【優(yōu)化方案】高中物理 第14章 第二節(jié)電磁振蕩課件 新人教選修34

第二節(jié)電磁振蕩課前自主學(xué)案核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課標(biāo)定位知能優(yōu)化訓(xùn)練

第二節(jié)電磁振蕩課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解電磁波發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本思想．2．知道電磁波的形成及電磁波的基本特點(diǎn)．3．理解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念，了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過(guò)程．4．知道LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)化情況，了解電磁振蕩的周期與頻率，會(huì)求LC電路的周期與頻率．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論．2．電磁振蕩的概念及振蕩過(guò)程中各物理量的變化規(guī)律及其周期性．課前自主學(xué)案一、偉大的預(yù)言1．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象成果的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場(chǎng)理論．可定性表述為：_______的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，________的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)．變化變化2．麥克斯韋對(duì)電磁波的預(yù)言(電磁波的產(chǎn)生)如果在空間某區(qū)域中有________變化的電場(chǎng)，那么它就在空間引起________變化的磁場(chǎng)；這個(gè)變化的磁場(chǎng)又引起新的______的電場(chǎng)……于是，變化的______和變化的______交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成了_________．周期性周期性變化電場(chǎng)磁場(chǎng)電磁波二、電磁波1．電磁波中的電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度互相_______，而且二者均與波的傳播方向_______，因此電磁波是______．2．電磁波的速度等于_______，光的本質(zhì)是__________．三、赫茲的電火花1．赫茲利用如圖14－1－1的實(shí)驗(yàn)裝置，證實(shí)了__________的存在．垂直垂直橫波光速電磁波電磁波圖14－1－12．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．四、電磁振蕩的產(chǎn)生1．振蕩電流和振蕩電路(1)振蕩電流：大小和________都做周期性迅速變化的電流．(2)振蕩電路：產(chǎn)生__________的電路．最簡(jiǎn)單的振蕩電路為L(zhǎng)C振蕩電路．速度方向振蕩電流2．電磁振蕩的過(guò)程放電過(guò)程：由于線圈的自感作用，放電電流由零逐漸增大，電容器極板上的電荷__________，電容器里的電場(chǎng)逐漸減弱，線圈的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，電場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________，振蕩電流逐漸增大，放電完畢，電流達(dá)到最大，電場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能．逐漸減少磁場(chǎng)能充電過(guò)程：電容器放電完畢后，由于線圈的自感作用，電流保持______________逐漸減小，電容器將進(jìn)行__________，線圈的磁場(chǎng)逐漸減弱，電容器里的電場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，磁場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，振蕩電流逐漸減小，充電完畢，電流減小為零，磁場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能．此后，這樣充電和放電的過(guò)程反復(fù)進(jìn)行下去．原來(lái)的方向反向充電3．電電磁磁振振蕩蕩的的實(shí)實(shí)質(zhì)質(zhì)在電電磁磁振振蕩蕩過(guò)過(guò)程程中中，，電電容容器器極極板板上上的的電電荷荷量量，，電電路路中中的的電電流流，，與與振振蕩蕩電電流流相相聯(lián)聯(lián)系系的的電電場(chǎng)場(chǎng)和和磁磁場(chǎng)場(chǎng)都都在在______________，電電場(chǎng)場(chǎng)能能和和磁磁場(chǎng)場(chǎng)能能周周期期性性的的________．