高三物理教案：《电磁振荡电磁波教案》教学设计。

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本文题目：高三物理教案：电磁振荡电磁波教案

第十二章 电磁振荡电磁波 相对论

第一节 电磁振荡 电磁波

基础知识 一、电磁振荡

在振荡电路里产生振荡电流的过程中，由容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化的现象，叫做电磁振荡。

1. LC振荡电路

由自感线圈和电容器组成的电路就是最简单的振荡电路，简称LC回路。 在LC回路里，产生的大小和方向都做周期性变化的电流，叫做振荡电流。 如图所示，先将电键S和1接触，电键闭合后电源给电容器C充电，然后S和2接触，在LC回路中就出现了振荡电流。大小与方向都做同期性变化的电流叫振荡电流.

2.电磁振荡

在产生振荡电流的过程中，电容器上极板上的电荷q，电路中的电流i，电容器内电场强度E，线圈中磁感应强度B都发生周期性的变化，这种现象叫做电磁振荡.

(1)从振荡的表象上看：LC振荡过程实际上是通过线圈L对电容器C充、放电的过程。

(2)从物理本质上看：LC振荡过程实质上是磁场能和电场能之间通过充、放电的形式相互转化的过程。

3.振荡的周期和频率

电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫做周期。一秒钟内完成的周期性变化的次数叫做频率。在电磁振荡发生时，如果不存在能量损失，也不受外界其它因素的影响，这时的振荡周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。理论研究表明，周期T和频率f跟自感系数L和电容C的关系：

注意：当电路定了，该电路的周期与频率就是定值，与电路中电流的大小，电容器上带电量多少无关.

4.LC振荡过程中规律的表达。

(1)定性表达。在LC振荡过程中，磁场能及与磁场能相关的物理量(如线圈中电流强度、线圈电流周围的磁场的磁感强度、穿过线圈的磁通量等)和电场能及与电场能相关的物理量(如电容器的极板间电压、极板间电场的电场强度、极板上电量等)都随时间做周期相同的周期性变化。这两组量中，一组最大时，另一组恰最小;一组增大时，另一组正减小。这一特征正是能的转化和守恒定律所决定的。

(2)定量表达。在LC振荡过程中，尽管磁场能和电场能的变化曲线都比较复杂，但与之相关的其他物理量和变化情况却都可以用简单的正(余)弦曲线给出定量表达。以LC振荡过程中线圈L中的振荡电流i(与磁场能相关)和电容器C的极板间交流电压u(与电场能相关)为例，其变化曲线分别如图中所示。

注意：分析电磁振荡要掌握以下三个要点(突出能量守恒的观点)：

⑴理想的LC回路中电场能E电和磁场能E磁在转化 过程中的总和不变。

⑵回路中电流越大，L中的磁场能越大(磁通量越大)。

⑶极板上电荷量越大，C中电场能越大(板间场强越大、两板间电压越高、磁通量变化率越大)。

因此LC回路中的电流图象和电荷图象总是互为余函数。

5.LC振荡过程的阶段分析和特殊状态

如图所示，在O、t2、t4时刻，线圈中振荡电流i为0，磁场能最小，而电容器极板间电压u恰好达到最大值，电场能最多，在t1、t3时刻则正相反，振荡电流、磁场能均达到最大值，而电压为0，电场能最少。在O→t1和t2→t3阶段，电流增强，磁场能增多，而电压降低，电场能减小，这是电容器放电把电场能转化为磁场能的阶段;在t1→t2和t3→t4阶段，电流减弱，磁场能减小，而电压升高，电场能增多，这是电容器充电把磁场能转化为电场能的阶段。

例1.在如图所示的L振荡电路中，当线圈两端MN间电压为零时，对电路情况的叙述正确的是( AD )

A.电路中电流最大

B.线圈内磁场能为零

C.电容器极板上电量最多

D.电容器极板间场强为零

解析：MN间电压为零，即电容器极板间电压为零，这时极板上无电荷，故板间场强为零，电路中电流强度最大，线圈中磁场能最大.

说明：在LC振荡电路中，由于线圈有自感作用，且线圈无电阻，它的电压和电流关系就不同于一般直流电路，决不能用直流电路的知识来进行研究.对于LC振荡电路中的一般问题，可通过电容器的有关知识和能量转换关系来分析求解.

