高中物理:3.1《电磁波的产生》教案(鲁科版选修3-4)
第一节电磁波的产生教案 三维教学目标 1、知识与技能 (1) 了解电磁振荡产生的过程。 (2) 了解赫兹实验及其意义。 (3) 了解开放电路和实际发射电磁波的过程。 2、过程与方法 (1) 通过对赫兹实验的过程与分析和阅读“资料活页”,体会解决问题,应抓住关键,并善于类 推和联想。 (2) 通过“讨论与交流”,学会及时应用所学知识解释相关问题。 3、情感、态度与价值观 教学重点:电磁波的产生 教学难点:赫兹实验及应用所学知识解释相关问题。 教学方法:实验法、讨论与交流法 (一) 引入 学习电磁振荡和电磁波的重要性。 无线电广播是利用电磁波传播的,电视广播也是利用电磁波传播的,导弹,人造地球卫 星的控制以及宇宙飞船跟地面的通信联系都是利用电磁波。那么,电磁波是什么呢?它是怎 样产生的,有些什么性质以及怎样利用它来传递各种信号呢?这一章就要研究这些问题。要 了解电磁波,首先就要了解什么是电磁振荡,我们就从电磁振荡开始学习。 (二) 新课教学 1、实验:将电键K扳到1,给电容器充电,然后将电键扳到2,此时可以见到G表的指针来 回摆动。 2、总结:能产生大小和方向都都作周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路 叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 3、振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流,它无法用线圈在磁场中转动产生, 只能是由振荡电路产生。 4、那么振荡电路中的交变电流有一些什么样的性质: (1)介绍振荡电路中交变电流的一些重要性质: 对应的电流图像: 对应电容器所带的电量: (2)电路分析: 甲图:电场能达到最大,磁场能为零, 电路感应电流i=0 叫放电过 乙图:磁场能达到最大, 电场能为零,电路中电流I达到最大。 甲一乙:电场能J ,磁场能f ,电路中电流i f ,电路中电场能向磁场能转化, 程。 叫充电过 乙一丙:电场能f ,磁场能I ,电路中电流il,电路中电场能向磁场能转化, 程。 丙图:电场能达到最大(与甲图的电场反向),磁场能为零,电路中电流为零。 丙一丁:电场能J ,磁场能f ,电路中电流if,电路中电场能向磁场能转化,叫放电过 程。 丁图:磁场能达到最大,电场能为零,回路中电流达到最大(方向与原方向相反), 丁一戊:电场能f ,磁场能I ,电路中电流il,电路中电场能向磁场能转化,叫充电过 程。 戊与甲是重合的,从而振荡电路完成了一个周期。 综述: 第一、充电完毕(充电开始):电场能达到最大,磁场能为零,回路中感应电流i=0。 第二、放电完毕(放电开始):电场能为零,磁场能达到最大,回路中感应电流达到最大。 第三、充电过程:电场能在增加,磁场能在减小,回路中电流在减小,电容器上电量在 增加。从能量看:磁场能在向电场能转化。 第四、放电过程:电场能在减少,磁场能在增加,回路中电流在增加,电容器上的电量 在减少。从能量看:电场能在向磁场能转化。 归纳:在振荡电路中产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流,以及 跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化,这种现象叫电磁振荡。 例题1、在LC振荡电路中,某时刻若磁场B正在增加,则电容器处于(放)电状态, 电场 能正在(减小)磁场能正在(增加)能量转变状态为(电场能正在向磁场能转化)电容器 上板带(正)电。 例题2、在LC的回路中,电流i——t的关系如图所示,①若规定逆时针方向为电流的正方向, 说明t。时刻电路中能量变化情况,及电场能、磁场能、充放电等情况。②下列分析情况正确 的是:(D) A、b时刻电路的磁场能正在减小。B、ti—b时间电路中的电量正在不断减少。 C、L-ts时间电容器正在充电。D、t」时刻电容中的电场能最大。 5、阻尼振荡与无阻尼振荡。 (1) 阻尼振荡:在振荡电路中由于能量被逐渐消耗,振荡电路中的电流要逐渐减小,直到最 后停下来。 (2) 无阻尼振荡:在电磁振荡的电路中,如果没有能量损失,振荡应该永远地持续下去,电 路中振荡电流的振幅应该永远保持不变,这种振荡叫无阻尼振荡。 6、麦克斯韦的预言 研究了电现象和磁现象,他预言:既然变化的磁场能产生电场,那么变化的电场也能产 生磁场。 7、分析: ① 恒定的电场周围无磁场,恒定的磁场周围无电场。 ② 均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。 ③ 周期性变化的电场周围存在同周期的磁场,周期性变化的磁场在周围产生同周期的电 场。 8、电磁场的形成:变化的电场和变化的磁场是相互联系着的一个不可分割的统一体,这就是 电磁场。 麦克斯韦预言:这种电磁场由发生区域向无限远处的空间传播就形成了电磁波。且在真 空中电磁波的传播速度跟光速相等。 麦克斯韦的预言最后由物理学家赫兹证实了电磁波的存在,并进一步分析电磁波在真空 中的传播速度为C=3.00X10 m/s电磁波的波长由V=Af得到:f=C/X