【優(yōu)化方案】高中物理 第14章 第二節(jié)電磁振蕩課件 新人教選修34

第二節(jié)電磁振蕩課前自主學(xué)案核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課標(biāo)定位知能優(yōu)化訓(xùn)練

第二節(jié)電磁振蕩課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解電磁波發(fā)現(xiàn)的過程，理解麥克斯韋電磁場理論的基本思想．2．知道電磁波的形成及電磁波的基本特點(diǎn)．3．理解振蕩電流、振蕩電路及LC電路的概念，了解LC回路中振蕩電流的產(chǎn)生過程．4．知道LC振蕩電路中的能量轉(zhuǎn)化情況，了解電磁振蕩的周期與頻率，會(huì)求LC電路的周期與頻率．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.麥克斯韋電磁場理論．2．電磁振蕩的概念及振蕩過程中各物理量的變化規(guī)律及其周期性．課前自主學(xué)案一、偉大的預(yù)言1．麥克斯韋電磁場理論英國物理學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象成果的基礎(chǔ)上，建立了完整的電磁場理論．可定性表述為：_______的磁場產(chǎn)生電場，________的電場產(chǎn)生磁場．變化變化2．麥克斯韋對(duì)電磁波的預(yù)言(電磁波的產(chǎn)生)如果在空間某區(qū)域中有________變化的電場，那么它就在空間引起________變化的磁場；這個(gè)變化的磁場又引起新的______的電場……于是，變化的______和變化的______交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播，形成了_________．周期性周期性變化電場磁場電磁波二、電磁波1．電磁波中的電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度互相_______，而且二者均與波的傳播方向_______，因此電磁波是______．2．電磁波的速度等于_______，光的本質(zhì)是__________．三、赫茲的電火花1．赫茲利用如圖14－1－1的實(shí)驗(yàn)裝置，證實(shí)了__________的存在．垂直垂直橫波光速電磁波電磁波圖14－1－12．赫茲的其他實(shí)驗(yàn)成果：赫茲通過一系列的實(shí)驗(yàn)，觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，并通過測量證明，電磁波在真空中具有與光相同的________，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論．四、電磁振蕩的產(chǎn)生1．振蕩電流和振蕩電路(1)振蕩電流：大小和________都做周期性迅速變化的電流．(2)振蕩電路：產(chǎn)生__________的電路．最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路．速度方向振蕩電流2．電磁振蕩的過程放電過程：由于線圈的自感作用，放電電流由零逐漸增大，電容器極板上的電荷__________，電容器里的電場逐漸減弱，線圈的磁場逐漸增強(qiáng)，電場能逐漸轉(zhuǎn)化為__________，振蕩電流逐漸增大，放電完畢，電流達(dá)到最大，電場能全部轉(zhuǎn)化為磁場能．逐漸減少磁場能充電過程：電容器放電完畢后，由于線圈的自感作用，電流保持______________逐漸減小，電容器將進(jìn)行__________，線圈的磁場逐漸減弱，電容器里的電場逐漸增強(qiáng)，磁場能逐漸轉(zhuǎn)化為電場能，振蕩電流逐漸減小，充電完畢，電流減小為零，磁場能全部轉(zhuǎn)化為電場能．此后，這樣充電和放電的過程反復(fù)進(jìn)行下去．原來的方向反向充電3．電電磁磁振振蕩蕩的的實(shí)實(shí)質(zhì)質(zhì)在電電磁磁振振蕩蕩過過程程中中，，電電容容器器極極板板上上的的電電荷荷量量，，電電路路中中的的電電流流，，與與振振蕩蕩電電流流相相聯(lián)聯(lián)系系的的電電場場和和磁磁場場都都在在______________，電電場場能能和和磁磁場場能能周周期期性性的的________．