（浙江新高考專用版）2024-2025學(xué)年高中物理 第十四章 電磁波 2 電磁振蕩教案 新人教版選修3-4

（浙江新高考專用版）2024-2025學(xué)年高中物理第十四章電磁波2電磁振蕩教案新人教版選修3-4授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教學(xué)內(nèi)容（浙江新高考專用版）2024-2025學(xué)年高中物理第十四章電磁波2電磁振蕩教案新人教版選修3-4

本節(jié)課主要內(nèi)容為《電磁振蕩》章節(jié)，將圍繞以下知識點進(jìn)行展開：

1.電磁振蕩的定義與特點；

2.LC振蕩電路的原理及其振蕩過程；

3.電磁波的發(fā)射與接收；

4.電磁振蕩在實際應(yīng)用中的例子。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.理解電磁振蕩的基本概念，培養(yǎng)學(xué)生對物理現(xiàn)象的觀察與概括能力；

2.掌握LC振蕩電路的工作原理，提高學(xué)生運用物理知識解決實際問題的能力；

3.通過電磁波的發(fā)射與接收，培養(yǎng)學(xué)生探索自然現(xiàn)象、理解科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)素養(yǎng)；

4.分析電磁振蕩在實際應(yīng)用中的例子，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高實踐與探究能力。重點難點及解決辦法重點：

1.電磁振蕩的定義與特點；

2.LC振蕩電路的原理及振蕩過程；

3.電磁波的發(fā)射與接收原理。

難點：

1.對LC振蕩電路中電場能與磁場能轉(zhuǎn)換的理解；

2.電磁波發(fā)射與接收過程中，學(xué)生對相位、極化等概念的理解。

解決辦法：

1.通過動態(tài)演示和動畫模擬，幫助學(xué)生直觀理解LC振蕩電路中能量轉(zhuǎn)換過程；

2.引導(dǎo)學(xué)生通過小組討論、實驗操作等方法，加深對電磁波發(fā)射與接收過程中相位、極化等概念的理解；

3.設(shè)計具有梯度的問題，由淺入深引導(dǎo)學(xué)生思考，逐步突破難點；

4.結(jié)合生活實例，讓學(xué)生感受電磁波在實際應(yīng)用中的重要性，提高學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：

-確保每位學(xué)生都有《高中物理》浙江新高考專用版教材第四章電磁波相關(guān)內(nèi)容，新人教版選修3-4的學(xué)習(xí)資料。

2.輔助材料：

-準(zhǔn)備電磁振蕩、LC振蕩電路、電磁波發(fā)射與接收的相關(guān)圖片、圖表和視頻等多媒體資源，以便于形象展示抽象概念。

-收集生活中電磁波應(yīng)用的實例圖片和資料，幫助學(xué)生理解電磁波的實際意義。

-準(zhǔn)備相關(guān)的物理學(xué)家介紹和科學(xué)史背景資料，以激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)科學(xué)精神。

3.實驗器材：

-LC振蕩電路一套，用于演示電磁振蕩過程。

-電磁波發(fā)射與接收裝置，用于展示電磁波的傳播特性。

-多功能示波器，用于觀察振蕩電路中的電壓和電流變化。

-相關(guān)的實驗輔助器材，如導(dǎo)線、電源、電容器、電感器等。

-確保所有實驗器材的完整性和安全性，提前進(jìn)行檢測和試運行。

4.教室布置：

-布置分組討論區(qū)，每組配備一張桌子，供學(xué)生進(jìn)行小組討論和協(xié)作學(xué)習(xí)。

-設(shè)置實驗操作臺，確保實驗器材的有序擺放，便于學(xué)生觀察和操作。

-在教室前方設(shè)置多媒體展示區(qū)，用于展示課件和多媒體資源。

-確保教室光線充足，通風(fēng)良好，為學(xué)生提供一個舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境。

5.教學(xué)輔助工具：

-準(zhǔn)備白板、記號筆等教具，方便教師在課堂上進(jìn)行講解和板書。

-準(zhǔn)備教學(xué)反饋問卷，用于課后收集學(xué)生對本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的反饋，以便及時調(diào)整教學(xué)方法。

