高中物理 141、2電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁振蕩課件 新人教版選修34.ppt

課前自主導(dǎo)學(xué) 當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo) 課堂互動(dòng)探究 課后知能檢測(cè) 教學(xué)教法分析 教學(xué)方案設(shè)計(jì) 1電磁波的發(fā)現(xiàn)2電磁振蕩 課程要求1 熟記麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本內(nèi)容 知道其在物理學(xué)發(fā)展史上的意義 2 能說(shuō)出電磁波的基本特點(diǎn) 能從電磁波體會(huì)電磁場(chǎng)的物質(zhì)性 3 會(huì)分析lc振蕩回路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程 4 會(huì)計(jì)算lc振蕩電路的周期和頻率 課標(biāo)解讀1 了解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本內(nèi)容以及在物理學(xué)發(fā)展史上的意義 2 了解電磁波的基本特點(diǎn)及其發(fā)現(xiàn)過(guò)程 通過(guò)電磁波體會(huì)電磁場(chǎng)的物質(zhì)性 3 理解振蕩電流 振蕩電路及l(fā)c電路的概念 了解lc回路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程 4 了解電磁振蕩的周期與頻率 會(huì)求lc電路的周期與頻率 教學(xué)地位本節(jié)介紹了麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論及產(chǎn)生電磁波的振蕩電路 具有較強(qiáng)的時(shí)代氣息 也是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容 新課導(dǎo)入建議北京時(shí)間2011年11月3日凌晨 神舟 八號(hào)飛船與 天宮 一號(hào)目標(biāo)飛行器實(shí)現(xiàn)剛性連接 形成組合體 中國(guó)載人航天首次空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)獲得成功 神舟 八號(hào)與 天宮 一號(hào)交會(huì)對(duì)接的成功意味著我國(guó)成為繼美國(guó) 俄羅斯后 第三個(gè)獨(dú)立掌握航天交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家 因此 天宮一號(hào) 與 神八 這次太空中的親密接觸 不僅奠定了中國(guó)載人航天技術(shù)在世界上的一席之地 也使中國(guó)未來(lái)空間站的組裝和建造成為可能 神八 與 天宮一號(hào) 的對(duì)接過(guò)程是在地面控制中心的科學(xué)家們的指揮下完成的 地面控制中心與 神舟 八號(hào)和 天宮 一號(hào)相距如此之遠(yuǎn) 他們是如何完成控制指令的傳輸?shù)?這節(jié)課我們將探究與其相關(guān)的問(wèn)題 教學(xué)流程設(shè)計(jì) 1 基本知識(shí) 1 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 如圖14 1 1所示 在變化的磁場(chǎng)中放一個(gè)閉合電路 電路里就會(huì)產(chǎn)生 感應(yīng)電流 麥克斯韋對(duì)該問(wèn)題的見(jiàn)解 電路里有產(chǎn)生 一定是變化的產(chǎn)生了電場(chǎng) 自由電荷在電場(chǎng)的作用下發(fā)生了定向移動(dòng) 該現(xiàn)象的實(shí)質(zhì) 變化的 產(chǎn)生了電場(chǎng) 2 變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)麥克斯韋大膽地假設(shè) 既然變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng) 變化的電場(chǎng)也會(huì)在空間產(chǎn)生 感應(yīng)電流 磁場(chǎng) 磁場(chǎng) 磁場(chǎng) 2 思考判斷 1 有磁場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng) 2 變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 3 恒定電流周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng) 磁場(chǎng)又產(chǎn)生電場(chǎng) 1 基本知識(shí) 1 電磁波的產(chǎn)生如果空間某區(qū)域存在不均勻變化的電場(chǎng) 那么它就會(huì)在空間引起不均勻變化的 這一不均勻變化的磁場(chǎng)又引起不均勻變化的 于是變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生 由近及遠(yuǎn)向周?chē)鷤鞑?