五、、電電磁磁振振蕩蕩的的周周期期和和頻頻率率1．周周期期T：電電磁磁振振蕩蕩完完成成一一次次______________需要要的的時(shí)時(shí)間間．．2．頻頻率率f：1s內(nèi)完完成成的的周周期期性性變變化化的的_______．周期期性性的的變變化化轉(zhuǎn)化化周期期性性變變化化次數(shù)數(shù)核心要點(diǎn)突破一、、對(duì)對(duì)麥麥克克斯斯韋韋電電磁磁場場理理論論的的理理解解在19世紀(jì)紀(jì)60年代代，，英英國國物物理理學(xué)學(xué)家家麥麥克克斯斯韋韋在在系系統(tǒng)統(tǒng)總總結(jié)結(jié)前前人人研研究究電電磁磁規(guī)規(guī)律律成成果果的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上，，建建立立了了完完整整的的電電磁磁場場理理論論，，預(yù)預(yù)言言了了電電磁磁波波的的存存在在．．實(shí)驗(yàn)驗(yàn)基基礎(chǔ)礎(chǔ)：：實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)裝裝置置如如圖圖14－1－2所示示．麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場在線圈中產(chǎn)生了電場，正是這種電場在線圈中引起了感應(yīng)電流．如圖14－1－3甲圖所示，麥克斯韋認(rèn)為在變化的磁場周圍產(chǎn)生電場是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路(導(dǎo)體環(huán))是否存在無關(guān)，導(dǎo)體環(huán)的作用只是用來顯示電流的存在．圖14－1－22．電電磁磁場場理理論論的的核核心心之之二二：：變變化化的的電電場場產(chǎn)產(chǎn)生生磁磁場場麥克克斯斯韋韋認(rèn)認(rèn)為為：：由由電電現(xiàn)現(xiàn)象象和和磁磁現(xiàn)現(xiàn)象象的的相相似似性性和和變變化化的的磁磁場場能能產(chǎn)產(chǎn)生生電電場場的的觀觀點(diǎn)點(diǎn)，，認(rèn)認(rèn)為為變變化化的的電電場場就就像像導(dǎo)導(dǎo)線線中中的的電電流流一一樣樣，，會(huì)會(huì)在在空空間間產(chǎn)產(chǎn)生生磁磁場場．．根據(jù)麥麥克斯斯韋理理論，，在給給電容容器充充電的的時(shí)候候，不不僅導(dǎo)導(dǎo)體中中的電電流要要產(chǎn)生生磁場場，而而且在在電容容器兩兩極板板間變變化著著的電電場周周圍也也要產(chǎn)產(chǎn)生磁磁場．．如圖圖14－1－3乙所示示．圖14－1－33．對(duì)麥麥克斯斯韋電電磁場場理論論的理理解恒定的電場不產(chǎn)生磁場恒定的磁場不產(chǎn)生電場均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場不均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生變化的磁場不均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生變化的電場振蕩電場產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場振蕩磁場產(chǎn)生同頻率的振蕩電場4.對(duì)電磁磁場的的理解解(1)電磁場場的產(chǎn)產(chǎn)生如果在在空間間某區(qū)區(qū)域有有周期期性變變化的的電場場，那那么這這個(gè)變變化的的電場場在它它周圍圍空間間產(chǎn)生生周期期性變變化的的磁場場；這這個(gè)變變化的的磁場場又在在它周周圍空空間產(chǎn)產(chǎn)生新新的周周期性性變化化的電電場……變化的電電場和磁磁場相互互聯(lián)系，，形成了了不可分分割的統(tǒng)統(tǒng)一體，，這就是是電磁場場．(2)電磁場與與靜電場場、靜磁磁場的比比較三者可以以在某空空間混合合存在，，但由靜靜電場和和靜磁場場混合的的空間不不屬于電電磁場．．電磁場場是電場場、磁場場相互激激發(fā)，相相互耦連連形成的的統(tǒng)一體體．