電磁振蕩說課教案
各位老師，下午好！
今天我說課的內(nèi)容是山東版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗教科書物理（選修3—4）第三章第一節(jié)電磁波的產(chǎn)生。
一、 說教材
本節(jié)內(nèi)容是山東版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗教科書物理（選修3—4）第三章第一節(jié) ，該節(jié)內(nèi)容是本章的重點內(nèi)容，而且綜合運用了電場和磁場的性質(zhì)，以及電磁感應(yīng)現(xiàn)象，學(xué)習(xí)本章不僅復(fù)習(xí)了前面的知識，而且在此基礎(chǔ)上還會為電磁波的產(chǎn)生、傳播的學(xué)習(xí)打好了基礎(chǔ).
二、 說學(xué)情
所面對的學(xué)生是高二年級的學(xué)生，他們在高二上學(xué)期已經(jīng)學(xué)習(xí)了電場和磁場的一些的性質(zhì)，也學(xué)習(xí)過電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但是所學(xué)知識放置很久，所以在這里首先要求我們首先要復(fù)習(xí)以前的知識；另外作為高二年級的理科班的學(xué)生他們已經(jīng)有了一定程度的分析問題的能力，但是對知識點的總結(jié)能力還需加強，所以我們不僅要繼續(xù)訓(xùn)練他們的分析問題的能力，還需要指導(dǎo)學(xué)生該如何總結(jié)知識點。
三、 說教法、學(xué)法
重在指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識總結(jié)知識的能力，所以在教學(xué)中采取了類比教學(xué)的方法，另外也很重視對引導(dǎo)學(xué)生對知識的總結(jié)，采用了明顯的列表總結(jié)的方法。在教學(xué)中也采用了實驗的方法來引導(dǎo)學(xué)生從實驗中得出結(jié)論。同時學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中自主地根據(jù)實驗股權(quán)安插到的實驗現(xiàn)象得出結(jié)論，且在學(xué)習(xí)新知識點時也注意新舊知識間的相互聯(lián)系，學(xué)會自主構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)了學(xué)生觀察和總結(jié)知識的能力.
四、 教學(xué)目標(biāo)
從知識與技能方面：1．知道電容器的充、放電作用及電感阻礙電流變化作用
2．會分析振蕩電流變化過程
從過程與方法方面：通過觀察演示實驗，概括出電磁振蕩等概念，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、類比推理能力，以及理解和概括能力．
從情感態(tài)度與價值觀方面： 1．通過教師設(shè)置情景和熱情引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生敢于探索、敢于提問、勇于創(chuàng)新。
五、 教學(xué)重難點
1．先通過觀察演示實驗，總結(jié)得到幾個基本概念：振蕩電路，振蕩電流，電磁振蕩現(xiàn)象等．這部分知識，基本概念很抽象，研究對象多是看不見摸不著的電磁場及其運動，理解起來也較為困難，所以做好演示實驗是關(guān)鍵，再輔以類比推理和生動的比喻、描述，能增強可接受性．
2．LC回路產(chǎn)生電磁振蕩是本章本單元的重點，也是難點．電磁振蕩產(chǎn)生的物理過程較為抽象，所以重點應(yīng)放在電路中電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化上；分析指出何時電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，何時磁場能轉(zhuǎn)化為電場能；何時電場能最大，何時磁場能最大．與之對應(yīng)的也要指出電路里電流何時最大，何時為零．
其次還要明確電場能和磁場能相互轉(zhuǎn)化的條件是電感線圈的自感電動勢的作用和電容器的充放電作用．為了增強可理解性，此處可借助于單擺或彈簧振子的簡諧運動來類比、形容電磁振蕩過程中能量的轉(zhuǎn)化情況．
六、 教具
LC振蕩電路演示儀、學(xué)生電源、靈敏電流計、導(dǎo)線若干
七、 教學(xué)過程
（一）、引入新課：
師：電磁波與現(xiàn)代的科技以及人類的生活密切關(guān)系。無線電廣播、電視、人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地面的聯(lián)系都要利用電磁波，電磁波對我們來說更是越來越重要。那么電磁波到底是什么？為什么它具有那么大的威力？它有哪些性質(zhì) ？它又是怎么產(chǎn)生與傳播的呢？
