【优化方案】高中物理 第14章 第二节电磁振荡课件 新人教选修34

第二节电磁振荡课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练

第二节电磁振荡课标定位学习目标：1.了解电磁波发现的过程，理解麦克斯韦电磁场理论的基本思想．2．知道电磁波的形成及电磁波的基本特点．3．理解振荡电流、振荡电路及LC电路的概念，了解LC回路中振荡电流的产生过程．4．知道LC振荡电路中的能量转化情况，了解电磁振荡的周期与频率，会求LC电路的周期与频率．重点难点：1.麦克斯韦电磁场理论．2．电磁振荡的概念及振荡过程中各物理量的变化规律及其周期性．课前自主学案一、伟大的预言1．麦克斯韦电磁场理论英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论．可定性表述为：_______的磁场产生电场，________的电场产生磁场．变化变化2．麦克斯韦对电磁波的预言(电磁波的产生)如果在空间某区域中有________变化的电场，那么它就在空间引起________变化的磁场；这个变化的磁场又引起新的______的电场……于是，变化的______和变化的______交替产生，由近及远地向周围传播，形成了_________．周期性周期性变化电场磁场电磁波二、电磁波1．电磁波中的电场强度与磁感应强度互相_______，而且二者均与波的传播方向_______，因此电磁波是______．2．电磁波的速度等于_______，光的本质是__________．三、赫兹的电火花1．赫兹利用如图14－1－1的实验装置，证实了__________的存在．垂直垂直横波光速电磁波电磁波图14－1－12．赫兹的其他实验成果：赫兹通过一系列的实验，观察到了电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振现象，并通过测量证明，电磁波在真空中具有与光相同的________，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论．四、电磁振荡的产生1．振荡电流和振荡电路(1)振荡电流：大小和________都做周期性迅速变化的电流．(2)振荡电路：产生__________的电路．最简单的振荡电路为LC振荡电路．速度方向振荡电流2．电磁振荡的过程放电过程：由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，电容器极板上的电荷__________，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为__________，振荡电流逐渐增大，放电完毕，电流达到最大，电场能全部转化为磁场能．逐渐减少磁场能充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电流保持______________逐渐减小，电容器将进行__________，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，充电完毕，电流减小为零，磁场能全部转化为电场能．此后，这样充电和放电的过程反复进行下去．原来的方向反向充电3．电电磁磁振振荡荡的的实实质质在电电磁磁振振荡荡过过程程中中，，电电容容器器极极板板上上的的电电荷荷量量，，电电路路中中的的电电流流，，与与振振荡荡电电流流相相联联系系的的电电场场和和磁磁场场都都在在______________，电电场场能能和和磁磁场场能能周周期期性性的的________．五、、电电磁磁振振荡荡的的周周期期和和频频率率1．周周期期T：电电磁磁振振荡荡完完成成一一次次______________需要要的的时时间间．．2．频频率率f：1s内完完成成的的周周期期性性变变化化的的_______．周期期性性的的变变化化转化化周期期性性变变化化次数数核心要点突破一、、对对麦麦克克斯斯韦韦电电磁磁场场理理论论的的理理解解在19世纪纪60年代代，，英英国国物物理理学学家家麦麦克克斯斯韦韦在在系系统统总总结结前前人人研研究究电电磁磁规规律律成成果果的的基基础础上上，，建建立立了了完完整整的的电电磁磁场场理理论论，，预预言言了了电电磁磁波波的的存存在在．．