電磁磁場由近近及遠(yuǎn)傳傳播，形形成電磁磁波，如如圖14－1－4所示．圖14－1－4特別提醒醒：(1)變化的磁磁場周圍圍產(chǎn)生電電場，是是一種普普遍存在在的現(xiàn)象象，跟閉閉合電路路是否存存在無關(guān)關(guān)．(2)在變化的的磁場中中所產(chǎn)生生的電場場的電場場線是閉閉合的，，而靜電電場中的的電場線線是不閉閉合的．．即時(shí)應(yīng)用用(即時(shí)突破破，小試試牛刀)1．根據(jù)麥麥克斯韋韋電磁場場理論，，下列說說法正確確的是()A．在電場的的周圍空間間，一定存存在著和它它聯(lián)系著的的磁場B．在變化的的電場周圍圍空間，一一定存在著著和它聯(lián)系系著的磁場場C．恒定電流流在其周圍圍不產(chǎn)生磁磁場D．恒定電流流周圍存在在著穩(wěn)定的的磁場解析：選BD.電場按其是是否隨時(shí)間間變化分為為穩(wěn)定電場場(靜電場)和變化電場場(如運(yùn)動(dòng)電荷荷形成的電電場)，穩(wěn)定電場場不產(chǎn)生磁磁場，只有有變化的電電場周圍空空間才存在在對(duì)應(yīng)磁場場，故B對(duì)，A錯(cuò)；恒定電電流周圍存存在穩(wěn)定磁磁場，磁場場的方向可可由安培定定則判斷，，D對(duì)，C錯(cuò)．二、電磁振振蕩中電流流i、極板間的的電壓u、極板上的的電量q、電場能和和磁場能之之間的對(duì)應(yīng)應(yīng)關(guān)系圖14－1－51．如圖14－1－5所示，同步步同變關(guān)系系在LC振蕩回路發(fā)發(fā)生電磁振振蕩的過程程中，電容容器上的物物理量：q↓→E↓→EE↓(或q↑→E↑→EE↑)振蕩線圈上的物理量：振蕩電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場能EB也是同步變化的，即：i↓→B↓→EB↓(或i↑→B↑→EB↑)即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，，小試牛刀刀)2．在LC振蕩蕩電電路路中中，，下下列列哪哪個(gè)個(gè)說說法法是是錯(cuò)錯(cuò)誤誤的的()A．電電容容器器開開始始放放電電時(shí)時(shí)，，電電路路中中電電流流最最大大B．電電路路中中電電流流最最大大時(shí)時(shí)，，電電路路中中的的電電場場能能最最小小C．電電容容器器放放電電結(jié)結(jié)束束時(shí)時(shí)，，電電路路中中的的電電流流最最大大D．電電容容器器反反向向充充電電開開始始時(shí)時(shí)，，電電路路中中的的磁磁場場能能最最大大解析析：：選A.在電電容課堂互動(dòng)講練類型一對(duì)麥克斯韋電磁場理論的理解關(guān)于于電電磁磁場場理理論論，，下下列列說說法法中中正正確確的的是是()A．在在電電場場周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生磁磁場場，，磁磁場場周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生電電場場B．在在變變化化的的電電場場周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生變變化化的的磁磁場場，，變變化化的的磁磁場場周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生變變化化的的電電場場C．均均勻勻變變化化的的電電場場周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生均均勻勻變變化化的的磁磁場場D．周周期期性性變變化化的的電電場場周周圍圍一一定定產(chǎn)產(chǎn)生生周周期期性性變變化化的的磁磁場場例1【精講精析】根據(jù)麥克斯韋韋的電磁場理理論，只有變變化的電場才才產(chǎn)生磁場，，均勻變化的的電場產(chǎn)生恒恒定的磁場，，非均勻變化化的電場產(chǎn)生生變化的磁場場．【答案】D【方法總結(jié)】麥克斯韋的電電磁場理論關(guān)關(guān)鍵是理解掌掌握四個(gè)關(guān)鍵鍵詞：“恒定的”、“均勻變化的”、“非均勻變化的的”、“周期性變化的的”，這些都是對(duì)對(duì)時(shí)間來說的的，是時(shí)間的的函數(shù)．