形成 磁場(chǎng) 電場(chǎng) 電磁波 2 電磁波是橫波根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論 電磁波中的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度互相 而且二者均與波的傳播方向 因此電磁波是波 3 電磁波的速度麥克斯韋指出了光的電磁本性 他預(yù)言電磁波的速度等于 垂直 垂直 光速 橫 4 赫茲的實(shí)驗(yàn) 赫茲利用圖14 1 3的實(shí)驗(yàn)裝置 證實(shí)了 的存在 電磁波 赫茲的其他實(shí)驗(yàn)成果 赫茲通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn) 觀察到了電磁波的反射 折射 干涉 衍射和偏振現(xiàn)象 并通過(guò)測(cè)量證明 電磁波在真空中具有與光相同的 證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論 速度 2 思考判斷 1 電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同 2 只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng) 就能產(chǎn)生電磁波 3 電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線(xiàn)傳播 1 基本知識(shí) 1 振蕩電流大小和方向都做迅速變化的電流 2 振蕩電路能產(chǎn)生的電路 周期性 振蕩電流 3 振蕩過(guò)程如圖14 1 4所示 將開(kāi)關(guān)s擲向1 先給電容器充電 再將開(kāi)關(guān)擲向2 從此時(shí)起 電容器要對(duì)線(xiàn)圈放電 放電過(guò)程 由于線(xiàn)圈的作用 放電電流不能立刻達(dá)到最大值 由零逐漸增大 同時(shí)電容器極板上的電荷逐漸 放電完畢時(shí) 極板上的電荷為零 放電電流達(dá)到 該過(guò)程電容器儲(chǔ)存的轉(zhuǎn)化為線(xiàn)圈的 自感 減少 最大 電場(chǎng)能 磁場(chǎng)能 充電過(guò)程 電容器放電完畢 由于線(xiàn)圈的 作用 電流并不會(huì)立刻消失 而要保持原來(lái)的方向繼續(xù)流動(dòng) 并逐漸減小 電容器開(kāi)始 極板上的電荷逐漸 當(dāng)電流減小到零時(shí) 充電結(jié)束 極板上的電荷量達(dá)到 該過(guò)程線(xiàn)圈中的又轉(zhuǎn)化為電容器的 此后電容器再放電 再充電 周而復(fù)始 于是電路中就有了周期性變化的振蕩電流 自感 充電 增加 最大 磁場(chǎng)能 電場(chǎng)能 實(shí)際的lc振蕩是阻尼振蕩 電路中有電阻 振蕩電流通過(guò)時(shí)會(huì)有產(chǎn)生 另外還會(huì)有一部分能量以的形式輻射出去 如果要實(shí)現(xiàn)等幅振蕩 必須有能量補(bǔ)充到電路中 熱量 電磁波 4 電磁振蕩的周期和頻率 電磁振蕩的周期t電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時(shí)間 電磁振蕩的頻率f1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù) 2 思考判斷 1 在振蕩電路中 電容器充電完畢磁場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能 2 電容器放電完畢 電流最大 3 l和c越大 電磁振蕩的頻率越高 3 探究交流打開(kāi)收音機(jī)的開(kāi)關(guān) 轉(zhuǎn)動(dòng)選臺(tái)旋鈕 使收音機(jī)收不到電臺(tái)的廣播 然后開(kāi)大音量 在收音機(jī)附近 將電池盒的兩根引線(xiàn)反復(fù)碰撞 你會(huì)聽(tīng)到收音機(jī)中發(fā)出 喀喀 的響聲 為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢 打開(kāi)電扇 將它靠近收音機(jī) 看看又會(huì)怎樣 提示 電磁波是由電磁振蕩產(chǎn)生的 在收音機(jī)附近 將電池盒兩引線(xiàn)反復(fù)碰觸 變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng) 這樣會(huì)發(fā)出電磁波 從而導(dǎo)致收音機(jī)中發(fā)出 喀喀 聲 若將轉(zhuǎn)動(dòng)的電扇靠近收音機(jī) 因?yàn)殡娚戎须妱?dòng)機(jī)內(nèi)通有交流電 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行同樣會(huì)引起收音機(jī)發(fā)出 喀喀 聲 問(wèn)題導(dǎo)思 1 電磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的 