（浙江新高考专用版）2024-2025学年高中物理 第十四章 电磁波 2 电磁振荡教案 新人教版选修3-4

（浙江新高考专用版）2024-2025学年高中物理第十四章电磁波2电磁振荡教案新人教版选修3-4授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容（浙江新高考专用版）2024-2025学年高中物理第十四章电磁波2电磁振荡教案新人教版选修3-4

本节课主要内容为《电磁振荡》章节，将围绕以下知识点进行展开：

1.电磁振荡的定义与特点；

2.LC振荡电路的原理及其振荡过程；

3.电磁波的发射与接收；

4.电磁振荡在实际应用中的例子。核心素养目标1.理解电磁振荡的基本概念，培养学生对物理现象的观察与概括能力；

2.掌握LC振荡电路的工作原理，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力；

3.通过电磁波的发射与接收，培养学生探索自然现象、理解科学本质的科学素养；

4.分析电磁振荡在实际应用中的例子，激发学生的创新意识，提高实践与探究能力。重点难点及解决办法重点：

1.电磁振荡的定义与特点；

2.LC振荡电路的原理及振荡过程；

3.电磁波的发射与接收原理。

难点：

1.对LC振荡电路中电场能与磁场能转换的理解；

2.电磁波发射与接收过程中，学生对相位、极化等概念的理解。

解决办法：

1.通过动态演示和动画模拟，帮助学生直观理解LC振荡电路中能量转换过程；

2.引导学生通过小组讨论、实验操作等方法，加深对电磁波发射与接收过程中相位、极化等概念的理解；

3.设计具有梯度的问题，由浅入深引导学生思考，逐步突破难点；

4.结合生活实例，让学生感受电磁波在实际应用中的重要性，提高学习兴趣。教学资源准备1.教材：

-确保每位学生都有《高中物理》浙江新高考专用版教材第四章电磁波相关内容，新人教版选修3-4的学习资料。

2.辅助材料：

-准备电磁振荡、LC振荡电路、电磁波发射与接收的相关图片、图表和视频等多媒体资源，以便于形象展示抽象概念。

-收集生活中电磁波应用的实例图片和资料，帮助学生理解电磁波的实际意义。

-准备相关的物理学家介绍和科学史背景资料，以激发学生兴趣，培养科学精神。

3.实验器材：

-LC振荡电路一套，用于演示电磁振荡过程。

-电磁波发射与接收装置，用于展示电磁波的传播特性。

-多功能示波器，用于观察振荡电路中的电压和电流变化。

-相关的实验辅助器材，如导线、电源、电容器、电感器等。

-确保所有实验器材的完整性和安全性，提前进行检测和试运行。

4.教室布置：

-布置分组讨论区，每组配备一张桌子，供学生进行小组讨论和协作学习。

-设置实验操作台，确保实验器材的有序摆放，便于学生观察和操作。

-在教室前方设置多媒体展示区，用于展示课件和多媒体资源。

-确保教室光线充足，通风良好，为学生提供一个舒适的学习环境。

5.教学辅助工具：

-准备白板、记号笔等教具，方便教师在课堂上进行讲解和板书。

-准备教学反馈问卷，用于课后收集学生对本节课教学内容的反馈，以便及时调整教学方法。

6.课前准备：

-教师提前熟悉教材内容，明确教学目标和重难点，准备相应的教学策略。

-教师根据学生的认知水平和学习特点，设计具有针对性的教学活动。

-教师提前与学生沟通，了解他们对电磁波相关知识的掌握情况，以便调整教学进度和深度。教学实施过程1.课前自主探索

-教师活动：发布预习任务，提供自主学习资料和导学案。

-学生活动：通过教材和资料，预习电磁振荡的基本概念。

-教学方法：采用翻转课堂模式，引导学生自主学习。

-教学手段：使用教材、导学案、在线资源。

-作用和目的：培养学生自主学习能力，为课堂学习打下基础。

-具体分析：学生通过预习，对电磁振荡有初步了解，为课中深入学习打下基础。

-举例：学生观看LC振荡电路的动画，初步理解电磁能的转换过程。

2.课中强化技能

-环节一：导入新课

-教师活动：通过提问方式，引导学生回顾电磁感应知识，自然导入新课。

-学生活动：回答问题，分享预习成果。

-教学方法：采用问答法，激发学生思维。

-教学手段：使用多媒体课件。

-作用和目的：巩固旧知，引入新知，激发学习兴趣。

-环节二：新课讲解

-教师活动：讲解电磁振荡的定义、LC振荡电路原理，展示实验过程。