例2.如图所示电路，K先接通a触点，让电容器充电后再接通b触点.设这时可变电容器电容为C，线圈自感系数为L，

(1)经过多长时间电容 C上电荷第一次释放完?

(2)这段时间内电流如何变化?两端电压如何变化?

(3)在振荡过程中将电容C变小，与振荡有关的物理量中哪些将随之改变?哪些将保持变化?

解析：(1)极板上电行由最大到零需要1/4周期时间，所以t=T/4=π

(2)从能量角度看，电容器释放电荷，电场能转变为磁场能，待电荷释放完毕时，磁场能达到最大，线圈两端电压与电容两极板间电压一致，由于放电，电容两极板间电压由最大值减至零，线圈两端电压也由最大值减为零.值得注意的是这段时间内电流由零逐渐增大.当线圈两端电压为零时，线圈中电流强度增至最大.千万不要把振荡电路看成直流电路，把电容器看成一个电源，把线圈看成一个电阻.这里电磁能没有被消耗掉，只是不断地相互转化.在直流电路中，电阻上通过的电流和电阻两端的电压，变化步调一致，电压大电流也大，电压小电流也小.在振荡电路中，存在自感现象及线圈电阻为零的情况，电流和电压变化步调不一致，所以才出现电压为零时电流最大的现象.

(3)在振荡过程中，当电容器C变小时，根据周期公式，周期T变小，频率f增大.同时不论是增大电容极板间的距离d，还是减小正对面积S，电容C变小，外力都对电容做功，振荡电路能量都增加，故电场能、磁场能、磁感强度和振荡电流的最大值都增加.极板上电荷最大值将不变，极板电压最大值将增加.若减小正对面积S使电容C变小时，电场强度最大值增加.

例3. 某时刻LC回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向如右图所示。则这时电容器正在_____(充电还是放电)，电流大小正在______(增大还是减小)。

分析：用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极

板是正极板，所以这时电容器正在充电;因为充电过程电场能增大，

所以磁场能减小，电流也减小。

二.电磁场、电磁波

1.麦克斯韦电磁场理论的要点：

(1)变化的磁(电)场将产生电(磁)场。

(2)变化的磁(电)场所产生的电(磁)场取决于磁(电)场的变化率。具体地说，均匀变化的磁(电)场将产生恒定的电(磁)场，非均匀变化的磁(电)场将产生变化的电(磁)场，周期性变化的磁(电)场将产生周期相同的周期性变化的电(磁)场。

(3)变化的磁场和变化的电场互相联系着，形成一个不可分离的统一体——电磁场。

变化的电场，其周围产生磁场，变化的磁场其周围产生电场.

注意：均匀变化的电场(或磁场)其周围产生稳定的磁场(或电场).

2.电磁场：变化的电场磁场形成一个不可分割的统一体叫电磁场.

3.电磁波：变化的电场和变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成了电磁波

①电磁波是怎样产生的：

如果在空间某处发生了周期性变化的电场，就会在空间引起周期性变化的磁场，这个周期性变化的磁场又会在较远的空间引起新的周期性变化的电场，新的周期性变化的电场又会在更远的空间引起新的周期性变化的磁场……这样，电磁场就由近及远向周围空间传播开去，形成了电磁波。

②电磁波的特点：

a.电磁波的传播不需要介质，但可以在介质中传播。

b.电磁波是横波。E与B的方向彼此垂直，而且都跟波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。电磁波的传播不需要靠别的物质作介质，在真空中也能传播。

c.电磁波的波速等于光速，实际上，光就是特定频率范围内的电磁波。

电磁波的波长、频率、波速三者之间的关系是：λ=C/f。 此式为真空中传播的电磁波各物理量之间的关系式。

d.场是能量贮存的场所，电磁波贮存电磁能.

e.赫兹用实验证明了电磁波的存在，还测定了电磁波的波长和频率，得到了电磁波的传播速度.