6.課前準(zhǔn)備：

-教師提前熟悉教材內(nèi)容，明確教學(xué)目標(biāo)和重難點，準(zhǔn)備相應(yīng)的教學(xué)策略。

-教師根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)特點，設(shè)計具有針對性的教學(xué)活動。

-教師提前與學(xué)生溝通，了解他們對電磁波相關(guān)知識的掌握情況，以便調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和深度。教學(xué)實施過程1.課前自主探索

-教師活動：發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，提供自主學(xué)習(xí)資料和導(dǎo)學(xué)案。

-學(xué)生活動：通過教材和資料，預(yù)習(xí)電磁振蕩的基本概念。

-教學(xué)方法：采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

-教學(xué)手段：使用教材、導(dǎo)學(xué)案、在線資源。

-作用和目的：培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

-具體分析：學(xué)生通過預(yù)習(xí)，對電磁振蕩有初步了解，為課中深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

-舉例：學(xué)生觀看LC振蕩電路的動畫，初步理解電磁能的轉(zhuǎn)換過程。

2.課中強(qiáng)化技能

-環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課

-教師活動：通過提問方式，引導(dǎo)學(xué)生回顧電磁感應(yīng)知識，自然導(dǎo)入新課。

-學(xué)生活動：回答問題，分享預(yù)習(xí)成果。

-教學(xué)方法：采用問答法，激發(fā)學(xué)生思維。

-教學(xué)手段：使用多媒體課件。

-作用和目的：鞏固舊知，引入新知，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

-環(huán)節(jié)二：新課講解

-教師活動：講解電磁振蕩的定義、LC振蕩電路原理，展示實驗過程。

-學(xué)生活動：認(rèn)真聽講，記錄重點，參與實驗觀察。

-教學(xué)方法：采用講授法和實驗法。

-教學(xué)手段：使用多媒體課件、實驗器材。

-作用和目的：突破重點，解決難點，加深學(xué)生對電磁振蕩的理解。

-環(huán)節(jié)三：小組討論

-教師活動：提出問題，引導(dǎo)學(xué)生分組討論。

-學(xué)生活動：討論問題，分享觀點，共同解決問題。

-教學(xué)方法：采用小組合作法。

-教學(xué)手段：使用白板、記號筆。

-作用和目的：培養(yǎng)學(xué)生合作能力，加深對重難點的理解。

3.課后拓展應(yīng)用

-教師活動：布置課后作業(yè)，提供拓展學(xué)習(xí)資料。

-學(xué)生活動：完成作業(yè)，進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)，探索電磁波在實際應(yīng)用中的例子。

-教學(xué)方法：采用探究法和任務(wù)驅(qū)動法。

-教學(xué)手段：使用教材、網(wǎng)絡(luò)資源。

-作用和目的：鞏固課堂知識，提高學(xué)生運用知識解決實際問題的能力。

-具體分析：通過課后拓展，讓學(xué)生將所學(xué)知識運用到實際中，提高知識運用能力。

-舉例：學(xué)生設(shè)計一個簡單的無線電發(fā)射和接收裝置，體驗電磁波的實際應(yīng)用。拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

-《電磁學(xué)原理與應(yīng)用》相關(guān)章節(jié)，深入了解電磁振蕩在實際工程中的應(yīng)用。

-《現(xiàn)代通信技術(shù)》中關(guān)于電磁波傳播特性的介紹，了解電磁波在無線通信中的作用。

-《物理學(xué)史》中關(guān)于電磁學(xué)發(fā)展的部分，了解電磁波的發(fā)現(xiàn)歷程及科學(xué)家的貢獻(xiàn)。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-研究電磁波在不同介質(zhì)中的傳播速度差異，探討影響因素。