-学生活动：认真听讲，记录重点，参与实验观察。

-教学方法：采用讲授法和实验法。

-教学手段：使用多媒体课件、实验器材。

-作用和目的：突破重点，解决难点，加深学生对电磁振荡的理解。

-环节三：小组讨论

-教师活动：提出问题，引导学生分组讨论。

-学生活动：讨论问题，分享观点，共同解决问题。

-教学方法：采用小组合作法。

-教学手段：使用白板、记号笔。

-作用和目的：培养学生合作能力，加深对重难点的理解。

3.课后拓展应用

-教师活动：布置课后作业，提供拓展学习资料。

-学生活动：完成作业，进行拓展学习，探索电磁波在实际应用中的例子。

-教学方法：采用探究法和任务驱动法。

-教学手段：使用教材、网络资源。

-作用和目的：巩固课堂知识，提高学生运用知识解决实际问题的能力。

-具体分析：通过课后拓展，让学生将所学知识运用到实际中，提高知识运用能力。

-举例：学生设计一个简单的无线电发射和接收装置，体验电磁波的实际应用。拓展与延伸1.拓展阅读材料：

-《电磁学原理与应用》相关章节，深入了解电磁振荡在实际工程中的应用。

-《现代通信技术》中关于电磁波传播特性的介绍，了解电磁波在无线通信中的作用。

-《物理学史》中关于电磁学发展的部分，了解电磁波的发现历程及科学家的贡献。

2.课后自主学习和探究：

-研究电磁波在不同介质中的传播速度差异，探讨影响因素。

-分析无线电广播和手机通信中电磁波的发射和接收过程，理解信号调制与解调的原理。

-探索电磁波在医学领域的应用，如磁共振成像（MRI）技术。

-设计小实验，验证电磁波的极化特性，如利用偏振片观察电磁波的传播。

-研究电磁波辐射对人体的影响，了解安全标准和防护措施。

3.知识点拓展：

-电磁波的分类及其在不同频段的命名，如无线电波、微波、红外线、可见光等。

-电磁波谱的介绍，理解不同类型电磁波在自然界和科技中的应用。

-电磁波传播的波动方程，探讨电磁波传播的数学描述。

-电磁波在电磁兼容性（EMC）设计中的应用，了解如何减少电磁干扰。

-电磁波在新能源领域的应用，如太阳能电池和无线充电技术。

4.实践活动：

-组织学生参观通信基站或无线电发射塔，了解电磁波在实际通信中的应用。

-开展科技小制作活动，如制作简单的无线电发射和接收装置，加深对电磁波传播的理解。

-鼓励学生参加科技创新比赛，将电磁波相关知识应用到实际项目中。典型例题讲解例题一：

题目：一个LC振荡电路中，如果电容器C的电量为Q，电感器L的电流为I，求振荡电路中的能量。

解答：

振荡电路中的能量由电场能和磁场能组成。

电场能：E电=1/2*C*Q^2

磁场能：E磁=1/2*L*I^2

总能量：E总=E电+E磁=1/2*C*Q^2+1/2*L*I^2

例题二：

题目：一个LC振荡电路的固有周期为T0，如果在该电路中引入一个电阻R，求新的振荡周期T。

解答：

LC振荡电路的固有周期：T0=2π*√(L*C)

引入电阻R后的振荡周期：T=T0*√(1+R^2*C^2*π^2/L^2)

例题三：

题目：一个电磁波在真空中传播，其频率为f，波长为λ，求该电磁波的速度v。

解答：

根据电磁波在真空中的传播速度为光速，即v=c=3×10^8m/s

由波长和频率的关系：v=λ*f

所以，λ=v/f

例题四：

题目：一个电磁波的发射天线长度为l，如果该电磁波的波长为λ，求天线的工作原理是什么？

解答：

天线的工作原理是基于电磁感应。当天线的长度l为电磁波波长λ的整数倍时，即l=n*λ（n为整数），天线能够有效地发射或接收电磁波。这是因为此时天线上的电荷振荡与电磁波同步，实现能量的有效辐射。

例题五：

题目：一个无线电接收天线接收到的电磁波功率为P，天线的有效接收面积A为πR^2，求该电磁波的强度I。

解答：

电磁波强度I与功率P和天线有效接收面积A的关系为：

I=P/A

由于天线的有效接收面积A=πR^2，所以

I=P/(πR^2)

例题一详细解答：

电容器C的电场能E电=1/2*C*V^2，其中V为电容器的电压。在LC振荡电路中，电容器的电压与电感器L的电流I成正比，即V=L*I/C。将V代入电场能公式，得到E电=1/2*C*(L*I/C)^2=1/2*L*I^2。同理，磁场能E磁=1/2*L*I^2。因此，总能量E总=E电+E磁=1/2*C*Q^2+1/2*L*I^2。