注意：⑴要深刻理解和应用麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。可以证明：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。

⑵按照麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一的场，这就是电磁场。电场和磁场只是这个统一的电磁场的两种具体表现。

4.无线电波的发射和接收

无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。 无线电波的波长从几毫米到几十千米。 根据波长(或频率)，通常将无线电波分成几个波段，每个波段的无线电波分别有不同的用途。

⑴无线电波的发射：

无线电波的发射必须采用开放电路，如图⑴所示，开放电路由振荡器、互感线圈、天线、地线等几部分组成。

说明：有效地发射电磁波的条件是：①频率足够高(单位时间内辐射出的能量P∝f 4);②形成开放电路(把电场和磁场分散到尽可能大的空间离里去)。

在发射用于通信等无线电波时，必须让电磁波随各种信号而改变，这一过程叫调制。 使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅，使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。

⑵无线电波的接收：

无线电波的接收必须采用调谐电路，如图⑵所示，调谐电路由可变电容器、电感线圈、天线、地线等几部分组成。

当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振。使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。另外，要还原为原始的信号，还必须有检波等解调过程。

5.电视和雷达

⑴电视：

在电视的发射端，用摄像管将光信号转换为电信号，利用电信号对高频振荡进行调制然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去; 在电视的接收端，通过调谐、检波、解调等过程将电信号送到显像管，再由显像管将电信号还原成图象。

⑵雷达：

雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，是利用电磁波遇到障碍物后发生反射的现象工作的。

例4.关于电磁场的理论，下列说法中正确的是( BD )

A.变化的电场周围产生的磁场一定是变化的

B.变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的

C.均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的

D.振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场

解析：麦克斯韦电磁理论指出，如果电场的变化是均匀的，产生的磁场是稳定的;如果电场的变化是不均匀的，产生的磁场是变化的;振荡电路是按正弦(或余弦)规律变化的，它产生的磁场也按正弦(或余弦)规律变化.

说明：变化电场有均匀变化和非均匀变化两种，其产生的磁场就有稳定和变化之分.新产生的场在某一时刻的大小取决于原来的场在这一时刻的变化率.均匀变化的场，其变化率是一个定值，故新产生的场就是一个稳定场.

例5.LC振荡电路中线圈的电感为2×10-6Hz，欲使它发射出长波长为15 m的电磁波，电容器的电容应多大?

解析：电磁波在真空(或空气)中传播时，不论其频率大小如何，速度均为C(C=3.00×108m/s)，且波长和频率成反比关系，由此求得频率.然后由LC振荡电路的频率公式，即可求得电容C的大小. 因为C=λf，所以f=c/λ=2×107Hz。

又f=1/2π 得C=1/4π2Lf2=3.1×10-11F=31 pF

例6.. 一台收音机，把它的调谐电路中的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一较高频率的电台信号。要想收到该电台信号，应该______(增大还是减小)电感线圈的匝数。

分析：调谐电路的频率和被接受电台的频率相同时，发生电谐振，才能收到电台信号。由公式 可知，L、C越小，f越大。当调节C达不到目的时，肯定是L太大，所以应减小L，因此要减小匝数。

例7. 某防空雷达发射的电磁波频率为f=3×103MHZ，屏幕上尖形波显示，从发射到接受经历时间Δt=0.4ms，那么被监视的目标到雷达的距离为______km。该雷达发出的电磁波的波长为______m。

分析：由s= cΔt=1.2×105m，这是电磁波往返的路程，所以目标到雷达的距离为s /2=0.6×105m=60km;由c=fλ可得λ= 0.1m

例8. 电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子

的。如图所示，在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室，用交变电

流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强

的电场，使电子加速.被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆

形轨道运动。设法把高能电子引入靶室，就能进一步进行实验工作。

已知在一个轨道半径为r=0.84m的电子感应加速器中，电子在被加

速的4.2ms内获得的能量为120MeV.设在这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的，磁通量的最小值为零，最大值为1.8Wb，试求电子在加速器中共绕行了多少周?

分析：根据法拉第电磁感应定律，环形室内的感应电动势为E= = 429V，设电子在加速器中绕行了N周，则电场力做功NeE应该等于电子的动能EK，所以有N= EK/Ee，带入数据可得N=2.8×105周。

第二节 传感器

1.光敏电阻

光敏电阻的材料是一种半导体.无光照射时，导电性能不好;随着光照的增强，导电性能变好.所似光敏电阻的电阻值随着光照的增强而减小. 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，这样光敏电阻就可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量.

例9.如图10-3-1所示为光敏电阻自动计数器的示意图.其中R1为光敏电阻，R2 为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )

A.当有光照射R1时信号处理系统获得高电压

B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压

C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次

D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次

【例1】解析：R1为光敏电阻，当有光照射出R1的阻值变小，R2上的电压变大，信号处理系统获得高电压.由题意知，当传送带上的物体挡住光时，信号处理系统获得低电压，这种电压高低交替变化的信号转化为相应的数字，实现自动计数的功能，达到自动计数目的.故AC选项正确.

