高中物理 142《电磁振荡》教学设计 新人教版选修34Word文档格式.docx

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　　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。

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。

）

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。

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KHZ或MHZ，因此把它叫做振荡电流。

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。

逆时针增大；

逆时针减小；

顺时针增大；

顺时针减小。

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。

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？

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。

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。

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。

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。

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。

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？

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。

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

　　；

　　【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。

2019-2020年高中物理14.3《电磁波的发射和接收》教学设计新人教版选修3-4

　　【教学内容】

　　人教版高中物理选修3-4第十四章第3节。

　　【教学目标】

　　1．了解有效地发射电磁波的两个条件。

　　2．了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用。

　　3．通过对电磁波的产生、发射、接收过程及基本电路的简单分析，领会无线电波在实际生活、生产中的作用。

　　4．了解无线电波的波长范围。

　　1．电磁波有效发射的条件，调制的含义及调制方式。

　　2．无线电波接收原理。

　　1．无线电波调制的含义及调幅和调频的区别。

　　2．“电谐振”概念。

　　多媒体投影仪，示波器。

　　讲解法，学生自学、讨论法

　　一、提出问题、引入新课

　　1．古代人们有那些传递信息的方式？

（烽火台，鸽子，驿站，邮差等）

　　2．请问现在我们有那些传递信息的方式？

（广播，电视，电话，手机，互联网等）

　　（过渡）：

现在的传递方式有线和无线之分，无线主要依靠电磁波，在无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波。

上节课我们学习了电磁振荡的知识，知道：

在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，电场能和磁场能主要在不同元件之间相互转化，辐射出去的电磁能或者电磁波很少。

那么如何才能有效地发射和接收电磁波呢？

　　二、新课过程

（一）无线电波的发射

要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有哪些特点呢？

（学生阅读教材，然后回答。

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，只有这样才能有效地把电磁能（电磁波）传播出去。

要满足上述两述条件，就需要把振荡电路改造变成开放电路（教师在黑板上画出图1、图2、图3、图4），那么如何改造呢？

同学们仔细观察一下，图1到图4是如何变化？

　　师生讨论得出：

图2中，电容器的极板倾斜，张口变大，便于把电磁能辐射出去；

线圈的匝数变少，其自感系数变小，便于发射高频率的电磁波。

图3中电容器极板间的距离增大，正对面积减少，线圈匝数进一步减少，便于发射较高频率的电磁波，图4中电容器极板间的距离进一步增大，正对面积减少至为零，线圈匝数为零，以便能够发射更高频率的电磁波。

图1 

图2 

图3 

图4

那么，实际中的开放电路是如何发射电磁波的呢？

图5

在实际应用中常把开放电路的下端跟地连接。

跟地连接的导线叫做地线。

线圈上部接到比较高的导线上，这条导线叫做天线。

天线和地线形成了一个敞开的电容器，电磁波就是由这样的开放电路发射出去的。

电视发射塔要建得很高，是为了使电磁波发射得较远。

实际发射无线电波的装置中还需在开放电路旁加一个振荡器电路与之耦合，如图5所示，振荡器电路产生的高频率振荡电流通过L2与L1的互感作用，使L1也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发出电磁波，向四周发射。

　　调制：

调幅与调频 

（以教师讲解为主）

发射电磁波是为了利用它传递某种信号。

要想电磁波传得远，就必须使用高频率的电磁波。

但我们要传递的信号却是一些低频信号，如：

声音信号频率只有几百至几千赫兹，图象信号频率也不过上万赫兹，不可能把它们直接发送出去。

这就要求发射的电磁波随信号而改变。

在电磁波发射技术中，如果把这种电信号“加”到高频等幅振荡电流上，那么，载有信号的高频振荡电流产生的电磁波（也就是载波）就载着要传送的信号一起发射出去．把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。

高频振荡电流，类似于可远飞的信鸽；

要传送的信号类似于要发出的信件，调制类似于把信件绑在信鸽的身上。

一种调制的方法是使高频振荡电流的振幅随信号的强弱而改变，这种调制叫做调幅（结合课本相应图讲解）。

　　另一种调制的方法是使高频振荡电流的频率随调制信号的强弱而改变，这种调制叫做调频（结合课本相应图讲解）。

图6

　　电波的发射：