2 如何理解麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論 1 電磁場(chǎng)的產(chǎn)生如果在空間某處有周期性變化的電場(chǎng) 那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周?chē)臻g產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng) 這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周?chē)臻g產(chǎn)生變化的電場(chǎng) 變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的 形成不可分割的統(tǒng)一體 這就是電磁場(chǎng) 2 對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解 關(guān)于電磁場(chǎng)理論 下列說(shuō)法中正確的是 a 在電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生磁場(chǎng) 磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生電場(chǎng)b 在變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 變化的磁場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生變化的電場(chǎng)c 均勻變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)d 周期性變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng) 審題指導(dǎo) 解答本題時(shí)要理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的以下四點(diǎn) 1 恒定的電場(chǎng) 磁場(chǎng) 不產(chǎn)生磁場(chǎng) 電場(chǎng) 2 均勻變化的電場(chǎng) 磁場(chǎng) 恒定的磁場(chǎng) 電場(chǎng) 3 非均勻變化的電場(chǎng) 磁場(chǎng) 變化的磁場(chǎng) 電場(chǎng) 4 周期性變化的電場(chǎng) 磁場(chǎng) 同頻率的磁場(chǎng) 電場(chǎng) 解析 根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論 只有變化的電場(chǎng)才產(chǎn)生磁場(chǎng) 均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng) 非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率變化的磁場(chǎng) d正確 答案 d 1 如圖14 1 5所示 有一水平放置 內(nèi)壁光滑 絕緣的真空?qǐng)A形管 半徑為r 有一帶正電的粒子靜止在管內(nèi) 整個(gè)裝置處于豎直向上的磁場(chǎng)中 要使帶電粒子由靜止開(kāi)始沿管做圓周運(yùn)動(dòng) 所加磁場(chǎng)可能是 a 勻強(qiáng)磁場(chǎng)b 均勻增加的磁場(chǎng)c 均勻減少的磁場(chǎng)d 由于洛倫茲力不做功 不管加什么磁場(chǎng)都不能使帶電粒子繞管運(yùn)動(dòng) 解析 本題考查應(yīng)用麥克斯韋電磁場(chǎng)理論和牛頓運(yùn)動(dòng)定律的能力 磁場(chǎng)對(duì)靜止的電荷不產(chǎn)生力的作用 但當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)可產(chǎn)生電場(chǎng) 電場(chǎng)對(duì)帶電粒子產(chǎn)生電場(chǎng)力的作用 帶電粒子在電場(chǎng)力作用下可以產(chǎn)生加速度 選b c 答案 bc 問(wèn)題導(dǎo)思 1 電磁波的傳播需要介質(zhì)嗎 2 電磁波的波速與哪些因素有關(guān) 多選 電磁波與聲波比較 a 電磁波的傳播不需要介質(zhì) 聲波的傳播需要介質(zhì)b 由空氣進(jìn)入水中時(shí) 電磁波速度變小 聲波速度變大c 由空氣進(jìn)入水中時(shí) 電磁波波長(zhǎng)變小 聲波波長(zhǎng)變大d 電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度 都是由介質(zhì)決定 與頻率無(wú)關(guān) 審題指導(dǎo) 1 電磁波和機(jī)械波的共同點(diǎn)和不同點(diǎn) 2 介質(zhì)對(duì)電磁波和機(jī)械波的波速的影響的不同點(diǎn) 答案 abc 2 關(guān)于電磁波與機(jī)械波 下列說(shuō)法正確的是 a 電磁波傳播不需要介質(zhì) 機(jī)械波傳播需要介質(zhì)b 