答案：AC

说明：本题中的自动计数器具有广泛的应用，它是利用光敏电阻对光的敏感特性将光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，并将电路中的电压用信号处理系统识别以达到计数的目的.

2.热敏电阻和金属热电阻

热敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻随温度变化明显，导电能力随温度的升高而增强

某些金属材料的电阻率随温度的升高而增大，用这样的金属可以制作成温度传感器，称为热电阻.有一种常用的金属热电阻是用金属铂制作的.

热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学董，但相比而言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大.而热敏电阻的灵敏度较好.

3.电容式位移传感器

它是利用运动物体附带的电介质板在电容器内部插入的多少来改变电容器的电容，从而把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量.

4.霍尔元件

①霍尔元件：在一个很小的矩形半导体(如砷化铟)薄片上，制作四个电极E、F、M、N，当该半导体中的电流方向与磁场方向垂直时，它在当磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差.这种现象称为霍尔效应，利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件.如图10-3-3所示.

霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.

②霍尔元件的原理

外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向电场;横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板左右两例会形成稳定的电压，被称为霍尔电势差或霍尔电压 .

例10.如图10-3-4所示，有电流 流过长方体金属块，金属块宽度为 ，高度为 ，有一磁感应强度为 的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为 ，试问金属块上、下表面哪面电势高?电势差是多少?

解析：当电流在导体中流动时，运动电荷在洛伦兹力作用下，分别向导体上、下表面聚集，在导体中形成电场，其中上表面带负电，电势低，随着正、负电荷不断向下、上表面积累，电场增强，当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时即 时，电荷将不再向上或向下偏转，上、下表面间形成稳定电压.

因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定电子向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U，当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即

又因为导体中的电流 故

答案：下表面电势高;电势差为

说明：⑴判断电势高低时注意载流子是正电荷还是负电荷.

⑵由以上计算得上下两表面间的电压稳定时 ，其中 为单位体积内的自由电荷数， 为电子电荷量，对固定的材料而言为定值，若令 ，则 ，此即课本所给出的公式.

第三节 相对论

1.狭义相对论的两个基本假设

(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律总是相同的

(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的

2.时间和空间的相对性

(1)“同时”的相对性：两个事件是否同时发生，与参考系的选择有关

(2)长度的相对性(尺缩效应)

(3)时间间隔的相对性(钟慢效应)

(4)质量的相对性 (质量随速度变大)

(4)相对论的时空观：相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关.

3.质能方程：

课后练习

1. 2010?天津?1下列关于电磁波的说法正确的是

A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场

B.电磁波在真空和介质中传播速度相同

C.只要有电场和磁场，就能产生电磁波

D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播

答案：A

2..根据麦克斯韦的电磁场理论，下列说法中错误的是( )

A.变化的电场可产生磁场

B.均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场

C.振荡电场能够产生振荡磁场

D.振荡磁场能够产生振荡电场

解析：(1)恒定的磁场不能产生电场，恒定的电场也不能产生磁场。

(2)均匀变化的磁场(B是t的一次函数)只能产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场。

(3)非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场。

(4)振荡(按正弦规律变化)的磁场产生同频率振荡的电场，反之也然。

所以此题B选项正确

3. 关于电磁波在真空中传播速度，下列说法中不正确的是 ( )

A.频率越高，传播速度越大

B.电磁波的能量越强，传播速度越大

C.波长越长，传播速度越大

D.频率、波长、强弱都不影响电磁波的传播速度

解析：频率由波源决定，能量由频率决定，传播速度由介质决定，波长由频率和波源共同决定。此题选项为ABC

4. 如图所示的是一个水平放置的玻璃环形小槽，槽内光滑、槽的宽度和深度处处相同.现将一直径略小于槽宽的带正电的小球放入槽内，让小球获一初速度v0在槽内开始运动，与此同时，有一变化的磁场竖直向下穿过小槽外径所包围的面积，磁感应强度的大小随时间成正比增大，设小球运动过程中带电量不变，那么( )