-分析無線電廣播和手機(jī)通信中電磁波的發(fā)射和接收過程，理解信號調(diào)制與解調(diào)的原理。

-探索電磁波在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，如磁共振成像（MRI）技術(shù)。

-設(shè)計小實驗，驗證電磁波的極化特性，如利用偏振片觀察電磁波的傳播。

-研究電磁波輻射對人體的影響，了解安全標(biāo)準(zhǔn)和防護(hù)措施。

3.知識點拓展：

-電磁波的分類及其在不同頻段的命名，如無線電波、微波、紅外線、可見光等。

-電磁波譜的介紹，理解不同類型電磁波在自然界和科技中的應(yīng)用。

-電磁波傳播的波動方程，探討電磁波傳播的數(shù)學(xué)描述。

-電磁波在電磁兼容性（EMC）設(shè)計中的應(yīng)用，了解如何減少電磁干擾。

-電磁波在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用，如太陽能電池和無線充電技術(shù)。

4.實踐活動：

-組織學(xué)生參觀通信基站或無線電發(fā)射塔，了解電磁波在實際通信中的應(yīng)用。

-開展科技小制作活動，如制作簡單的無線電發(fā)射和接收裝置，加深對電磁波傳播的理解。

-鼓勵學(xué)生參加科技創(chuàng)新比賽，將電磁波相關(guān)知識應(yīng)用到實際項目中。典型例題講解例題一：

題目：一個LC振蕩電路中，如果電容器C的電量為Q，電感器L的電流為I，求振蕩電路中的能量。

解答：

振蕩電路中的能量由電場能和磁場能組成。

電場能：E電=1/2*C*Q^2

磁場能：E磁=1/2*L*I^2

總能量：E總=E電+E磁=1/2*C*Q^2+1/2*L*I^2

例題二：

題目：一個LC振蕩電路的固有周期為T0，如果在該電路中引入一個電阻R，求新的振蕩周期T。

解答：

LC振蕩電路的固有周期：T0=2π*√(L*C)

引入電阻R后的振蕩周期：T=T0*√(1+R^2*C^2*π^2/L^2)

例題三：

題目：一個電磁波在真空中傳播，其頻率為f，波長為λ，求該電磁波的速度v。

解答：

根據(jù)電磁波在真空中的傳播速度為光速，即v=c=3×10^8m/s

由波長和頻率的關(guān)系：v=λ*f

所以，λ=v/f

例題四：

題目：一個電磁波的發(fā)射天線長度為l，如果該電磁波的波長為λ，求天線的工作原理是什么？

解答：

天線的工作原理是基于電磁感應(yīng)。當(dāng)天線的長度l為電磁波波長λ的整數(shù)倍時，即l=n*λ（n為整數(shù)），天線能夠有效地發(fā)射或接收電磁波。這是因為此時天線上的電荷振蕩與電磁波同步，實現(xiàn)能量的有效輻射。

例題五：

題目：一個無線電接收天線接收到的電磁波功率為P，天線的有效接收面積A為πR^2，求該電磁波的強(qiáng)度I。

解答：

電磁波強(qiáng)度I與功率P和天線有效接收面積A的關(guān)系為：

I=P/A

由于天線的有效接收面積A=πR^2，所以

I=P/(πR^2)

例題一詳細(xì)解答：

電容器C的電場能E電=1/2*C*V^2，其中V為電容器的電壓。在LC振蕩電路中，電容器的電壓與電感器L的電流I成正比，即V=L*I/C。將V代入電場能公式，得到E電=1/2*C*(L*I/C)^2=1/2*L*I^2。同理，磁場能E磁=1/2*L*I^2。因此，總能量E總=E電+E磁=1/2*C*Q^2+1/2*L*I^2。

例題二詳細(xì)解答：

LC振蕩電路的固有周期T0=2π*√(L*C)。引入電阻R后，電路的振蕩受到阻尼影響，新的周期T可以通過求解阻尼振蕩的微分方程得到。在簡化模型下，T=T0*√(1+R^2*C^2*π^2/L^2)。

例題三詳細(xì)解答：

電磁波在真空中的速度v=c=3×10^8m/s是一個常數(shù)。由于v=λ*f，所以λ=v/f。這表明電磁波的波長與頻率成反比。

例題四詳細(xì)解答：

當(dāng)天線的長度l為電磁波波長λ的整數(shù)倍時，即l=n*λ，天線能夠有效地發(fā)射或接收電磁波。這是因為此時天線上的電荷振蕩與電磁波同步，電流和電壓的分布形成駐波，使得能量輻射效率最高。