实验验基基础础：：实实验验装装置置如如图图14－1－2所示示．麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生了电场，正是这种电场在线圈中引起了感应电流．如图14－1－3甲图所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关，导体环的作用只是用来显示电流的存在．图14－1－22．电电磁磁场场理理论论的的核核心心之之二二：：变变化化的的电电场场产产生生磁磁场场麦克克斯斯韦韦认认为为：：由由电电现现象象和和磁磁现现象象的的相相似似性性和和变变化化的的磁磁场场能能产产生生电电场场的的观观点点，，认认为为变变化化的的电电场场就就像像导导线线中中的的电电流流一一样样，，会会在在空空间间产产生生磁磁场场．．根据麦麦克斯斯韦理理论，，在给给电容容器充充电的的时候候，不不仅导导体中中的电电流要要产生生磁场场，而而且在在电容容器两两极板板间变变化着着的电电场周周围也也要产产生磁磁场．．如图图14－1－3乙所示示．图14－1－33．对麦麦克斯斯韦电电磁场场理论论的理理解恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场不均匀变化的电场在周围空间产生变化的磁场不均匀变化的磁场在周围空间产生变化的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场4.对电磁磁场的的理解解(1)电磁场场的产产生如果在在空间间某区区域有有周期期性变变化的的电场场，那那么这这个变变化的的电场场在它它周围围空间间产生生周期期性变变化的的磁场场；这这个变变化的的磁场场又在在它周周围空空间产产生新新的周周期性性变化化的电电场……变化的电电场和磁磁场相互互联系，，形成了了不可分分割的统统一体，，这就是是电磁场场．(2)电磁场与与静电场场、静磁磁场的比比较三者可以以在某空空间混合合存在，，但由静静电场和和静磁场场混合的的空间不不属于电电磁场．．电磁场场是电场场、磁场场相互激激发，相相互耦连连形成的的统一体体．电磁磁场由近近及远传传播，形形成电磁磁波，如如图14－1－4所示．图14－1－4特别提醒醒：(1)变化的磁磁场周围围产生电电场，是是一种普普遍存在在的现象象，跟闭闭合电路路是否存存在无关关．(2)在变化的的磁场中中所产生生的电场场的电场场线是闭闭合的，，而静电电场中的的电场线线是不闭闭合的．．即时应用用(即时突破破，小试试牛刀)1．根据麦麦克斯韦韦电磁场场理论，，下列说说法正确确的是()A．在电场的的周围空间间，一定存存在着和它它联系着的的磁场B．在变化的的电场周围围空间，一一定存在着着和它联系系着的磁场场C．恒定电流流在其周围围不产生磁磁场D．恒定电流流周围存在在着稳定的的磁场解析：选BD.电场按其是是否随时间间变化分为为稳定电场场(静电场)和变化电场场(如运动电荷荷形成的电电场)，稳定电场场不产生磁磁场，只有有变化的电电场周围空空间才存在在对应磁场场，故B对，A错；恒定电电流周围存存在稳定磁磁场，磁场场的方向可可由安培定定则判断，，D对，C错．二、电磁振振荡中电流流i、极板间的的电压u、极板上的的电量q、电场能和和磁场能之之间的对应应关系图14－1－51．如图14－1－5所示，同步步同变关系系在LC振荡回路发发生电磁振振荡的过程程中，电容容器上的物物理量：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能EB也是同步变化的，即：i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)即时应用(即时突破，，小试牛刀刀)2．在LC振荡荡电电路路中中，，下下列列哪哪个个说说法法是是错错误误的的()A．电电容容器器开开始始放放电电时时，，电电路路中中电电流流最最大大B．电电路路中中电电流流最最大大时时，，电电路路中中的的电电场场能能最最小小C．