A.小球受到的向心力大小不变

B.小球受到的向心力大小增加

C.磁场力对小球做功

D.小球受到的磁场力不断增加

解析：变化的磁场产生的电场对带正电的小球加速，速度增加，向心力增加，小球的洛伦兹力增加，所以此题选BD。

5. 某电路中电场随时间变化的图象如下图所示，能发射电磁波的电场是哪一种? ( )

解析：周期性变化的电磁场会产生周期性变化的磁电场，进而在介质中形成电磁场。这样电磁场传播出去形成电磁波所以此题选D。

6. 将下图所示的带电的平行板电容器C的两个极板用绝缘工具缓缓拉大板间距离的过程中，在电容器周围空间 ( )

A.会产生变化的磁场

B.会产生稳定的磁场

C.不产生磁场

D.会产生振荡的磁场

解析：变化的电场产生磁场，此题选A。

7. 电子钟是利用LC振荡电路来工作计时的，现发现电子钟每天要慢30s，造成这一现象的原因可能是 ( )

A.电池用久了 B.振荡电路中电容器的电容大了

C.振荡电路中线圈的电感大了 D.振荡电路中电容器的电容小了

解析：LC回路的周期 ，由此公式可知电子钟的周期由电感和电容共同决定，与其它因素无关。此题选BC。

8. 建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是 ( )

A.法拉第 B.奥斯特 C.赫兹 D.麦克斯韦

解：此题选D。

9.(05.广东物理?8)关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是 ( ACD )

A.电磁波是横波

B.电磁波的传播需要介质

C.电磁波能产生干涉和衍射现象

D.电磁波中电场和磁场方向处处互相垂直

10.河南省南召二高2010届高三上学期期末模拟关于电磁场和电磁波的认识正确的是( C )

A.任何电场在它周围空间都会产生磁场

B.电磁波和机械波一样依赖于介质传播

C.电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度

D.电磁波是纵波

11.四川省宜宾市2010届高三摸底测试关于电磁场和电磁波，下列说法中不正确的是( A )

