电磁感应-电磁振荡-教案.docx

电磁感应·电磁振荡·教案一、教学目的  1理解LC回路中产生振荡电流的过程理解电容器的充电、放电作用及电感阻碍电流改变的作用2会分析振荡电流改变过程中，电场能与磁场能的互相转化的规律，并会分析振荡电流在一个周期改变过程中，电容器上电荷的改变状况及电感线圈中电流的大小与方向的改变状况3知道阻尼振荡与无阻尼振荡的区分，以及振幅减小的缘由4通过视察演示试验，概括出电磁振荡等概念，培育学生的视察实力、类比推理实力，以及理解与概括实力  二、重点、难点分析  1先通过视察演示试验，总结得到几个根本概念：振荡电路，振荡电流，电磁振荡现象等这局部学问，根本概念很抽象，探讨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，所以做好演示试验是关键，再辅以类比推理与生动的比方、描绘，能增加可承受性2LC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与磁场能的互相转化上；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与磁场能互相转化的条件是电感线圈的自感电动势的作用与电容器的充放电作用为了增加可理解性，此处可借助于单摆或弹簧振子的简谐振动，来类比、形容电磁振荡过程中能量的转化状况  三、教具  1LC振荡电路演示仪(含晶体管振荡器)等2大屏幕示波器(用于视察振荡电流的波形)3如有条件，可用计算机与彩显，运用三维动画软件，模拟LC电路中的振荡过程  四、主要教学过程  (一)引入新课无线电播送、电视、人造卫星、导弹、宇宙飞船等，传递信息与跟地面的联络都要利用电磁波现代社会的各个部门，几乎都离不开“电磁波”，可以说“电”作为现代文明的标记，“电磁波”就是现代文明的神经中枢，或者叫现代化的代名词那么，电磁波是什么？它是怎样产生的？就要从电磁振荡开场学习(二)主要教学过程设计1电磁振荡(1)视察演示试验简介仪器：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(可延长电流表指针往复摇摆时间，达十几次以上)连接成如图1所示电路演示操作：先用40V电源(用6V电源也可)给电容C充电，若将开关S拨到a端提出问题：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指针为什么摇摆？往复摇摆说明通过G的电流有什么特点？在同学答复的根底上，总结得出几个概念：像这样产生的大小与方向交替改变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振荡电路上述试验中，为什么电流表G指针往复摇摆的幅度越来越小？假如LC回路中无电阻，也没有其它形式的能量损失，则电流表的指针将始终摇摆下去，可是实际中总有能量损失，要维持LC回路中始终有振荡电流，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，再视察现象：最终，再将振荡电流信号取出，接在示波器上视察波形后，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，振荡电流本质上就是前边学过的沟通电，它也按正弦规律改变下面探讨它的产生过程(2)电磁振荡的产生过程(可结合画图或投影幻灯，启发思索进展分析讲解)给电容C充电如图2所示，电容器中储存肯定的电场能(E电)电容C放电如图3所示，电场能转化为磁场能：C上带电量、电场能(电压)渐渐减小(降低)，电路中的电流、磁场能则渐渐增大，请同学们想一下这样转化的条件是什么？为什么是“渐渐”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)与电感L中电流改变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4所示(电场能为零，Qc=0，Uc=0)，磁场能到达最大(与之对应的振荡电流也到达最大(Im)反向充电过程，如图5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，电路中挪动的电荷不能马上停顿运动，仍保持原方向流淌，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，如图6所示电容C再次反向放电过程，如图7所示，同理可知E电(Qc，Uc)减小，直到为零，E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指出：像上述状况，电路中的电场能与磁场能(与之对应的电荷Q与电流i)做周期性交替改变的现象叫做电磁振荡现象，微观本质是导线中的电子在其平衡位置旁边做简谐振动2无阻尼振荡与阻尼振荡(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无阻尼振荡与阻尼振荡(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的振幅渐渐减小，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？假如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3复习稳固(视实际状况，可选一种或二种)用示波器视察上述两种电磁振荡中振荡电流的波形；用计算机与三维动画软件模拟电磁振荡的产生过程(三)课堂小结(视实际状况可适当删减)1电磁振荡抽象，过程困难，难以理解，要抓住问题的本质、关键，即电场能与磁场能交替转化为便于承受，可借助于以前学过的简谐振动与电磁感应的相关学问，类比分析加深对新学问的精确理解，LC振荡电路中的电磁振荡的过程等，可以形象地用弹簧振子或单摆做简谐振动的相像性类比它们的对应关系与相应的意义简述如下，如图11所示：LC回路中简谐振动  给电容器充电电容C电感L(相当于惯性)电荷Q电流i电场能E电磁场能E磁外力把m拉离平衡位置做功劲度系数k(或单摆的l)振动质量m(惯性)位移x速度v势能Ep动能Ek2同学简单产生误会的地方是：电容C两极板带等量异种电荷，当它放电时正、负电荷正好中与，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与C、L的作用外，还应从电磁感应的学问，采纳图12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渐渐放电，电场能E电(带量Q，电压U)渐渐减小，而磁场能E磁(电流i)将渐渐增大五、教学说明1电磁振荡及相关的物理过程与物理状态抽象、困难难以理解，教学中肯定要做好演示试验电感L、电容C尽可能选择数值较大的充电电源有条件的可用市场售45V的乙电电池，这样可使电流表指针往复摇摆十几次以上2利用示波器视察振荡电流的波形，可极大地进步学生对振荡电流本质的相识看到了“事实”！若能用计算机模拟振荡过程中电场能(C中电场线或电荷)与磁场能(L中的磁感线或电流i)的互相转化过程，不但能激发学习的爱好，同时对于同学加深对电磁振荡的理解，形成正确的物理概念，建立正确的物理图景是大有好处的3此外，充分运用简练而重点突出的板图，可起到将难点分散，便于理解与承受的教学效果4有些画图可制成投影幻灯片或挂图以便节约时间边讲边画图效果更好