這一節(jié)課我們就先來研究電磁波是怎么產(chǎn)生的。
（二）、新課教學(xué)：
師：在前面的幾個章節(jié)中，我們學(xué)習(xí)了機械波，那么機械波的產(chǎn)生需要什么條件呢？
生：要有機械振動作為波源，并且在傳播的過程中還要有介質(zhì)的作用。
師：從這里我們看到機械振動形成了機械波；類似的電磁振蕩能夠產(chǎn)生電磁波，那么要想知道電磁波是怎么產(chǎn)生的，首先我們要知道什么是電磁振蕩？下面我們先來做一個試驗：
1、電磁振蕩：
（1）觀察演示實驗．
介紹儀器：電磁振蕩示教板，電感L、電容C；另附晶體管振蕩器，市售40V干電池（可延長電流表指針往復(fù)擺動時間，達十幾次以上）．連接成如圖所示電路．
演示操作： 用6V電源給電容C充電，若將開關(guān)S撥到a端．
師：將會發(fā)生什么現(xiàn)象？它說明了什么？
引導(dǎo)啟發(fā)同學(xué)邊看邊想，電流表G指針為什么擺動？往復(fù)擺動說明通過G的電流有什么特點？
在同學(xué)回答的基礎(chǔ)上，總結(jié)得出幾個概念：
像這樣產(chǎn)生的大小和方向交替變化的電流叫做振蕩電流，能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路，上面的LC回路叫LC振蕩電路．
上述實驗中，為什么電流表G指針往復(fù)擺動的幅度越來越��？如果LC回路中無電阻，也沒有其它形式的能量損失，則電流表的指針將一直擺動下去，可是實際中總有能量損失，要維持LC回路中一直有振蕩電流，可借助于一種晶體管振蕩器，不斷地補充能量．然后接上振蕩器，再觀察現(xiàn)象：最后，再將振蕩電流信號取出，接在示波器上觀察波形后，指出振蕩電流是一種什么性質(zhì)的電流？有何特點？它是怎樣產(chǎn)生的？總結(jié)指出，振蕩電流實質(zhì)上就是前邊學(xué)過的交流電，它也按正弦規(guī)律變化。下面研究它的產(chǎn)生過程：
2、電磁振蕩的產(chǎn)生過程：
師：我們先來分析LC振蕩電路中各用電器的作用：指導(dǎo)學(xué)生回答,
從實驗中我們可以看到產(chǎn)生的變化電流，這主要是線圈的自感作用，那么要把線圈換成了一個直流電阻又會看到什么現(xiàn)象？引導(dǎo)學(xué)生分析電容器的充放電過程，得出電流計的指針將會偏轉(zhuǎn)一次就變?yōu)榱�，不再變化。從而更突出線圈的作用。
師：電場具有電場能，相應(yīng)的磁場也具有磁場能。那么電場能和磁場能都和哪些因素有關(guān)？指導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)：
(1) 與電場能有關(guān)的因素：電場能 電場線密度 電場強度E 電容器極板間電壓u 電容器帶電量q
(2) 與磁場能有關(guān)的因素：磁場能 磁感線密度 磁感強度B 線圈中電流 i
師：下面我們來具體分析振蕩電流產(chǎn)生的過程：（啟發(fā)學(xué)生思考進行分析講解）
�、� 、給電容C充電，電容器中儲存一定的電場能（E電）
�、�、電容C放電 ，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能：C上帶電量、電場能（電壓）逐漸減�。ń档停�，電路中的電流、磁場能則逐漸增大，請同學(xué)們想一下這樣轉(zhuǎn)化的條件是什么？為什么是“逐漸”的？隨后指出這是由于電容器C的放電作用（兩極板上正、負電荷的吸引作用）和電感L中電流變化時產(chǎn)生的自感電動勢的'“阻礙”作用所至．當(dāng)C放電完了時，電場能為零，QC=0，UC=0 ，磁場能達到最大（與之對應(yīng)的振蕩電流也達到最大Im）．
�、�、反向充電過程，是磁場能轉(zhuǎn)化為電場能的過程，C放電完了時，由于L的自感作用，電路中移動的電荷不能立即停止運動，仍保持原方向流動，經(jīng)C反向充電，同理則有i減小，E磁減小，而E電增大（QC，UC也隨之增大）．直到E磁（i）減為零，E電（QC，UC）增為最大，
⑷、電容C再次反向放電過程，同理可知E電（QC，UC）減小，直到為零，E磁（i）增大，直到最大（Im）
⑸、電容器又開始充電，則有i減小，E磁減小，而E電增大（QC，UC也隨之增大）．直到E磁（i）減為零，E電（QC，UC）增為最大。
綜合上面的分析指導(dǎo)學(xué)生分析出整個過程中能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系：
得出： 電磁振蕩產(chǎn)生的過程特點：
（1） 兩個特殊的過程：