A.变化的电场周围产生变化的磁场，变化的磁场周围产生变化的电场，两者相互联系，统称为电磁场

B.电磁场从发生区域由近及远的传播称为电磁波

C.电磁波是一种物质，可在真空中传播。所以平日说真空是没有实物粒子，但不等于什么都没有，有“场”这种特殊物质

D.电磁波在真空中的传播速度总是3×108m/s

相关知识

电磁振荡

14.2电磁振荡
【教学目标】
（一）知识与技能
1．知道振荡电流、振荡电路、LC回路的概念。
2．LC回路中振荡电流的产生过程。
3．知道在电磁振荡过程中，LC回路中的能量转化情况。
4．知道电磁振荡的周期和频率。
（二）过程与方法
通过结合生活中各种相应现象及常识，理解电磁振荡在人们生活中的地位。
（三）情感、态度与价值观
1．体会物理知识在生活中的重要作用，培养勇于探索的精神。
2．培养学生实验探求知识的意识，增强求知欲望。
【教学重点】电磁振荡过程中电场能与磁场能的相互转化规律。
【教学难点】LC回路振荡过程中电场强度和磁感应强度的相互转化规律。
【教学方法】演示分析法，类比推理法
【教学用具】电感线圈一个（L500H，R500Ω），200μF金属化纸介电容一个，示波器、学生电源各一台，单刀双掷开关一个，LC回路振荡过程模拟课件一份，导线若干
【教学过程】
（一）引入新课
师：上节课我们已经了解了电磁波的发现历程，初步认识了电磁波。在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要。从移动电话到广播电视，从互联网到航空导航，从卫星遥感到宇宙探测，它们的工作和运行都要利用电磁波。可是，电磁波是怎样产生的？它有哪些性质？它是怎样传送信息的？要解决这些问题，我们首先来学习有关电磁振荡的知识。
（二）进行新课
1．电磁振荡的产生
实验演示：（1）出示电路图投影片，照电路图连接电路。
（2）引导学生分析：将S扳到a点，电容器是充电还是放电？上极板带何种电荷？
［学生得出结论］电容器充电，上极板带正电。
（3）提示学生注意观察示波器图象，然后将开关S扳到b点。
［提问学生］你观察到什么信号？
［学生回答］振幅逐渐减小的正弦交流信号。
分析上述电路的主要组成部分，并指出示波器和电源分别用来显示信号波形和充电，板书LC回路定义。
1、LC回路：由自感线圈和电容器组成的电路叫做LC回路。
［演示］多媒体课件演示，从电容器放电瞬间开始，LC回路在振荡过程中，电容器的带电量和极板间场强，自感线圈中的电流和磁感应强度的变化规律，将结果填入表格，板书小标题和表格。
2、LC回路的工作特点（图表和图象）
（1）
工作过程qEiB
放电瞬间qmEm00
放电过程qm→0Em→00→im0→Bm
充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0
放电过程qm→0Em→00→im0→Bm
充电过程0→qm0→Emim→0Bm→0
其中qm，Em，im，Bm分别表示电量、场强、电流和磁感应强度的最大值。
先将示波器观察到的电流信号绘制成图象，然后根据上表请学生绘制i-t，q-t等图象，板书图象。
（2）放电充电放电充电
分析上述电流的变化特点，板书振荡电流概念。
3、振荡电流、大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫振荡电流，实际振荡电流的频率很高，是高频正弦交流。
继续分析振荡电流的来源，板书振荡电路概念。
4、振荡电路，能够产生振荡电流的电路叫振荡电路，LC回路是一种简单的振荡电路。
分析上图中各量随时间的变化关系，板书电磁振荡的概念。
5、电磁振荡，振荡电路中的电荷、电流、电场和磁感应强度都发生同期性变化的现象叫电磁振荡，在电磁振荡过程中，电场能和磁场能同时发生周期性变化。
［请学生回答］本节开始观察到的振荡电流的振幅怎样变化？
［学生回答］不断减小。
师：由于电路中存在电阻，电阻消耗电能，转化为内能。另外，电路中的一部分能量还要以电磁波的形式辐射到周围空间中去，所以，振荡电路中能量不断减少，振荡电流的振幅不断减小，最后会停止振荡。
师：怎样才能保持振荡电流的振幅不变呢？
生：可以不断地把能量补充到振荡电路中。
师：在实际电路中，可以用晶体管等电子器件为LC电路补充能量。
2．电磁振荡的周期和频率
师：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间叫周期，用T表示。一秒钟完成周期性变化的次数叫频率，用f表示。
（给出上述定义之后，利用设问进行引导。）
［设问］电磁振荡的周期和频率跟哪些因素有关呢？下面就通过实验来研究这个问题。
［出示电路图投影片］
根据电路图连接电路，将L、C调到某一值，然后通过开关S先给电容器充电，再观察振荡周期。
分别改变L、C的值，先后重复上面操作，观察振荡周期是否变化。
通过上面的实验发现，电磁振荡的周期跟电路中的工作元件有关，即与电路的特点有关。
师：理论分析表明，LC回路的周期与自感系数L、电容C的关系是
T=2π
频率：
f=
请学生填出公式中各量对应的单位。
T（s）f（Hz）L（H）C（F）
（三）课堂总结、点评
本节学习了电磁振荡的产生过程，知道了什么是LC回路。在LC回路中，振荡电流、极板上的电量、电场能和磁场能都随时间按正弦规律作周期性变化。
我们还知道了LC回路的振荡周期和频率T=2π，f=。
（四）课余作业
预习下一节：电磁波的发射和接收。

电磁波教案

一位优秀的教师不打无准备之仗，会提前做好准备，作为教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来，帮助教师能够井然有序的进行教学。那么如何写好我们的教案呢？为此，小编从网络上为大家精心整理了《电磁波教案》，相信您能找到对自己有用的内容。

18．4电磁波
一、教学目标
1．了解电磁波的产生和发射，知道电磁波是横波
2．知道电磁波在真空中的传播速度，知道公式v=λf也适用于电磁波。
二、教学重点：有关电磁波的简单计算
三、教学难点：电磁波的产生
四、教学方法：启发式综合教学法
五、教学过程
（一）引入新课
上节课我们学习了有关电磁场的知识，知道了麦克斯韦电磁场理论的两大支柱，即变化的磁场能产生电场，变化的电场能产生磁场。变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波。这节课我们就学习有关电磁波的知识。
（二）进行新课
1．电磁波的产生
（1）普通LC振荡电路不能有效地发射电磁波
在普通LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡过程中，电场能和磁场能的相互转化主要是在电路内部完成的，辐射出去的能量很少。不能有效地发射电磁波
2．发射电磁波的条件
要有效地向外发射电磁波，振荡电路要满足如下条件：
（1）要有足够高的振荡频率。
（2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才能有效地把电磁场的能量传播出去。
引导学生讨论：如何改造普通的LC振荡电路，才能使它能够有效地发射电磁波？
师生一起讨论后，引出开放电路的概念。将闭合电路变成开放电路就可以有效地把电磁波发射出去。
3．电磁波的特点
师生一起讨论、归纳电磁波的特点：
（1）电磁波是横波。电磁波中的电场和磁场相互垂直，电磁波的传播方向与二者的方向也垂直。
（2）电磁波在空间以一定的速度传播，
（3）电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，即c=3.0×108m/s
（4）电磁波的传播过程就是电磁能的传播过程。
（5）电磁波是物质波，真空中也能传播，能独立存在（与机械波不同）
（6）具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性
【例题】一台收音机的接收频率范围从f1=2.2MHz到f2=22MHz；设这台收音机能接收的相应波长范围从λ1到λ2，那么波长之比为λ1:λ2=___：___
（三）布置作业：练习二（2）（3）做在作业本上