電磁波在任何介質(zhì)中傳播速率都相同 機(jī)械波在同一種介質(zhì)中傳播速率都相同c 電磁波和機(jī)械波都不能發(fā)生干涉d 電磁波與機(jī)械波都能發(fā)生衍射 解析 電磁波的波速與介質(zhì)和頻率都有關(guān) 而機(jī)械波的傳播速率只與介質(zhì)有關(guān) 故a對(duì) b錯(cuò) 電磁波和機(jī)械波都具有波的一些獨(dú)有特征 包括干涉和衍射 故c錯(cuò) d對(duì) 答案 ad 問(wèn)題導(dǎo)思 1 在振蕩過(guò)程中 各物理量有什么變化規(guī)律 2 lc回路的周期與哪些因素有關(guān) 1 各物理量變化情況一覽表 2 振蕩電流 極板帶電荷量隨時(shí)間的變化圖象 3 板間電壓u 電場(chǎng)能ee 磁場(chǎng)能eb隨時(shí)間變化的圖象 如圖14 1 7所示 u ee規(guī)律與q t圖象相對(duì)應(yīng) eb規(guī)律與i t圖象相對(duì)應(yīng) 4 分類(lèi)分析 1 同步關(guān)系在lc振蕩回路發(fā)生電磁振蕩的過(guò)程中 電容器上的物理量 電量q 電場(chǎng)強(qiáng)度e 電場(chǎng)能ee是同步變化的 即 q e ee 或q e ee 振蕩線(xiàn)圈上的物理量 振蕩電流i 磁感應(yīng)強(qiáng)度b 磁場(chǎng)能eb也是同步變化的 即 i b eb 或i b eb 多選 lc振蕩電路中 某時(shí)刻的磁場(chǎng)方向如圖14 1 8所示 則 a 若磁場(chǎng)正在減弱 則電容器正在充電 電流由b向ab 若磁場(chǎng)正在減弱 則電場(chǎng)能正在增大 電容器上極板帶負(fù)電c 若磁場(chǎng)正在增強(qiáng) 則電場(chǎng)能正在減少 電容器上極板帶正電d 若磁場(chǎng)正在增強(qiáng) 則電容器正在充電 電流方向由a向b 審題指導(dǎo) 解答本題首先根據(jù)磁場(chǎng)方向和安培定則判斷振蕩電流的方向 然后根據(jù)磁場(chǎng)的變化判斷電容器的充 放電以及極板帶電情況 解析 若磁場(chǎng)正在減弱 則電流在減小 是充電過(guò)程 根據(jù)安培定則可確定電流由b向a 電場(chǎng)能增大 上極板帶負(fù)電 故選項(xiàng)a b正確 若磁場(chǎng)正在增強(qiáng) 則電流在增大 是放電過(guò)程 電場(chǎng)能正在減小 根據(jù)安培定則 可判斷電流由b向a 上極板帶正電 故選項(xiàng)c正確 d錯(cuò)誤 答案 abc 2 電容器充 放電過(guò)程中電流的變化特征 電容器充電過(guò)程中 電容器帶電量越來(lái)越多 電流越來(lái)越小 充電完畢時(shí) 電流為零 電容器放電過(guò)程中 電容器帶電量越來(lái)越少 電流越來(lái)越大 放電完畢時(shí) 電流最大 一個(gè)周期內(nèi)振蕩電流的方向改變兩次 3 如圖14 1 9所示電路中 l是電阻不計(jì)的電感器 c是電容器 閉合開(kāi)關(guān)s 待電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后 再打開(kāi)開(kāi)關(guān)s lc電路中將產(chǎn)生電磁振蕩 如果規(guī)定電感l(wèi)中的電流方向從a到b為正 打開(kāi)開(kāi)關(guān)的時(shí)刻為t 0時(shí)刻 那么如圖所示中能正確表示電感中的電流i隨時(shí)間t變化規(guī)律的是 充電完成后電容器又通過(guò)線(xiàn)圈放電 放電結(jié)束后由于線(xiàn)圈的自感作用又對(duì)電容器充電 如此周而復(fù)始 形成持續(xù)的振蕩電流 故c正確 答案 c 1 多選 關(guān)于電磁場(chǎng) 電磁波的認(rèn)識(shí) 下列說(shuō)法正確的是 a 恒定的電場(chǎng)能夠產(chǎn)生電磁波b 電磁波的傳播需要介質(zhì)c 電磁波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì) 頻率不變d 電磁波傳播的過(guò)程中也傳遞了能量 答案 cd 2 2013 寧波高二檢測(cè) 在lc回路產(chǎn)生電磁振蕩的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 a 電容器放電完畢時(shí) 回路中磁場(chǎng)能最小b 回路中電流值最大時(shí) 磁場(chǎng)能最大c 電容器極板上電荷最多時(shí) 電場(chǎng)能最大d 回路中電流值最小時(shí) 電場(chǎng)能最小 解析 電容器放電完畢時(shí) q 0 i最大 磁場(chǎng)能最大 a錯(cuò) b對(duì) 電流最小時(shí) i 0 電容器極板上電荷q最多 極板間電場(chǎng)最強(qiáng) 電場(chǎng)能最大 c對(duì) d錯(cuò) 答案 bc 3 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間t變化的四種情況如圖所示 其中能產(chǎn)生電場(chǎng)的有