《电磁振荡》教学设计

　　【教学目标】

 

　　一、知识与技能

 

　　1．会分析电磁振荡过程中极板上的电荷量、板间电场强度、电场能和线圈中的电流、磁感应强度、磁场能等各物理量的变化规律。

 

　　2．理解电容、电感线圈在振荡过程中的作用。

 

　　3．知道振荡过程中振幅逐渐减小的原因，知道如何得到振幅不变的振荡。

 

　　4．知道电磁振荡的周期与频率公式。

 

　　二、过程与方法

 

　　1．通过对演示实验的观察，培养学生的观察能力、逻辑推理能力和想象能力。

 

　　2．通过对电磁振荡课件的观察，培养学生的分析能力、比较能力和概括能力。

 

　　三、情感态度与价值观

 

　　1．通过对振荡过程中各物理量变化的分析，让学生体会物理过程中的守恒思想。

 

　　2．通过画出一些物理量变化图形，让学生体会图象对复杂现象研究的简洁之美、对称美、和谐美。

 

　　【教学重点】

 

　　电磁振荡过程中各物理量的变化规律及各物理量变化之间的关系。

 

　　【教学难点】

 

　　电容、电感线圈在振荡过程中的作用。

 

　　【教学方法】

 

　　启发学生思考讨论；对比总结归纳；演示实验；多媒体课件辅助。

 

　　【教学模式】

 

　　教师引导下的讨论式。

 

　　【教学用具】

 

　　电磁振荡演示实验仪；多媒体课件及配套设施；振荡过程分析图表（提前印发给学生，一式两份）

 

　　【教学过程】

 

　　一、复习并引入新课

 

　　师：什么叫机械振动，它有哪些重要的特点？

 

　　生讨论得：物体在某一位置两侧所做的往复运动叫机械振动，它的最重要的特点是一些物理量都做周期性的变化，如回复力、加速度、位移、速度、动能、势能等。

 

　　师：机械振动在介质中传播就形成了机械波，我们第1节学习的电磁波肯定也是某种振动的传播引起的，我们把这种振动叫做电磁振荡，本节课我们就研究电磁振荡的产生及变化规律。

 

　　二、新课教学

 

　　板书一：电磁振荡的产生

 

　　板书1．振荡电路──LC回路

 

　　板图（如图-1所示）并介绍各组成部分，指出哪部分电路叫LC回路．

 

 

　　板书2．电磁振荡的产生

 

　　介绍与板图对应的LC回路实验装置、实验的做法。

 

　　先让学生猜可能看到什么现象，然后教师再演示（可以多做几次），让学生说出看到了什么现象？说明了什么？（电流表的指针左右摆动；摆动幅度越来越小，最后停止。说明了电路中的电流是大小、方向都在变化的，最后变为零。）

 

　　师：如果忽略能量损耗，LC回路中的电流大小就不会变化，也就是说回路中的电流的大小和方向做周期性的变化，我们把这种电流叫振荡电流。

 

　　板书3．振荡电路中产生的大小和方向做周期性的变化的电流叫振荡电流。

 

　　师：这种电流其实就是交变电流，如果用示波器观察会发现，它的波形也是正弦形状，但是由于频率很高，可以达到KH_Z或MH_Z，因此把它叫做振荡电流。

 

　　师：从演示实验中我们可以看出振荡电流的变化经过几个过程后就开始重复，从电容器刚开始放电说起，电流的大小、方向经历了几个过程后就完成一个周期呢？可以把演示实验中看到的现象与黑板上的电路图结合起来考虑。

 

　　生讨论得：逆时针增大；逆时针减小；顺时针增大；顺时针减小。

 

　　师：大家把电流的变化规律填在印发的振荡过程分析图表上，甲图即为电容器刚开始放电的瞬间，如在甲图下方填上i=0，在的下方填写电流逆时针，增大，依次类推，把一个周期中的振荡电流的变化规律填在图表上。

 

　　学生填写后，教师让几个同学上讲台用实物投影演示答案、教师组织大家核对点评。

 

　　师：大家知道机械振动过程中发生周期性变化的物理量有多个，那么在电磁振荡过程中发生周期性变化的物理量是只有电流吗，还有什么物理量？

 

　　生讨论得：极板上的电荷量、板间电场强度、电场能和线圈中的电流、磁感应强度、磁场能。

 

　　师：从演示实验的装置中我们只能感性认识振荡电流的变化规律，要感性认识其它物理量的变化规律，我们要借助多媒体课件，把我们看不到的东西显现出来。

 

　　板书二、振荡过程中的变化规律

 

　　教师演示电磁振荡课件，将所有物理量的变化都显示出来，要求学生观察一个周期中极板上的电荷量、板间电场强度、电场能和线圈中的电流、磁感应强度、磁场能等各物理量的变化规律。将观察到的结果填在分析图表的相应位置上，比如第一个过程如图-2所示（用实物投影演示）。同时若规定逆时针方向的电流为正，在相应位置画出i-t图象，画出电容器上极板的q-t图象。

 

 

　　学生观看课件（课件中的变化过程要缓慢），一边讨论，一边填写各物理量的变化规律，最后找几个同学上讲台用实物投影展示、讲解自己的结论（学生自己用暂停键控制课件进行讲解，每个学生只展示一个过程，教师组织其他同学点评），最后形成如图-3所示的结论。

 

 

　　师：为什么LC 回路中会出现这样的变化规律呢？这肯定与线圈和电容器起的作用有关。

 

　　教师组织学生讨论线圈与电容器都起到什么作用，教师可以提问：如果用导线直接连接充满电的电容器还有没有振荡产生？如果用导线直接连接充满磁场能的线圈还有没有振荡产生？以此来激发学生的讨论。

 

　　板书三、振荡的产生机理：线圈的自感作用和电容器的充放电作用造成电场能与磁场能的相互转化。

 

　　师：既然我们知道了振荡的产生机理，我们能不能不从感官上分析物理量的变化规律，而完全根据机理逻辑推理各物理量的变化规律呢？

 

　　生讨论，教师点拨关键之处：如第一次放电完毕的瞬间电流开始减小，但方向仍是逆时针，同时电流方向是正电荷流动方向，因此电容器的下极板的正电荷越来越多，上极板的负电荷越来越多，即电容器开始反向充电。

 

　　师：大家从逻辑推理的角度再填写一次分析图表，填完后与刚才的进行核对，看是否一样。

 

　　生：逻辑推理，填写图表，核对。

 

　　师：在刚才的演示实验中我们可以看到，由于能量的损耗，振荡电流是逐渐减弱的，如果画出电流随时间变化的曲线，我们发现它的振幅会越来越小，仿照阻尼振动的说法，这种振荡我们可以叫做阻尼振荡，同样类比受迫振动的知识，请你说一说如何能得到振幅不变的电磁振荡？

 

　　生：不断补充能量

 

　　板书四、实际的等幅振荡是依靠电源不断补充能量得到的。

 

　　师：大家知道简谐振动的周期具有固有性，只与振动系统自身有关；那么电磁振荡的周期会不会也有固有性，也只与自身结构有关呢？猜一猜与自身的什么有关？是什么关系？

 

　　组织学生讨论。

 

　　最后教师与学生共同看教材上的公式，并简单了解晶体振荡器。

 

　　板书五、电磁振荡的周期与频率具有固有性

 

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　　【课堂小结】

 

　　1．电磁振荡过程中极板上的电荷量、板间电场强度、电场能和线圈中的电流、磁感应强度、磁场能等各物理量的变化规律。

 

　　2．电容、电感线圈在振荡过程中的作用。

 

　　3．电磁振荡的周期。