充電過程：磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，Qc↑ → i↓
放電過程：電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，Qc↓→ i↑
（2） 兩個特殊的物理狀態(tài)：
充電完成狀態(tài)：Qc= Qm , i=0 磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完畢,電場能最大，磁場能最小。
放電完成狀態(tài)：Qc =0, i=Im 電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢，磁場能最大，電場能最小。
歸納總結(jié)指出：
時 間 t t=0 t=T/4 t=T/2 t=3T/4 t=T
電容器
帶電量 最大
(A＋、B－) 零 最大
(A－、B＋) 零
最大
(A＋、B－)
電路中
電 流 零
最大(a→b)
零
最大(b→a)
零
電場能 最大 零 最大 零 最大
磁場能 零 最大 零 最大 零
變化規(guī)律的圖象描述：
得出：電場能與磁場能交替轉(zhuǎn)化
分析給出：理想的LC振蕩電路：總能量守恒＝電場能＋磁場能＝恒量
綜述，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出電磁振蕩的概念： 在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷、通過線圈的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場和磁場都發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。
師：電磁振蕩的過程和我們以前所學(xué)的單擺過程很相似：引導(dǎo)學(xué)生做比較，并完成表格，學(xué)會前后知識相聯(lián)系，比較學(xué)習(xí).
電磁振蕩與單擺運動的類比：
電磁振蕩 簡諧運動
過程
特點 充電：加在電容器兩端的電壓產(chǎn)生充電電流；線圈的電感阻礙充電電流的突變。
放電：線圈的電感維持放電電流不變；電容器兩端電壓阻礙放電電流。
加速：回復(fù)力使單擺運動狀態(tài)變化，慣性維持單擺運動狀態(tài)不變。
減速：慣性維持單擺運動狀態(tài)不變，回復(fù)力使單擺運動狀態(tài)改變。
對應(yīng)
的物
理量 電容C
電感L（相當(dāng)于慣性）
電荷q
電流i
電場能E電場能
磁場能E磁場能 單擺擺長L
小球質(zhì)量m（慣性）
位移x
速度V
重力勢能Ep
動能Ek
規(guī)律 兩極間電勢差隨時間作正弦規(guī)律變化 擺球的位移隨時間作正弦規(guī)律變化
能量
轉(zhuǎn)化 電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)化，總能量守恒 動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，總能量守恒
本質(zhì)
區(qū)別 振蕩電路中自由電子的電磁運動 振子的機械運動
八、 練習(xí)
1、 關(guān)于LC振蕩電路中的振蕩電流，下列說法正確的是（）
A、 振蕩電流最大的瞬時，自感電動勢為零
B、 振蕩電流為零時，自感電動勢最大
C、 振蕩電流減小的過程中，自感電動勢方向與電流同方向
D、 振蕩電流為零時，線圈周圍磁場消失
2、電容器a 、b兩極板，接在振蕩電路中，其電流變化如圖所示，當(dāng)t=1/4T時，a板帶正電荷，下列說法正確的是（ ）
A、當(dāng)t=1/2T 時，a板帶正電荷 B、在3/4T~T的過程中，電容器正在放電；
C、當(dāng)t=1/4T 時，a板帶負電荷 D、在0~1/4T 的過程中，電容器正在充電
九、 板書設(shè)計
電磁波
一、 電磁振蕩
1、 振動電流和振蕩電路
振蕩電流：大小和方向均做周期性變化的電流
變化規(guī)律（同交流電）：按正弦或者余弦規(guī)律變化
2、 LC振蕩電路
3、 電磁振蕩產(chǎn)生的過程特點：
�。�1） 兩個特殊的過程：
充電過程：磁場能轉(zhuǎn)化為電場能，Qc↑ → i↓
放電過程：電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，Qc↓→ i↑
（2） 兩個特殊的物理狀態(tài)：
充電完成狀態(tài)：Qc= Qm , i=0 磁場能向電場能轉(zhuǎn)化完畢,電場能最大，磁場能最小。
放電完成狀態(tài)：Qc =0, i=Im 電場能向磁場能轉(zhuǎn)化完畢，磁場能最大，電場能最小。
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