五、、電電磁磁振振蕩蕩的的周周期期和和頻頻率率1．周周期期T：電電磁磁振振蕩蕩完完成成一一次次______________需要要的的時(shí)時(shí)間間．．2．頻頻率率f：1s內(nèi)完完成成的的周周期期性性變變化化的的_______．周期期性性的的變變化化轉(zhuǎn)化化周期期性性變變化化次數(shù)數(shù)核心要點(diǎn)突破一、、對(duì)對(duì)麥麥克克斯斯韋韋電電磁磁場(chǎng)場(chǎng)理理論論的的理理解解在19世紀(jì)紀(jì)60年代代，，英英國(guó)國(guó)物物理理學(xué)學(xué)家家麥麥克克斯斯韋韋在在系系統(tǒng)統(tǒng)總總結(jié)結(jié)前前人人研研究究電電磁磁規(guī)規(guī)律律成成果果的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，，建建立立了了完完整整的的電電磁磁場(chǎng)場(chǎng)理理論論，，預(yù)預(yù)言言了了電電磁磁波波的的存存在在．．實(shí)驗(yàn)驗(yàn)基基礎(chǔ)礎(chǔ)：：實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)裝裝置置如如圖圖14－1－2所示示．麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場(chǎng)在線圈中產(chǎn)生了電場(chǎng)，正是這種電場(chǎng)在線圈中引起了感應(yīng)電流．如圖14－1－3甲圖所示，麥克斯韋認(rèn)為在變化的磁場(chǎng)周圍產(chǎn)生電場(chǎng)是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路(導(dǎo)體環(huán))是否存在無(wú)關(guān)，導(dǎo)體環(huán)的作用只是用來(lái)顯示電流的存在．圖14－1－22．電電磁磁場(chǎng)場(chǎng)理理論論的的核核心心之之二二：：變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)產(chǎn)產(chǎn)生生磁磁場(chǎng)場(chǎng)麥克克斯斯韋韋認(rèn)認(rèn)為為：：由由電電現(xiàn)現(xiàn)象象和和磁磁現(xiàn)現(xiàn)象象的的相相似似性性和和變變化化的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)能能產(chǎn)產(chǎn)生生電電場(chǎng)場(chǎng)的的觀觀點(diǎn)點(diǎn)，，認(rèn)認(rèn)為為變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)就就像像導(dǎo)導(dǎo)線線中中的的電電流流一一樣樣，，會(huì)會(huì)在在空空間間產(chǎn)產(chǎn)生生磁磁場(chǎng)場(chǎng)．．根據(jù)麥麥克斯斯韋理理論，，在給給電容容器充充電的的時(shí)候候，不不僅導(dǎo)導(dǎo)體中中的電電流要要產(chǎn)生生磁場(chǎng)場(chǎng)，而而且在在電容容器兩兩極板板間變變化著著的電電場(chǎng)周周圍也也要產(chǎn)產(chǎn)生磁磁場(chǎng)．．如圖圖14－1－3乙所示示．圖14－1－33．對(duì)麥麥克斯斯韋電電磁場(chǎng)場(chǎng)理論論的理理解恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)不均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)不均勻變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生變化的電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)4.對(duì)電磁磁場(chǎng)的的理解解(1)電磁場(chǎng)場(chǎng)的產(chǎn)產(chǎn)生如果在在空間間某區(qū)區(qū)域有有周期期性變變化的的電場(chǎng)場(chǎng)，那那么這這個(gè)變變化的的電場(chǎng)場(chǎng)在它它周圍圍空間間產(chǎn)生生周期期性變變化的的磁場(chǎng)場(chǎng)；這這個(gè)變變化的的磁場(chǎng)場(chǎng)又在在它周周圍空空間產(chǎn)產(chǎn)生新新的周周期性性變化化的電電場(chǎng)……變化的電電場(chǎng)和磁磁場(chǎng)相互互聯(lián)系，，形成了了不可分分割的統(tǒng)統(tǒng)一體，，這就是是電磁場(chǎng)場(chǎng)．(2)電磁場(chǎng)與與靜電場(chǎng)場(chǎng)、靜磁磁場(chǎng)的比比較三者可以以在某空空間混合合存在，，但由靜靜電場(chǎng)和和靜磁場(chǎng)場(chǎng)混合的的空間不不屬于電電磁場(chǎng)．．電磁場(chǎng)場(chǎng)是電場(chǎng)場(chǎng)、磁場(chǎng)場(chǎng)相互激激發(fā)，相相互耦連連形成的的統(tǒng)一體體．