鲁教版高中物理选修3-4说课电磁振荡说课教案

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《电磁振荡》说课稿
各位老师：下午好
今天我说课的内容是山东版普通高中课程标准试验教科书物理（选修3—4）第三章第一节电磁波的产生。
一、说教材
本节内容是山东版普通高中课程标准试验教科书物理（选修3—4）第三章第一节，该节内容是本章的重点内容，而且综合运用了电场和磁场的性质，以及电磁感应现象，学习本章不仅复习了前面的知识，而且在此基础上还会为电磁波的产生、传播的学习打好了基础.
二、说学情
所面对的学生是高二年级的学生，他们在高二上学期已经学习了电场和磁场的一些的性质，也学习过电磁感应现象，但是所学知识放置很久，所以在这里首先要求我们首先要复习以前的知识；另外作为高二年级的理科班的学生他们已经有了一定程度的分析问题的能力，但是对知识点的总结能力还需加强，所以我们不仅要继续训练他们的分析问题的能力，还需要指导学生该如何总结知识点。
三、说教法、学法
重在指导学生根据所学的知识总结知识的能力，所以在教学中采取了类比教学的方法，另外也很重视对引导学生对知识的总结，采用了明显的列表总结的方法。在教学中也采用了实验的方法来引导学生从实验中得出结论。同时学生在学习的过程中自主地根据实验股权安插到的实验现象得出结论，且在学习新知识点时也注意新旧知识间的相互联系，学会自主构建知识结构，培养了学生观察和总结知识的能力.
四、教学目标
从知识与技能方面：1．知道电容器的充、放电作用及电感阻碍电流变化作用
2．会分析振荡电流变化过程
从过程与方法方面：通过观察演示实验，概括出电磁振荡等概念，培养学生的观察能力、类比推理能力，以及理解和概括能力．
从情感态度与价值观方面： 1．通过教师设置情景和热情引导，鼓励学生敢于探索、敢于提问、勇于创新。
五、教学重难点
1．先通过观察演示实验，总结得到几个基本概念：振荡电路，振荡电流，电磁振荡现象等．这部分知识，基本概念很抽象，研究对象多是看不见摸不着的电磁场及其运动，理解起来也较为困难，所以做好演示实验是关键，再辅以类比推理和生动的比喻、描述，能增强可接受性．
2．LC回路产生电磁振荡是本章本单元的重点，也是难点．电磁振荡产生的物理过程较为抽象，所以重点应放在电路中电场能和磁场能的相互转化上；分析指出何时电场能转化为磁场能，何时磁场能转化为电场能；何时电场能最大，何时磁场能最大．与之对应的也要指出电路里电流何时最大，何时为零．
其次还要明确电场能和磁场能相互转化的条件是电感线圈的自感电动势的作用和电容器的充放电作用．为了增强可理解性，此处可借助于单摆或弹簧振子的简谐运动来类比、形容电磁振荡过程中能量的转化情况．
六、教具
LC振荡电路演示仪、学生电源、灵敏电流计、导线若干
七、教学过程
（一）、引入新课：
师：电磁波与现代的科技以及人类的生活密切关系。无线电广播、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息和跟地面的联系都要利用电磁波，电磁波对我们来说更是越来越重要。那么电磁波到底是什么？为什么它具有那么大的威力？它有哪些性质？它又是怎么产生与传播的呢？
这一节课我们就先来研究电磁波是怎么产生的。
（二）、新课教学：
师：在前面的几个章节中，我们学习了机械波，那么机械波的产生需要什么条件呢？
生：要有机械振动作为波源，并且在传播的过程中还要有介质的作用。
师：从这里我们看到机械振动形成了机械波；类似的电磁振荡能够产生电磁波，那么要想知道电磁波是怎么产生的，首先我们要知道什么是电磁振荡？下面我们先来做一个试验：
1、电磁振荡：
（1）观察演示实验．
介绍仪器：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（可延长电流表指针往复摆动时间，达十几次以上）．连接成如图所示电路．

演示操作：用6V电源给电容C充电，若将开关S拨到a端．
师：将会发生什么现象？它说明了什么？
引导启发同学边看边想，电流表G指针为什么摆动？往复摆动说明通过G的电流有什么特点？
在同学回答的基础上，总结得出几个概念：
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．
上述实验中，为什么电流表G指针往复摆动的幅度越来越小？如果LC回路中无电阻，也没有其它形式的能量损失，则电流表的指针将一直摆动下去，可是实际中总有能量损失，要维持LC回路中一直有振荡电流，可借助于一种晶体管振荡器，不断地补充能量．然后接上振荡器，再观察现象：最后，再将振荡电流信号取出，接在示波器上观察波形后，指出振荡电流是一种什么性质的电流？有何特点？它是怎样产生的？总结指出，振荡电流实质上就是前边学过的交流电，它也按正弦规律变化。下面研究它的产生过程：
2、电磁振荡的产生过程：
师：我们先来分析LC振荡电路中各用电器的作用：指导学生回答,

