1、第 1 页 共 5 页 顺义二中 段建辉总课时 课 题 18-2 电磁振荡的周期和频率 课时 18-教学目标一、知识目标1、知道电磁振荡的周期和频率.2、知道振荡电路的固有周期和固有频率.3、知道 LC 回路的周期和频率公式.二、能力目标培养学生应用公式解决实际问题能力.三、德育目标培养学生的类比归纳能力.教学重点LC 回路周期公式和频率公式的理解和应用.教学难点LC 回路周期公式的理解.教学方法 类比推理法教 具 多媒体教学设计 设计意图教 学 过 程设计思路：利用振荡电路的 i t 图像分析充放电情况、能量转化情况、电场强度磁感应强度、电容器所带电量等物理量的变化情况。通过分析变化规律引出
2、电磁振荡的周期和频率的概念，然后让学生猜想其影响因素并由实验验证，最后给出公式。例 1：如图（甲） 、 （乙）所示（1） （甲）图正处充电过程还是放电过程？自感电动势如何变化？（2） （乙）图是处充电过程，则电容器上极带正电还是负电？解析：从电路角度来认识：当电容器为电源时，就是放电过程，当电感线圈为电源时，就为充电过程，再根据电流应从电源正极流出、负极流进的特征，较容易判定（1）假设（甲）图中 L 为电源，应有以下等效电路（图甲）电容器上极应带正电，但注意到电容器上极带负电考察根据相关量变化判断充放电过程第 2 页 共 5 页 顺义二中 段建辉教学设计 设计意图教 学 过 程不符题设，则应是
3、电容器为电源，所以（甲）图应是放电过程（2）因为是充电过程，其等效电路应为图乙，电容器为用电器，电感应为电源，接电源正极的上板带正电总结指出：电磁振荡是一种周期性变化的现象，一周期内、充放电各两次例 2： 如图所示为 LC 振动电路某时刻的电流方向，且电流在减小，则A电容器正在放电，a 板带正电B电容器正在充电，a 板带负电C电容器正在放电，线圈中磁通量的变化变小D电容器正在充电，线圈中磁通量的变化率变大【解析】电流减小时，磁场能向电场能转化，电容器处于充电状态，由电流的流向可知这时电容器的 a 板带负电，b 板带正电，电流减小时，电流的变化率增大，因此磁通量的变化率增大正确选项为 B、D例
4、3：在图（甲）中，LC 振荡电路中规定图示电流方向为电流 i 的方向，则振荡电流随时间变化的图像如图（乙）所示那么，电路中各物理量在一个周期内的情况是：_时刻，电容器上带电量为零；_时刻，线圈中的磁场最强；_时刻，电容器两板间的电场强度值最大；_时刻，电路中电流达到反向最大值；_时刻内是对电容器的充电过程考查由图像确定各物理量。第 3 页 共 5 页 顺义二中 段建辉教学设计 设计意图教 学 过 程解析：分析这类问题的关键是要搞清电场能和磁场能相互转化的过程，以及它所对应的物理状态和物理量间的关系。由题图可知电容器 C 正在放电，当 t0 时，C 带电量最多，两板间电压最大，电场能也最大，而此
5、时磁场能最小（为零） ，对应的电流 i 最小（为零） ，随着 C 放电的持续，带电量、电压、电场能将逐渐减小，而磁场能、电流 i 将逐渐变大，磁场能、电流达到最大之后由于电感 L 和电容 C 的作用，将对电容反向充电，直至最大，依此类推，故可得知，A、C 时刻电流最大，磁场最强，电场为零，C 带电量为零，当电流为零时（对应图中的O、B 、 D）电容器上带电量最多，相应的电场强度值为最大。同理可知 C 时刻电流达到最大，电容经过 T4 放电完毕后，紧接着又对电容反向充电，又经 T/4，充电到最大值，即带电量、电压、电场能达最大，磁场能、电流变为零，这个过程对应着图中的 AB，类似的道理可知CD