電磁磁場(chǎng)由近近及遠(yuǎn)傳傳播，形形成電磁磁波，如如圖14－1－4所示．圖14－1－4特別提醒醒：(1)變化的磁磁場(chǎng)周圍圍產(chǎn)生電電場(chǎng)，是是一種普普遍存在在的現(xiàn)象象，跟閉閉合電路路是否存存在無(wú)關(guān)關(guān)．(2)在變化的的磁場(chǎng)中中所產(chǎn)生生的電場(chǎng)場(chǎng)的電場(chǎng)場(chǎng)線是閉閉合的，，而靜電電場(chǎng)中的的電場(chǎng)線線是不閉閉合的．．即時(shí)應(yīng)用用(即時(shí)突破破，小試試牛刀)1．根據(jù)麥麥克斯韋韋電磁場(chǎng)場(chǎng)理論，，下列說(shuō)說(shuō)法正確確的是()A．在電場(chǎng)的的周圍空間間，一定存存在著和它它聯(lián)系著的的磁場(chǎng)B．在變化的的電場(chǎng)周圍圍空間，一一定存在著著和它聯(lián)系系著的磁場(chǎng)場(chǎng)C．恒定電流流在其周圍圍不產(chǎn)生磁磁場(chǎng)D．恒定電流流周圍存在在著穩(wěn)定的的磁場(chǎng)解析：選BD.電場(chǎng)按其是是否隨時(shí)間間變化分為為穩(wěn)定電場(chǎng)場(chǎng)(靜電場(chǎng))和變化電場(chǎng)場(chǎng)(如運(yùn)動(dòng)電荷荷形成的電電場(chǎng))，穩(wěn)定電場(chǎng)場(chǎng)不產(chǎn)生磁磁場(chǎng)，只有有變化的電電場(chǎng)周圍空空間才存在在對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)場(chǎng)，故B對(duì)，A錯(cuò)；恒定電電流周圍存存在穩(wěn)定磁磁場(chǎng)，磁場(chǎng)場(chǎng)的方向可可由安培定定則判斷，，D對(duì)，C錯(cuò)．二、電磁振振蕩中電流流i、極板間的的電壓u、極板上的的電量q、電場(chǎng)能和和磁場(chǎng)能之之間的對(duì)應(yīng)應(yīng)關(guān)系圖14－1－51．如圖14－1－5所示，同步步同變關(guān)系系在LC振蕩回路發(fā)發(fā)生電磁振振蕩的過(guò)程程中，電容容器上的物物理量：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)振蕩線圈上的物理量：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↑)即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，，小試牛刀刀)2．在LC振蕩蕩電電路路中中，，下下列列哪哪個(gè)個(gè)說(shuō)說(shuō)法法是是錯(cuò)錯(cuò)誤誤的的()A．電電容容器器開(kāi)開(kāi)始始放放電電時(shí)時(shí)，，電電路路中中電電流流最最大大B．電電路路中中電電流流最最大大時(shí)時(shí)，，電電路路中中的的電電場(chǎng)場(chǎng)能能最最小小C．電電容容器器放放電電結(jié)結(jié)束束時(shí)時(shí)，，電電路路中中的的電電流流最最大大D．電電容容器器反反向向充充電電開(kāi)開(kāi)始始時(shí)時(shí)，，電電路路中中的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)能能最最大大解析析：：選A.在電電容課堂互動(dòng)講練類型一對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解關(guān)于于電電磁磁場(chǎng)場(chǎng)理理論論，，下下列列說(shuō)說(shuō)法法中中正正確確的的是是()A．在在電電場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生磁磁場(chǎng)場(chǎng)，，磁磁場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生電電場(chǎng)場(chǎng)B．在在變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生變變化化的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)，，變變化化的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)C．均均勻勻變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生均均勻勻變變化化的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)D．周周期期性性變變化化的的電電場(chǎng)場(chǎng)周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生周周期期性性變變化化的的磁磁場(chǎng)場(chǎng)例1【精講精析】根據(jù)麥克斯韋韋的電磁場(chǎng)理理論，只有變變化的電場(chǎng)才才產(chǎn)生磁場(chǎng)，，均勻變化的的電場(chǎng)產(chǎn)生恒恒定的磁場(chǎng)，，非均勻變化化的電場(chǎng)產(chǎn)生生變化的磁場(chǎng)場(chǎng)．