例題五詳細(xì)解答：

電磁波強(qiáng)度I表示單位面積上接收到的電磁波功率，所以I=P/A。由于天線的有效接收面積A=πR^2，代入公式得到I=P/(πR^2)。這個公式可以幫助計算電磁波在空間中的分布和接收天線的性能。板書設(shè)計①重點知識點：

-電磁振蕩的定義與特點

-LC振蕩電路的原理與振蕩過程

-電磁波的發(fā)射與接收

②關(guān)鍵詞：

-電磁振蕩

-LC電路

-能量轉(zhuǎn)換

-電磁波

-發(fā)射

-接收

③重點句：

-電磁振蕩是電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)換的過程。

-LC振蕩電路的固有周期T0=2π*√(L*C)。

-電磁波在真空中的速度v=c=3×10^8m/s。

-天線的有效長度l應(yīng)為電磁波波長λ的整數(shù)倍。

板書設(shè)計示例：

```

電磁振蕩

①定義與特點

|

V

LC振蕩電路

②原理與振蕩過程

|

V

電磁波

③發(fā)射與接收

|

V

關(guān)鍵詞：能量轉(zhuǎn)換

|

V

固有周期T0=2π*√(L*C)

|

V

電磁波速度v=c=3×10^8m/s

|

V

天線長度l=n*λ（n為整數(shù)）

```

板書設(shè)計要求簡潔明了，通過圖形和箭頭連接各個知識點，突出重點，使學(xué)生能夠直觀地理解知識點之間的邏輯關(guān)系。同時，使用不同顏色的粉筆突出關(guān)鍵詞和重點句，增加藝術(shù)性和趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

1.本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電磁振蕩的定義與特點，理解了電磁振蕩是電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)換的過程。

2.掌握了LC振蕩電路的原理與振蕩過程，以及固有周期T0的計算公式。

3.了解了電磁波的發(fā)射與接收原理，以及電磁波在真空中的速度v。

4.學(xué)習(xí)了天線長度與電磁波波長的關(guān)系，理解了天線的工作原理。

當(dāng)堂檢測：

一、填空題：

1.電磁振蕩是電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)換的______過程。

2.LC振蕩電路的固有周期T0=______*√(L*C)。

3.電磁波在真空中的速度v=______。

4.天線的有效長度l應(yīng)為電磁波波長λ的______倍。

二、計算題：

1.一個LC振蕩電路中，電容器C的電量為Q，電感器L的電流為I，求振蕩電路中的能量。

2.一個LC振蕩電路的固有周期為T0，如果在該電路中引入一個電阻R，求新的振蕩周期T。

3.一個電磁波在真空中傳播，其頻率為f，波長為λ，求該電磁波的速度v。

三、簡答題：

1.請簡要說明LC振蕩電路的工作原理。

2.請解釋電磁波發(fā)射與接收的基本過程。

四、應(yīng)用題：

1.設(shè)計一個小實驗，驗證電磁波的______特性（提示：偏振片）。

2.分析無線電廣播和手機(jī)通信中電磁波的發(fā)射和接收過程，理解信號______與解調(diào)的原理（提示：調(diào)制）。

答案：

一、填空題：

1.循環(huán)

2.2π

3.3×10^8m/s

4.整數(shù)

二、計算題：

1.振蕩電路中的能量E總=1/2*C*Q^2+1/2*L*I^2

2.新的振蕩周期T=T0*√(1+R^2*C^2*π^2/L^2)

3.電磁波速度v=c=3×10^8m/s

三、簡答題：

1.LC振蕩電路的工作原理是電容器C與電感器L之間的電場能與磁場能相互轉(zhuǎn)換，形成周期性振蕩。

2.電磁波發(fā)射與接收的基本過程包括：發(fā)射天線產(chǎn)生電磁波，電磁波在空間中傳播，接收天線接收到電磁波并轉(zhuǎn)換為電信號。

四、應(yīng)用題：

1.實驗設(shè)計：使用偏振片觀察電磁波的極化特性。

2.分析：無線電廣播和手機(jī)通信中，信號調(diào)制是將信息信號與載波信號結(jié)合，通過電磁波發(fā)射出去；解調(diào)則是從接收到的電磁波中提取出原始信息信號。教學(xué)反思與改進(jìn)1.設(shè)計反思活動：

-在課后布置相關(guān)作業(yè)，讓學(xué)生通