4.電磁振蕩的周期和頻率教案

1、總課時(shí) 課 題18-2電磁振蕩的周期和頻率課時(shí)18-教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1、知道電磁振蕩的周期和頻率.2、知道振蕩電路的固有周期和固有頻率.3、知道LC回路的周期和頻率公式.二、能力目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用公式解決實(shí)際問題能力.三、德育目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的類比歸納能力.教學(xué)重點(diǎn)LC回路周期公式和頻率公式的理解和應(yīng)用.教學(xué)難點(diǎn)LC回路周期公式的理解.教學(xué)方法類比推理法教 具多媒體教 學(xué) 過 程教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)意圖設(shè)計(jì)思路：利用振蕩電路的i t圖像分析充放電情況、能量轉(zhuǎn)化情況、電場(chǎng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度、電容器所帶電量等物理量的變化情況。通過分析變化規(guī)律引出電磁振蕩的周期和頻率的概念，然后讓學(xué)生猜想其影響因素并由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，

2、最后給出公式。例1：如圖（甲）、（乙）所示（1）（甲）圖正處充電過程還是放電過程？自感電動(dòng)勢(shì)如何變化？（2）（乙）圖是處充電過程，則電容器上極帶正電還是負(fù)電？解析：從電路角度來認(rèn)識(shí)：當(dāng)電容器為電源時(shí)，就是放電過程，當(dāng)電感線圈為電源時(shí)，就為充電過程，再根據(jù)電流應(yīng)從電源正極流出、負(fù)極流進(jìn)的特征，較容易判定（1）假設(shè)（甲）圖中L為電源，應(yīng)有以下等效電路（圖甲）電容器上極應(yīng)帶正電，但注意到電容器上極帶負(fù)電考察根據(jù)相關(guān)量變化判斷充放電過程教 學(xué) 過 程教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)意圖不符題設(shè)，則應(yīng)是電容器為電源，所以（甲）圖應(yīng)是放電過程（2）因?yàn)槭浅潆娺^程，其等效電路應(yīng)為圖乙，電容器為用電器，電感應(yīng)為電源，接電源正極的

3、上板帶正電總結(jié)指出：電磁振蕩是一種周期性變化的現(xiàn)象，一周期內(nèi)、充放電各兩次例2： 如圖所示為LC振動(dòng)電路某時(shí)刻的電流方向，且電流在減小，則A電容器正在放電，a板帶正電B電容器正在充電，a板帶負(fù)電C電容器正在放電，線圈中磁通量的變化變小D電容器正在充電，線圈中磁通量的變化率變大【解析】電流減小時(shí)，磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化，電容器處于充電狀態(tài)，由電流的流向可知這時(shí)電容器的a板帶負(fù)電，b板帶正電，電流減小時(shí)，電流的變化率增大，因此磁通量的變化率增大正確選項(xiàng)為B、D例3：在圖（甲）中，LC振蕩電路中規(guī)定圖示電流方向?yàn)殡娏鱥的方向，則振蕩電流隨時(shí)間變化的圖像如圖（乙）所示那么，電路中各物理量在一個(gè)周期內(nèi)的情況

4、是：_時(shí)刻，電容器上帶電量為零；_時(shí)刻，線圈中的磁場(chǎng)最強(qiáng)；_時(shí)刻，電容器兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度值最大；_時(shí)刻，電路中電流達(dá)到反向最大值；_時(shí)刻內(nèi)是對(duì)電容器的充電過程考查由圖像確定各物理量。教 學(xué) 過 程教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)意圖解析：分析這類問題的關(guān)鍵是要搞清電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)化的過程，以及它所對(duì)應(yīng)的物理狀態(tài)和物理量間的關(guān)系。由題圖可知電容器C正在放電，當(dāng)t0時(shí)，C帶電量最多，兩板間電壓最大，電場(chǎng)能也最大，而此時(shí)磁場(chǎng)能最小（為零），對(duì)應(yīng)的電流i最?。榱悖?，隨著C放電的持續(xù)，帶電量、電壓、電場(chǎng)能將逐漸減小，而磁場(chǎng)能、電流i將逐漸變大，磁場(chǎng)能、電流達(dá)到最大之后由于電感L和電容C的作用，將對(duì)電容反向充電，直至最