變式訓(xùn)練1如圖14－1－6所示的四種電電場中，哪一一種能產(chǎn)生電電磁波()圖14－1－6解析：選D.由麥克斯韋電電磁場理論，，當(dāng)空間出現(xiàn)現(xiàn)恒定的電場場時(shí)(如A圖)，由于它不激激發(fā)磁場，故故無電磁波產(chǎn)產(chǎn)生；當(dāng)出現(xiàn)例2一個(gè)帶正電的的粒子在垂直直于勻強(qiáng)磁場場的平面內(nèi)做做勻速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)，如圖14－1－7所示．當(dāng)磁感感應(yīng)強(qiáng)度均勻勻增大時(shí)，此此粒子的()A．動(dòng)能不變B．動(dòng)能能增大大C．動(dòng)能能減小小D．以上上情況況都可可能類型二感應(yīng)電場方向的判定圖14－1－7【自主解解答】當(dāng)磁場場均勻勻增加加時(shí)，，根據(jù)據(jù)麥克克斯韋韋電磁磁場理理論，，將產(chǎn)產(chǎn)生一一恒定定的電電場，，帶電電粒子子將受受一電電場力力作用用，該該力對(duì)對(duì)帶電電粒子子做正正功，，所以以粒子子的動(dòng)動(dòng)能將將增大大，選選項(xiàng)B正確．．【答案】B【方法總總結(jié)】(1)變化的的磁場場產(chǎn)生生的電電場叫叫感應(yīng)應(yīng)電場場，它它的電電場線線是閉閉合的的，其其方向向可用用楞次次定律律判定定．(2)雖然磁磁場對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)電荷荷的洛洛倫茲茲力永永不做做功，，但感感應(yīng)電電場對(duì)對(duì)電荷荷有電電場力力的作作用，，要對(duì)對(duì)電荷荷做功功．變式訓(xùn)訓(xùn)練2某空間間出現(xiàn)現(xiàn)了如如圖14－1－8所示的的一組組閉合合的電電場線線，這這可能能是()A．沿AB方向磁磁場在在迅速速減弱弱B．沿AB方向磁磁場在在迅速速增強(qiáng)強(qiáng)C．沿BA方向磁磁場在在迅速速增強(qiáng)強(qiáng)D．沿BA方向磁磁場在在迅速速減弱弱解析：：選AC.根據(jù)電電磁感感應(yīng)理論，，閉合合回路路中磁磁通量量變化時(shí)，，使閉閉合電電路產(chǎn)產(chǎn)生感感應(yīng)電流，，該電電流可可用楞楞次定定律判斷，，其中中感應(yīng)應(yīng)電流流的方方向和電場場線方方向一一致．．圖14－1－8(2011年北京京海淀淀區(qū)高高二檢檢測)關(guān)于電電磁場場和電電磁波波，下下列敘敘述中中正確確的是是()A．恒定定的電電場能能夠產(chǎn)產(chǎn)生電電磁波波B．電磁磁波的的傳播播需要要介質(zhì)質(zhì)C．電磁磁波從從一種種介質(zhì)質(zhì)進(jìn)入入另一一種介介質(zhì)，，頻率率不變變D．電磁磁波在在傳播播過程程中也也傳遞遞了能能量類型三對(duì)電磁波特性的認(rèn)識(shí)例3【精講精精析】由麥克克斯韋韋電磁磁場理理論可可知，，只有有非均均勻變變化的的電場場、磁磁場能能產(chǎn)生生電磁磁波，，A錯(cuò)；電電磁波波的傳傳播不不需要要介質(zhì)質(zhì)，B錯(cuò)；電磁波波與機(jī)械波波一樣，在在傳播過程程中頻率不不變，C正確；電磁磁波傳播電電磁振蕩的的運(yùn)動(dòng)形式式和能量，，D對(duì)．【答案】CD變式訓(xùn)練3下列關(guān)于電電磁波的說說法正確的的是()A．電磁波必必須依賴介介質(zhì)傳播B．電磁波可可以發(fā)生衍衍射現(xiàn)象C．電磁波不不會(huì)發(fā)生偏偏振現(xiàn)象D．電磁波無無法攜帶信信息傳播解析：選B.電磁波具有有波的共性性，可以發(fā)發(fā)生衍射現(xiàn)現(xiàn)象，故B正確．電磁磁波是橫波波，能發(fā)生生偏振現(xiàn)象象，故C錯(cuò)．電磁波波能攜帶信信息傳播，，且傳播不不依賴介質(zhì)質(zhì)，在真空空中也可以以傳播，故故A、D錯(cuò)．在LC振蕩電路路中，線線圈的自自感系數(shù)數(shù)L＝2.5mH，電容C＝4μF.(1)該回路的的周期多多大？(2)設(shè)t＝0時(shí)，電容容器上電電壓