【答案答案】D 【方法总结方法总结】麦克斯韦的电磁场理论麦克斯韦的电磁场理论关键是理解掌握四个关键词：关键是理解掌握四个关键词：“恒定的恒定的”、“均匀变化的均匀变化的”、“非均匀变化的非均匀变化的”、“周期性变化的周期性变化的”，这些都是对时，这些都是对时间来说的，是时间的函数间来说的，是时间的函数 变式训练变式训练1如图如图1416所示的四种电所示的四种电场中，哪一种能产生电磁波场中，哪一种能产生电磁波()图图1416 解析：解析：选选D.由麦克斯韦电磁场理论，当由麦克斯韦电磁场理论，当空间出现恒定的电场时空间出现恒定的电场时(如如A图图)，由于它，由于它不激发磁场，故无电磁波产生；当

21、出现不激发磁场，故无电磁波产生；当出现均匀变化的电场均匀变化的电场(如如B图、图、C图时图时)，会激，会激发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处发出磁场，但磁场恒定，不会在较远处激发出电场，故也不会产生电磁波；只激发出电场，故也不会产生电磁波；只有周期性变化的电场有周期性变化的电场(如如D图图)，才会激发，才会激发出周期性变化的磁场，它又激发出周期出周期性变化的磁场，它又激发出周期性变化的电场性变化的电场如此不断激发，便会如此不断激发，便会形成电磁波，故形成电磁波，故D正确正确一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动，如图面内做匀速圆周运动，如图1

22、417所示当所示当磁感应强度均匀增大时，此粒子的磁感应强度均匀增大时，此粒子的()A动能不变动能不变 B动能增大动能增大C动能减小动能减小 D以上情况都可能以上情况都可能感应电场方向的判定感应电场方向的判定图图1417 【自主解答自主解答】当磁场均匀增加时，当磁场均匀增加时，根据麦克斯韦电磁场理论，将产生一根据麦克斯韦电磁场理论，将产生一恒定的电场，带电粒子将受一电场力恒定的电场，带电粒子将受一电场力作用，该力对带电粒子做正功，所以作用，该力对带电粒子做正功，所以粒子的动能将增大，选项粒子的动能将增大，选项B正确正确 【答案答案】B 【方法总结方法总结】(1)变化的磁场产生的变化的磁场产生的电

23、场叫感应电场，它的电场线是闭合电场叫感应电场，它的电场线是闭合的，其方向可用楞次定律判定的，其方向可用楞次定律判定 (2)虽然磁场对运动电荷的洛伦兹力永虽然磁场对运动电荷的洛伦兹力永不做功，但感应电场对电荷有电场力不做功，但感应电场对电荷有电场力的作用，要对电荷做功的作用，要对电荷做功 变式训练变式训练2某空间出现了如图某空间出现了如图1418所示的一组闭合的电场线，这可能所示的一组闭合的电场线，这可能是是() A沿沿AB方向磁场在迅速减弱方向磁场在迅速减弱 B沿沿AB方向磁场在迅速增强方向磁场在迅速增强 C沿沿BA方向磁场在迅速增强方向磁场在迅速增强 D沿沿BA方向磁场在迅速减弱方向磁场在迅

24、速减弱 解析：解析：选选AC.根据电磁感应根据电磁感应 理论，闭合回路中磁通量变理论，闭合回路中磁通量变 化时，使闭合电路产生感应化时，使闭合电路产生感应 电流，该电流可用楞次定律电流，该电流可用楞次定律 判断，其中感应电流的方向判断，其中感应电流的方向 和电场线方向一致和电场线方向一致图图1418(2011年北京海淀区高二检测年北京海淀区高二检测)关于电磁场和电磁波，下列叙述中正关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是确的是() A恒定的电场能够产生电磁波恒定的电场能够产生电磁波 B电磁波的传播需要介质电磁波的传播需要介质 C电磁波从一种介质进入另一种介质电磁波从一种介质进入另一种介质，频率不

25、变，频率不变 D电磁波在传播过程中也传递了能量电磁波在传播过程中也传递了能量对电磁波特性的认识对电磁波特性的认识 【精讲精析精讲精析】由麦克斯韦电磁场理论由麦克斯韦电磁场理论可知，只有非均匀变化的电场、磁场能可知，只有非均匀变化的电场、磁场能产生电磁波，产生电磁波，A错；电磁波的传播不需错；电磁波的传播不需要介质，要介质，B错；电磁波与机械波一样，错；电磁波与机械波一样，在传播过程中频率不变，在传播过程中频率不变，C正确；电磁正确；电磁波传播电磁振荡的运动形式和能量，波传播电磁振荡的运动形式和能量，D对对 【答案答案】CD 变式训练变式训练3下列关于电磁波的说法正确的下列关于电磁波的说法正确的

26、是是() A电磁波必须依赖介质传播电磁波必须依赖介质传播 B电磁波可以发生衍射现象电磁波可以发生衍射现象 C电磁波不会发生偏振现象电磁波不会发生偏振现象 D电磁波无法携带信息传播电磁波无法携带信息传播 解析：解析：选选B.电磁波具有波的共性，可以发电磁波具有波的共性，可以发生衍射现象，故生衍射现象，故B正确电磁波是横波，能正确电磁波是横波，能发生偏振现象，故发生偏振现象，故C错电磁波能携带信息错电磁波能携带信息传播，且传播不依赖介质，在真空中也可传播，且传播不依赖介质，在真空中也可以传播，故以传播，故A、D错错 在在LC振荡电路中，线圈的自感系振荡电路中，线圈的自感系数数L2.5 mH，电容，电容C4 F. (1)该回路的周期多大