从实验中我们可以看到产生的变化电流，这主要是线圈的自感作用，那么要把线圈换成了一个直流电阻又会看到什么现象？引导学生分析电容器的充放电过程，得出电流计的指针将会偏转一次就变为零，不再变化。从而更突出线圈的作用。
师：电场具有电场能，相应的磁场也具有磁场能。那么电场能和磁场能都和哪些因素有关？指导学生分析总结：
(1) 与电场能有关的因素：电场能电场线密度电场强度E 电容器极板间电压u 电容器带电量q
(2) 与磁场能有关的因素：磁场能磁感线密度磁感强度B 线圈中电流 i

师：下面我们来具体分析振荡电流产生的过程：（启发学生思考进行分析讲解）
⑴ 、给电容C充电，电容器中储存一定的电场能（E电）

⑵、电容C放电，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C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，电场能为零，QC=0，UC=0 ，磁场能达到最大（与之对应的振荡电流也达到最大Im）．

⑶、反向充电过程，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，经C反向充电，同理则有i减小，E磁减小，而E电增大（QC，UC也随之增大）．直到E磁（i）减为零，E电（QC，UC）增为最大，

⑷、电容C再次反向放电过程，同理可知E电（QC，UC）减小，直到为零，E磁（i）增大，直到最大（Im）

⑸、电容器又开始充电，则有i减小，E磁减小，而E电增大（QC，UC也随之增大）．直到E磁（i）减为零，E电（QC，UC）增为最大。

综合上面的分析指导学生分析出整个过程中能量的转换关系：

得出：电磁振荡产生的过程特点：
（1）两个特殊的过程：
充电过程：磁场能转化为电场能，Qc↑ → i↓
放电过程：电场能转化为磁场能，Qc↓→ i↑
（2）两个特殊的物理状态：
充电完成状态：Qc= Qm , i=0 磁场能向电场能转化完毕,电场能最大，磁场能最小。
放电完成状态：Qc =0, i=Im 电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。

归纳总结指出：
时间 t t=0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T
电容器
带电量最大
(A＋、B－) 零最大
(A－、B＋) 零
最大
(A＋、B－)
电路中
电流零
最大(a→b)
零
最大(b→a)
零

电场能最大零最大零最大
磁场能零最大零最大零
变化规律的图象描述：

得出：电场能与磁场能交替转化
分析给出：理想的LC振荡电路：总能量守恒＝电场能＋磁场能＝恒量
综述，引导学生总结出电磁振荡的概念：在振荡电路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，以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性的变化，这种现象叫电磁振荡。
师：电磁振荡的过程和我们以前所学的单摆过程很相似：引导学生做比较，并完成表格，学会前后知识相联系，比较学习.
电磁振荡与单摆运动的类比：

电磁振荡简谐运动
过程
特点充电：加在电容器两端的电压产生充电电流；线圈的电感阻碍充电电流的突变。
放电：线圈的电感维持放电电流不变；电容器两端电压阻碍放电电流。
加速：回复力使单摆运动状态变化，惯性维持单摆运动状态不变。
减速：惯性维持单摆运动状态不变，回复力使单摆运动状态改变。

对应
的物
理量电容C
电感L（相当于惯性）
电荷q
电流i
电场能E电场能
磁场能E磁场能单摆摆长L
小球质量m（惯性）
位移x
速度V
重力势能Ep
动能Ek
规律两极间电势差随时间作正弦规律变化摆球的位移随时间作正弦规律变化
能量
转化电场能与磁场能相互转化，总能量守恒动能与势能相互转化，总能量守恒
本质
区别振荡电路中自由电子的电磁运动振子的机械运动

八、练习
1、关于LC振荡电路中的振荡电流，下列说法正确的是（）
A、振荡电流最大的瞬时，自感电动势为零
B、振荡电流为零时，自感电动势最大
C、振荡电流减小的过程中，自感电动势方向与电流同方向
D、振荡电流为零时，线圈周围磁场消失
2、电容器a 、b两极板，接在振荡电路中，其电流变化如图所示，当t=1/4T时，a板带正电荷，下列说法正确的是（）

A、当t=1/2T 时，a板带正电荷 B、在3/4T~T的过程中，电容器正在放电；
C、当t=1/4T 时，a板带负电荷 D、在0~1/4T 的过程中，电容器正在充电
九、板书设计
电磁波
一、电磁振荡
1、振动电流和振荡电路
振荡电流：大小和方向均做周期性变化的电流
变化规律（同交流电）：按正弦或者余弦规律变化
2、 LC振荡电路
3、电磁振荡产生的过程特点：
（1）两个特殊的过程：
充电过程：磁场能转化为电场能，Qc↑ → i↓
放电过程：电场能转化为磁场能，Qc↓→ i↑
（2）两个特殊的物理状态：
充电完成状态：Qc= Qm , i=0 磁场能向电场能转化完毕,电场能最大，磁场能最小。
放电完成状态：Qc =0, i=Im 电场能向磁场能转化完毕，磁场能最大，电场能最小。