5、大，依此類推，故可得知，A、C時(shí)刻電流最大，磁場(chǎng)最強(qiáng)，電場(chǎng)為零，C帶電量為零，當(dāng)電流為零時(shí)（對(duì)應(yīng)圖中的O、B、D）電容器上帶電量最多，相應(yīng)的電場(chǎng)強(qiáng)度值為最大。同理可知C時(shí)刻電流達(dá)到最大，電容經(jīng)過T4放電完畢后，緊接著又對(duì)電容反向充電，又經(jīng)T/4，充電到最大值，即帶電量、電壓、電場(chǎng)能達(dá)最大，磁場(chǎng)能、電流變?yōu)榱?，這個(gè)過程對(duì)應(yīng)著圖中的AB，類似的道理可知CD也是對(duì)電容的充電過程引入：在研究機(jī)械振動(dòng)時(shí)，我們引進(jìn)了哪些描述機(jī)械振動(dòng)的物理量？學(xué)生：周期、頻率、振幅。事實(shí)上，上面的物理量可以歸為兩類，即表征快慢的量和表征強(qiáng)弱的量。上一節(jié)課我們已經(jīng)知道，電磁振蕩和機(jī)械振動(dòng)的規(guī)律是非常類似的。對(duì)電磁振蕩有了一個(gè)

6、初步的了解之后，就必然涉及到對(duì)電磁振蕩的定量描述和研究的問題。描述電磁振蕩的物理量很多，但高中階段只是介紹描述快慢的物理量。18-2電磁振蕩的周期和頻率1、電磁振蕩的周期和頻率A、電磁振蕩的周期：電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時(shí)間，用T表示，單位s。B、電磁振蕩的頻率：一秒鐘完成周期性變化的次數(shù)叫頻率，用f表示，單位Hz。C、物理意義：表示振蕩快慢的的物理量。LC回路的周期和頻率由回路本身的特性決定這種由振蕩回路本身特性所決定的振蕩周期（或頻率）叫做振蕩電路的固有周期（或固有頻率），簡稱振蕩電路的周期（或頻率）2、固有周期（或固有頻率）在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；電場(chǎng)能（或磁場(chǎng)能）

7、完成兩次周期性變化教 學(xué) 過 程教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)意圖3、影響周期和頻率的因素：電容器的電容和線圈的電感。振蕩周期和頻率究竟跟電路有什么關(guān)系呢？學(xué)生先猜想然后通過實(shí)驗(yàn)來研究.（1）將自感線圈固定在某一值，然后逐步增大電容，發(fā)現(xiàn)電容越大，振蕩周期越大.（2）將電容固定在某一值，逐步增大自感系數(shù)，發(fā)現(xiàn)自感系數(shù)越大，振蕩周期越大.結(jié)果表明，LC回路的周期和頻率只與電容C和自感L有關(guān)，跟電容器的帶電多少和回路電流大小無關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的定性解釋電容越大，電容器容納電荷就越多，充電和放電所需的時(shí)間就越長，因此周期越長，頻率越低；自感越大，線圈阻礙電流變化的作用就越大，使電流的變化越緩慢，因此周期越長，頻率越低4、L

8、C回路的周期和頻率公式理論研究證明： ， （1）式中各物理量T、L、C、f的單位分別是s、H、F、Hz（2）適當(dāng)?shù)剡x擇電容器和線圈，可使振蕩電路物周期和頻率符合我們的需要例： 對(duì)振蕩電路，下列說法正確的是（ ）A振蕩電路中、電容器充電或放電一次所用的時(shí)間為 B振蕩電路中，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化周期為 C振蕩過程中，電容器極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化周期為 D振蕩過程中，線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化周期為 【解析】在一個(gè)周期內(nèi)，電容器充電、放電各兩次，每次充電或放電所用的時(shí)間為振蕩周期的1/4電場(chǎng)能與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向無關(guān)，磁場(chǎng)能與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向無關(guān)，因此在電磁振蕩的一個(gè)周期內(nèi)各出現(xiàn)兩次最大值，即電場(chǎng)能或磁場(chǎng)能的

9、變化周期為電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電荷的變化周期跟電流的變化周期相同均為 考查振蕩電路中各物理量的變化周期教 學(xué) 過 程教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)意圖例2：電子鐘是利用LC振蕩電路來工作計(jì)時(shí)的，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電子鐘每天慢30s，造成這一現(xiàn)象的原因可能是（ ）A電池用久了B振蕩電路中電容器的電容變大了C振蕩電路中電容器的電容變小了D振蕩電路中線圈的電感變大了解析：B、DLC振蕩電路振蕩一次，計(jì)時(shí)一次若電子鐘變慢，則計(jì)時(shí)次數(shù)減少，振動(dòng)周期變長就好比機(jī)械鐘擺，振動(dòng)周期變長，在一定時(shí)間內(nèi)振動(dòng)次數(shù)減少，機(jī)械鐘擺走時(shí)變慢根據(jù)LC振蕩電路周期公式 判斷，可能是電容器的電容變大或線圈的電感變大所致錯(cuò)解分析：誤以為電池用久后，電流減小，致使指針擺動(dòng)作用力減小，走時(shí)變慢，而錯(cuò)選A選項(xiàng)誤以為電子鐘走慢，是振動(dòng)周期變小所致，故而錯(cuò)選C選項(xiàng)小結(jié)本節(jié)主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容1.電磁振蕩的周期和頻率及其特點(diǎn)2.LC回路的振蕩周期和