【答案】D【方法總結(jié)】麥克斯韋的電電磁場(chǎng)理論關(guān)關(guān)鍵是理解掌掌握四個(gè)關(guān)鍵鍵詞：“恒定的”、“均勻變化的”、“非均勻變化的的”、“周期性變化的的”，這些都是對(duì)對(duì)時(shí)間來(lái)說(shuō)的的，是時(shí)間的的函數(shù)．變式訓(xùn)練1如圖14－1－6所示的四種電電場(chǎng)中，哪一一種能產(chǎn)生電電磁波()圖14－1－6解析：選D.由麥克斯韋電電磁場(chǎng)理論，，當(dāng)空間出現(xiàn)現(xiàn)恒定的電場(chǎng)場(chǎng)時(shí)(如A圖)，由于它不激激發(fā)磁場(chǎng)，故故無(wú)電磁波產(chǎn)產(chǎn)生；當(dāng)出現(xiàn)例2一個(gè)帶正電的的粒子在垂直直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)的平面內(nèi)做做勻速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)，如圖14－1－7所示．當(dāng)磁感感應(yīng)強(qiáng)度均勻勻增大時(shí)，此此粒子的()A．動(dòng)能不變B．動(dòng)能能增大大C．動(dòng)能能減小小D．以上上情況況都可可能類型二感應(yīng)電場(chǎng)方向的判定圖14－1－7【自主解解答】當(dāng)磁場(chǎng)場(chǎng)均勻勻增加加時(shí)，，根據(jù)據(jù)麥克克斯韋韋電磁磁場(chǎng)理理論，，將產(chǎn)產(chǎn)生一一恒定定的電電場(chǎng)，，帶電電粒子子將受受一電電場(chǎng)力力作用用，該該力對(duì)對(duì)帶電電粒子子做正正功，，所以以粒子子的動(dòng)動(dòng)能將將增大大，選選項(xiàng)B正確．．【答案】B【方法總總結(jié)】(1)變化的的磁場(chǎng)場(chǎng)產(chǎn)生生的電電場(chǎng)叫叫感應(yīng)應(yīng)電場(chǎng)場(chǎng)，它它的電電場(chǎng)線線是閉閉合的的，其其方向向可用用楞次次定律律判定定．(2)雖然磁磁場(chǎng)對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)電荷荷的洛洛倫茲茲力永永不做做功，，但感感應(yīng)電電場(chǎng)對(duì)對(duì)電荷荷有電電場(chǎng)力力的作作用，，要對(duì)對(duì)電荷荷做功功．變式訓(xùn)訓(xùn)練2某空間間出現(xiàn)現(xiàn)了如如圖14－1－8所示的的一組組閉合合的電電場(chǎng)線線，這這可能能是()A．沿AB方向磁磁場(chǎng)在在迅速速減弱弱B．沿AB方向磁磁場(chǎng)在在迅速速增強(qiáng)強(qiáng)C．沿BA方向磁磁場(chǎng)在在迅速速增強(qiáng)強(qiáng)D．沿BA方向磁磁場(chǎng)在在迅速速減弱弱解析：：選AC.根據(jù)電電磁感感應(yīng)理論，，閉合合回路路中磁磁通量量變化時(shí)，，使閉閉合電電路產(chǎn)產(chǎn)生感感應(yīng)電流，，該電電流可可用楞楞次定定律判斷，，其中中感應(yīng)應(yīng)電流流的方方向和電場(chǎng)場(chǎng)線方方向一一致．．圖14－1－8(2011年北京京海淀淀區(qū)高高二檢檢測(cè))關(guān)于電電磁場(chǎng)場(chǎng)和電電磁波波，下下列敘敘述中中正確確的是是()A．恒定定的電電場(chǎng)能能夠產(chǎn)產(chǎn)生電電磁波波B．電磁磁波的的傳播播需要要介質(zhì)質(zhì)C．電磁磁波從從一種種介質(zhì)質(zhì)進(jìn)入入另一一種介介質(zhì)，，頻率率不變變D．電磁磁波在在傳播播過(guò)程程中也也傳遞遞了能能量類型三對(duì)電磁波特性的認(rèn)識(shí)例3【精講精精析】由麥克克斯韋韋電磁磁場(chǎng)理理論可可知，，只有有非均均勻變變化的的電場(chǎng)場(chǎng)、磁磁場(chǎng)能能產(chǎn)生生電磁磁波，，A錯(cuò)；電電磁波波的傳傳播不不需要要介質(zhì)質(zhì)，B錯(cuò)；電磁波波與機(jī)械波波一樣，在在傳播過(guò)程程中頻率不不變，C正確；電磁磁波傳播電電磁振蕩的的運(yùn)動(dòng)形式式和能量，，D對(duì)．【答案】CD變式訓(xùn)練3下列關(guān)于電電磁波的說(shuō)說(shuō)法正確的的是()A．電磁波必必須依賴介介質(zhì)傳播B．電磁波可可以發(fā)生衍衍射現(xiàn)象C．電磁波不不會(huì)發(fā)生偏偏振現(xiàn)象D．電磁波無(wú)無(wú)法攜帶信信息傳播解析：選B.電磁波具有有波的共性性，可以發(fā)發(fā)生衍射現(xiàn)現(xiàn)象，故B正確．電磁磁波是橫波波，能發(fā)生生偏振現(xiàn)象象，故C錯(cuò)．電磁波波能攜帶信信息傳播，，且傳播不不依賴介質(zhì)質(zhì)，在真空空中也可以以傳播，故故A、D錯(cuò)．在LC振蕩電路路中，線線圈的自自感系數(shù)數(shù)L＝2.5mH，電容C＝4μF.(1)該回路的的周期多多大？(2)設(shè)t＝0時(shí)，電容容器上電電壓