6、也是对电容的充电过程引入：在研究机械振动时，我们引进了哪些描述机械振动的物理量？学生：周期、频率、振幅。事实上，上面的物理量可以归为两类，即表征快慢的量和表征强弱的量。上一节课我们已经知道，电磁振荡和机械振动的规律是非常类似的。对电磁振荡有了一个初步的了解之后，就必然涉及到对电磁振荡的定量描述和研究的问题。描述电磁振荡的物理量很多，但高中阶段只是介绍描述快慢的物理量。18-2 电磁振荡的周期和频率1、电磁振荡的周期和频率A、电磁振荡的周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需的时间，用 T 表示，单位 s。B、电磁振荡的频率：一秒钟完成周期性变化的次数叫频率，用 f 表示，单位 Hz。C、物理意义：
7、表示振荡快慢的的物理量。LC 回路的周期和频率由回路本身的特性决定这种由振荡回路本身特性所决定的振荡周期（或频率）叫做振荡电路的固有周期（或固有频率） ，简称振荡电路的周期（或频率） 2、固有周期（或固有频率）在一个周期内，振荡电流的方向改变两次；电场能（或磁场能）完成两次周期性变化第 4 页 共 5 页 顺义二中 段建辉教学设计 设计意图教 学 过 程3、影响周期和频率的因素：电容器的电容和线圈的电感。振荡周期和频率究竟跟电路有什么关系呢？学生先猜想然后通过实验来研究.（1）将自感线圈固定在某一值，然后逐步增大电容，发现电容越大，振荡周期越大.（2）将电容固定在某一值，逐步增大自感系数，发现
8、自感系数越大，振荡周期越大.结果表明，LC 回路的周期和频率只与电容 C 和自感 L 有关，跟电容器的带电多少和回路电流大小无关实验结果的定性解释电容越大，电容器容纳电荷就越多，充电和放电所需的时间就越长，因此周期越长，频率越低；自感越大，线圈阻碍电流变化的作用就越大，使电流的变化越缓慢，因此周期越长，频率越低4、 LC 回路的周期和频率公式理论研究证明：， LCT2LCf21（1）式中各物理量 T、 L、 C、 f 的单位分别是 s、H 、F、Hz （2）适当地选择电容器和线圈，可使振荡电路物周期和频率符合我们的需要例： 对振荡电路，下列说法正确的是（ ）A振荡电路中、电容器充电或放电一次所
9、用的时间为 LCB振荡电路中，电场能与磁场能的转化周期为 2C振荡过程中，电容器极板间电场强度的变化周期为 D振荡过程中，线圈内磁感应强度的变化周期为 LC【解析】在一个周期内，电容器充电、放电各两次，每次充电或放电所用的时间为振荡周期的 1/4电场能与电场强度的方向无关，磁场能与磁感应强度的方向无关，因此在电磁振荡的一个周期内各出现两次最大值，即电场能或磁场能的变化周期为 电场、磁场、电荷的变化周期跟电流LC的变化周期相同均为 2 考查振荡电路中各物理量的变化周期第 5 页 共 5 页 顺义二中 段建辉教学设计 设计意图教 学 过 程例 2：电子钟是利用 LC 振荡电路来工作计时的，现发现电
10、子钟每天慢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变大了C振荡电路中电容器的电容变小了D振荡电路中线圈的电感变大了解析：B、DLC 振荡电路振荡一次，计时一次若电子钟变慢，则计时次数减少，振动周期变长就好比机械钟摆，振动周期变长，在一定时间内振动次数减少，机械钟摆走时变慢根据 LC 振荡电路周期公式 判断，可LCT2能是电容器的电容变大或线圈的电感变大所致错解分析：误以为电池用久后，电流减小，致使指针摆动作用力减小，走时变慢，而错选 A 选项误以为电子钟走慢，是振动周期变小所致，故而错选 C 选项小结本节主要学习了以下内容1.电磁振荡的周期和频率及其特点2.LC 回路的振荡周期和频率的公式和特点.至此，我们初步知道了电磁振荡的一般概念，如果把电磁振荡中的电容器中的电荷量 q 与做机械振动的弹簧振子离开平衡位置的位移 x 相对应，振荡电流 i 与振子的运动速度相对应，则我们可以找到其他相对应的量的变化.作业：考查振荡电路周期公式教 学 后 记