高中物理选修3-4知识点总结：电磁振荡电磁波的发射和接收

一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备，准备好一份优秀的教案往往是必不可少的。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容，帮助高中教师能够更轻松的上课教学。你知道怎么写具体的高中教案内容吗？考虑到您的需要，小编特地编辑了“高中物理选修3-4知识点总结：电磁振荡电磁波的发射和接收”，欢迎大家阅读，希望对大家有所帮助。

高中物理选修3-4知识点总结：电磁振荡电磁波的发射和接收

1、LC回路振荡电流的产生
先给电容器充电，把能以电场能的形式储存在电容器中。
（1）闭合电路，电容器C通过电感线圈L开始放电。由于线圈中产生的自感电动势的阻碍作用。放电开始瞬时电路中电流为零，磁场能为零，极板上电荷量最大。随后，电路中电流加大，磁场能加大，电场能减少,直到电容器C两端电压为零。放电结束，电流达到最大、磁场能最多。
（2）由于电感线圈L中自感电动势的阻碍作用电流不会立即消失，保持原来电流方向，对电容器反方向充电，磁场能减少，电场能增多。充电流由大到小，充电结束时，电流为零。
接着电容器又开始放电，重复（1）、（2）过程，但电流方向与（1）时的电流方向相反。
电磁波的发射和接收
有效的向外发射电磁波的条件：
（1）要有足够高的振荡频率，因为频率越高，发射电磁波的本领越大。
（2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才有可能有效的将电磁场的能量传播出去。
采用什么手段可以有效的向外界发射电磁波？
改造振荡电路——由闭合电路成开放电路
2、电磁波的接收条件
电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。
调谐：使接收电路产生电谐振的过程。通过改变电容器电容来改变调谐电路的频率。
检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。．电磁波谱及其应用
3、光的电磁说
（1）麦克斯韦计算出电磁波传播速度与光速相同，说明光具有电磁本质
（2）电磁波谱
电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线射线
产生机理在振荡电路中，自由电子作周期性运动产生
原子的外层电子受到激发产生的
原子的内层电子受到激发后产生的原子核受到激发后产生的
（3）光谱观察光谱的仪器，分光镜光谱的分类，产生和特征
发射光谱连续光谱产生特征
由炽热的固体、液体和高压气体发光产生的由连续分布的，一切波长的光组成
明线光谱由稀薄气体发光产生的由不连续的一些亮线组成
吸收光谱高温物体发出的白光，通过物质后某些波长的光被吸收而产生的在连续光谱的背景上，由一些不连续的暗线组成的光谱
光谱分析：
一种元素，在高温下发出一些特点波长的光，在低温下，也吸收这些波长的光，所以把明线光波中的亮线和吸收光谱中的暗线都称为该种元素的特征谱线，用来进行光谱分析。
4、电磁波的应用：
1、电视
简单地说：电视信号是电视台先把影像信号转变为可以发射的电信号，发射出去后被接收的电信号通过还原，被还原为光的图象重现荧光屏。电子束把一幅图象按照各点的明暗情况，逐点变为强弱不同的信号电流，通过天线把带有图象信号的电磁波发射出去。
2、雷达工作原理
利用发射与接收之间的时间差，计算出物体的距离。
3、手机
在待机状态下，手机不断的发射电磁波，与周围环境交换信息。
手机在建立连接的过程中发射的电磁波特别强。
电磁波与机械波的比较:
共同点：都能产生干涉和衍射现象；它们波动的频率都取决于波源的频率；在不同介质中传播，频率都不变．
不同点：机械波的传播一定需要介质，其波速与介质的性质有关，与波的频率无关．而电磁波本身就是一种物质，它可以在真空中传播，也可以在介质中传播．电磁波在真空中传播的速度均为3.0×108m／s，在介质中传播时，波速和波长不仅与介质性质有关，还与频率有关．
不同电磁波产生的机理
无线电波是振荡电路中自由电子作周期性的运动产生的．
红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的．
伦琴射线是原子内层电子受激发产生的．
γ射线是原子核受激发产生的．
频率(波长)不同的电磁波表现出作用不同．
红外线主要作用是热作用，可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感；
紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒；
伦琴射线有较强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体的透视和检查部件的缺陷；
γ射线的穿透本领更大，在工业和医学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用γ刀进行手术．