例题二详细解答：

LC振荡电路的固有周期T0=2π*√(L*C)。引入电阻R后，电路的振荡受到阻尼影响，新的周期T可以通过求解阻尼振荡的微分方程得到。在简化模型下，T=T0*√(1+R^2*C^2*π^2/L^2)。

例题三详细解答：

电磁波在真空中的速度v=c=3×10^8m/s是一个常数。由于v=λ*f，所以λ=v/f。这表明电磁波的波长与频率成反比。

例题四详细解答：

当天线的长度l为电磁波波长λ的整数倍时，即l=n*λ，天线能够有效地发射或接收电磁波。这是因为此时天线上的电荷振荡与电磁波同步，电流和电压的分布形成驻波，使得能量辐射效率最高。

例题五详细解答：

电磁波强度I表示单位面积上接收到的电磁波功率，所以I=P/A。由于天线的有效接收面积A=πR^2，代入公式得到I=P/(πR^2)。这个公式可以帮助计算电磁波在空间中的分布和接收天线的性能。板书设计①重点知识点：

-电磁振荡的定义与特点

-LC振荡电路的原理与振荡过程

-电磁波的发射与接收

②关键词：

-电磁振荡

-LC电路

-能量转换

-电磁波

-发射

-接收

③重点句：

-电磁振荡是电场能与磁场能相互转换的过程。

-LC振荡电路的固有周期T0=2π*√(L*C)。

-电磁波在真空中的速度v=c=3×10^8m/s。

-天线的有效长度l应为电磁波波长λ的整数倍。

板书设计示例：

```

电磁振荡

①定义与特点

|

V

LC振荡电路

②原理与振荡过程

|

V

电磁波

③发射与接收

|

V

关键词：能量转换

|

V

固有周期T0=2π*√(L*C)

|

V

电磁波速度v=c=3×10^8m/s

|

V

天线长度l=n*λ（n为整数）

```

板书设计要求简洁明了，通过图形和箭头连接各个知识点，突出重点，使学生能够直观地理解知识点之间的逻辑关系。同时，使用不同颜色的粉笔突出关键词和重点句，增加艺术性和趣味性，激发学生的学习兴趣。课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.本节课我们学习了电磁振荡的定义与特点，理解了电磁振荡是电场能与磁场能相互转换的过程。

2.掌握了LC振荡电路的原理与振荡过程，以及固有周期T0的计算公式。

3.了解了电磁波的发射与接收原理，以及电磁波在真空中的速度v。

4.学习了天线长度与电磁波波长的关系，理解了天线的工作原理。

当堂检测：

一、填空题：

1.电磁振荡是电场能与磁场能相互转换的______过程。

2.LC振荡电路的固有周期T0=______*√(L*C)。

3.电磁波在真空中的速度v=______。

4.天线的有效长度l应为电磁波波长λ的______倍。

二、计算题：

1.一个LC振荡电路中，电容器C的电量为Q，电感器L的电流为I，求振荡电路中的能量。

2.一个LC振荡电路的固有周期为T0，如果在该电路中引入一个电阻R，求新的振荡周期T。

3.一个电磁波在真空中传播，其频率为f，波长为λ，求该电磁波的速度v。

三、简答题：

1.请简要说明LC振荡电路的工作原理。

2.请解释电磁波发射与接收的基本过程。

四、应用题：

1.设计一个小实验，验证电磁波的______特性（提示：偏振片）。

2.分析无线电广播和手机通信中电磁波的发射和接收过程，理解信号______与解调的原理（提示：调制）。

答案：

一、填空题：

1.循环

2.2π

3.3×10^8m/s

4.整数

二、计算题：

1.振荡电路中的能量E总=1/2*C*Q^2+1/2*L*I^2

2.新的振荡周期T=T0*√(1+R^2*C^2*π^2/L^2)

3.电磁波速度v=c=3×10^8m/s

三、简答题：

1.LC振荡电路的工作原理是电容器C与电感器L之间的电场能与磁场能相互转换，形成周期性振荡。

2.电磁波发射与接收的基本过程包括：发射天线产生电磁波，电磁波在空间中传播，接收天线接收到电磁波并转换为电信号。

四、应用题：

1.实验设计：使用偏振片观察电磁波的极化特性。

2.分析：无线电广播和手机通信中，信号调制是将信息信号与载波信号结合，通过电磁波发射出去；解调则是从接收到的电磁波中提取出原始信息信号。教学反思与改进1.设计反思活动：

-在课后布置相关作业，让学生通