电电容容器器放放电电结结束束时时，，电电路路中中的的电电流流最最大大D．电电容容器器反反向向充充电电开开始始时时，，电电路路中中的的磁磁场场能能最最大大解析析：：选A.在电电容课堂互动讲练类型一对麦克斯韦电磁场理论的理解关于于电电磁磁场场理理论论，，下下列列说说法法中中正正确确的的是是()A．在在电电场场周周围围一一定定产产生生磁磁场场，，磁磁场场周周围围一一定定产产生生电电场场B．在在变变化化的的电电场场周周围围一一定定产产生生变变化化的的磁磁场场，，变变化化的的磁磁场场周周围围一一定定产产生生变变化化的的电电场场C．均均匀匀变变化化的的电电场场周周围围一一定定产产生生均均匀匀变变化化的的磁磁场场D．周周期期性性变变化化的的电电场场周周围围一一定定产产生生周周期期性性变变化化的的磁磁场场例1【精讲精析】根据麦克斯韦韦的电磁场理理论，只有变变化的电场才才产生磁场，，均匀变化的的电场产生恒恒定的磁场，，非均匀变化化的电场产生生变化的磁场场．【答案】D【方法总结】麦克斯韦的电电磁场理论关关键是理解掌掌握四个关键键词：“恒定的”、“均匀变化的”、“非均匀变化的的”、“周期性变化的的”，这些都是对对时间来说的的，是时间的的函数．变式训练1如图14－1－6所示的四种电电场中，哪一一种能产生电电磁波()图14－1－6解析：选D.由麦克斯韦电电磁场理论，，当空间出现现恒定的电场场时(如A图)，由于它不激激发磁场，故故无电磁波产产生；当出现例2一个带正电的的粒子在垂直直于匀强磁场场的平面内做做匀速圆周运运动，如图14－1－7所示．当磁感感应强度均匀匀增大时，此此粒子的()A．动能不变B．动能能增大大C．动能能减小小D．以上上情况况都可可能类型二感应电场方向的判定图14－1－7【自主解解答】当磁场场均匀匀增加加时，，根据据麦克克斯韦韦电磁磁场理理论，，将产产生一一恒定定的电电场，，带电电粒子子将受受一电电场力力作用用，该该力对对带电电粒子子做正正功，，所以以粒子子的动动能将将增大大，选选项B正确．．【答案】B【方法总总结】(1)变化的的磁场场产生生的电电场叫叫感应应电场场，它它的电电场线线是闭闭合的的，其其方向向可用用楞次次定律律判定定．(2)虽然磁磁场对对运动动电荷荷的洛洛伦兹兹力永永不做做功，，但感感应电电场对对电荷荷有电电场力力的作作用，，要对对电荷荷做功功．变式训训练2某空间间出现现了如如图14－1－8所示的的一组组闭合合的电电场线线，这这可能能是()A．沿AB方向磁磁场在在迅速速减弱弱B．沿AB方向磁磁场在在迅速速增强强C．沿BA方向磁磁场在在迅速速增强强D．沿BA方向磁磁场在在迅速速减弱弱解析：：选AC.根据电电磁感感应理论，，闭合合回路路中磁磁通量量变化时，，使闭闭合电电路产产生感感应电流，，该电电流可可用楞楞次定定律判断，，其中中感应应电流流的方方向和电场场线方方向一一致．．图14－1－8(2011年北京京海淀淀区高高二检检测)关于电电磁场场和电电磁波波，下下列叙叙述中中正确确的是是()A．恒定定的电电场能能够产产生电电磁波波B．电磁磁波的的传播播需要要介质质C．电磁磁波从从一种种介质质进入入另一一种介介质，，频率率不变变D．电磁磁波在在传播播过程程中也也传递递了能能量类型三对电磁波特性的认识例3【精讲精精析】由麦克克斯韦韦电磁磁场理理论可可知，，只有有非均均匀变变化的的电场场、磁磁场能能产生生电磁磁波，，A错；电电磁波波的传传播不不需要要介质质，B错；电磁波波与机械波波一样，在在传播过程程中频率不不变，C正确；电磁磁波传播电电磁振荡的的运动形式式和能量，，D对．【答案】CD变式训练3下列关于电电磁波的说说法正确的的是()A．电磁波必必须依赖介介质传播B．电磁波可可以发生衍衍射现象C．电磁波不不会发生偏偏振现象D．电磁波无无法携带信信息传播解析：选B.电磁波具有有波的共性性，可以发发生衍射现现象，故B正确．电磁磁波是横波波，能发生生偏振现象象，故C错．电磁波波能携带信信息传播，，且传播不不依赖介质质，在真空空中也可以以传播，故故A、D错．在LC振荡电路路中，线线圈的自自感系数数L＝2.5mH，电容C＝4μF.(1)该回路的的周期多多大？(2)设t＝0时，电容容器上电电压