电磁波

电磁波

课时安排：l课时

教具学具：220V交流电源、变压器、小灯泡．

师生互动活动设计：

教师先通过实验引入，启发学生思考、想象，总结麦克斯韦理论，再利用哲学中相互联系的规律理解掌握电磁场理论．结合课本讲解电磁波概念，类比机械波，理解电磁波传播规律．

教学步骤：

一、引言：人类认识客观世界，发现新的事物，常有两种方式，一种是从生产实践、科学实验中观察分析后发现新的事物，另一种是从科学理论出发，预言新的事物存在．电磁波的发现，属于后一种．麦克斯韦从电磁场理论出发，运用了较为深奥的数学工具，得到了描述电磁场特性的规律，并预言了电磁波的存在．10年后，他的学生赫兹用实验方法证实了麦克斯韦的伟大预言，发射并接收了电磁波，从而开创了无线电技术的新时代．我们现在粗略地介绍了一下麦克斯韦的这个理论．

二、教学过程

l、麦克斯韦的理论要点一：变化的磁场产生电场

演示实验

装置如图所示，当穿过螺线管的磁场随时间变化时，上面的线圈中产生感应电动势，引起感应电流使灯泡发光．

（1）线圈中产生感应电动势说明了什么？

麦克斯韦认为变化的磁场在线圈中产生电场，正是这种电场（涡旋电场）在线圈中驱使自由电子做定向的移动，引起了感应电流．

（2）如果用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中还会有电流、电场吗？

引导学生思考后回答，有电场、无电流．

（3）想象线圈不存在时线圈所在处的空间还有电场吗？（有）

（4）总结说明，麦克斯韦认为线圈只不过用来显示电场的存在，线圈不存在时，变化的磁场同样在周围空间产生电场，即这是

一种普遍存在的现象，跟闭合电路是否存在无关．

2、变化的电场产生磁场

我们知道，电流周围存在着磁场，麦克斯韦研究了电现象和磁现象的相似和联系．经过反复思考提出一个假设，变化的电场产生磁场．

这一点，我们从哲学上知道，事物之间是相互联系的，可以相互转化．

比如根据麦克斯韦的理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中电流要产生磁场，而且在电容器两极板问周期性变化着的电场周围也要产生磁场．

3、电磁场、电磁波

（l）概念

麦克斯韦根据自己的理论进一步预言，如果在空间某域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场，这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……可见，变化的电场和变化的磁场是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，这种变化的电场和变化的磁场总是交替产生，并且由发生的区域向周围空间传播．见课本图19—10，电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波．

（2）电磁波的特点

①是横波：用课本P270图19－10说明

②是物质波，真空中也能传播，能独立存在（与机械波不同）

③具有反射、折射、干涉、衍射等波的一切特性

（1）波速公式（）

电磁波在真空中速度等于光速．

三、总结、扩展

麦克斯韦的电磁场理论

1、变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围产生磁场．

2、均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场．这里的“均匀变

化”指在相等时间内磁感应强度（或电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强度（或电场强度）对时间变化率一定．

3、不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场

4、振荡的（即周期性变化的）磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场．

5、变化的电场和变化的磁场总是相互联系着，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场，向周围空间传播就是电磁波．

四、板书设计

电磁场电磁波

一、麦克斯韦电磁场理论

1、变化的磁场产生电场

2、变化的电场产生磁场

3、电磁场的概念

二、电磁波

1、电磁波的产生

2、电磁波的特点