高中物理第三章电磁振荡电磁波教案教科版选修3_4

第三章 电磁振荡 电磁波
教学目标
1．通过基本知识的回顾和例题的讲解，使学生对本章的基本概念和基本规律有进一步地理解，并能熟练应用本章知识分析解决物理问题。

2．在熟练掌握基本概念、基本规律的基础上，能够分析和解决一些实际问题。

3．通过复习，培养学生归纳知识和进一步运用知识的能力，学习一定的研究问题的科学方法。

复习重难点
对物理概念的深刻含义、对物理概念的综合性运用
设计思想
本章在电场、磁场、电磁感应等章的基础上，论述电磁振荡和电磁波的理论和实践知识，内容简单但比较抽象，复习课主要通过问题本章的重点知识强化记忆并熟练应用。

教学资源 课件
教学设计
【课堂引入】
问题：本章学习了哪些知识？
【课堂学习】
学习活动一：电磁波的发现
问题1：麦克斯韦电磁理论有哪些主要内容？电磁波有哪些特点？
学生回答，教师投影总结
电磁波 电磁波的发现：麦克斯韦电磁场理论预言
赫兹证实电磁波的存在
电磁波的产生：电磁振荡
电磁波的发射、传播和接收
电磁波谱 电磁波的应用
问题2：电磁波在传播过程中哪些物理量不变？哪些物理量会改变？
电磁波的频率和周期就是电磁振荡的频率与周期，与介质无关，因此频率和周期在传播过程中永远不变．而波长和速度与介质有关．电磁波在真空中速度最大，等于光速，在介质中速度要比真空中小，波长也要比真空中短．
问题3：电磁波与机械波有什么区别？
（1）机械波只能在介质中传播，传播速度有介质决定，与机械波的频率无关，
（2）电磁波可以在真空中传播。

在介质中传播速度不仅取决于介质，还于电磁波的频率有关，频率越大传播速度越小。

学习活动二：电磁振荡
问题1：某时刻LC 回路中电容器中的电场方向和线圈中的磁场方向
如右图所示。

则这时电容器正在_____（充电还是放电），电流大小正在______（增大还是减小）。

解答：用安培定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，而上极
板是正极板，所以这时电容器正在充电；因为充电过程电场能增大，
所以磁场能减小，电流在减小。

小结：电磁振荡的规律
(1)产生原因：电容器的充、放电作用和线圈的自感作用．
(2)实质：电场能与磁场能的相互转化．
①理想的LC 回路中电场能E 电和磁场能E 磁在转化过程中的总和不变。

②回路中电流越大时，L 中的磁场能越大（磁通量越大）。

③极板上电荷量越大时，C 中电场能越大（板间场强越大、两板
间电压越高、磁通量变化率越大）。

(3)具体表现：两组物理量的此消彼长，周期性变化，循环往复． ①电容器的电荷量q ，电势差U ，场强E ，线圈的自感电动势E 自． ②电路中的电流i ，线圈内的磁感应强度B .
放电过程：q 减小、i 增大
充电过程：q 增大、i 减小．
放电完毕：q ＝0、i 最大
充电完毕：q 最大、i ＝0.
问题2：右边两图中电容器的电容都是C =4×10-6F ，电感都是L =9×10－4H ，左图中电键K
先接a ，充电结束后将K 扳到b ；右图中电键
K 先闭合，稳定后断开。

两图中LC 回路开始电磁振荡t =3.14×10－4s 时刻，C 1的上极板正
在____电（充电还是放电）,带_____电（正电还是负电）；L 2中的电流方向向____(左还是右)，磁场能正在_____（增大还是减小）。

解答：先由周期公式求出LC T π2==1.2π×10－4
s ， t =3.14×10－4s 时刻是开始振荡后的T 65。

再看与左图对应的q-t 图象（以上极板带正电为正）和与右图对应的i-t 图象（以LC 回路中有逆时针
方向电流为正），图象都为余弦函数图象。

在T 6
5时刻，从左图对应的q-t 图象看出，上极板正在充正电；从右图对应的i-t 图象看出，L 2
中的电流向左，正在
t
增大，所以磁场能正在增大。

学习活动三：电磁波的发射、传播和接收
问题1：在下题的空格中填上合适内容：
①发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(包括调频和调幅)． ②调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段．
③调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．调频广播(FM)和电视广播都采用调频的方法调制． ④无线电波有天波、地波、直线传播三种传播方式。

⑤当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象． ⑥使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．能够调谐的接收电路叫做调谐电路．
⑦从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫做解调.
学习活动四：电磁波谱 电磁波的应用
空事业居于世界前列。

（1）如图是A “神州五号”的火箭发射场，B
为山区，C 为城市，发射场正在进行发射，若该火箭
起飞时质量为2.02×105kg ，起飞推力2.75×106N ，
火箭发射塔高100m ，则该火箭起飞的加速度大小为 ，在火箭推力不变的情况下，若不考虑空气
阻力和火箭质量的变化，火箭起飞后经 s 飞离发射塔。

（2）为了转播发射实况，我国科技工作者在发射场建立了发射台用于发射广播与电视信号。

已知传输无线电广播所用的电磁波波长为550m ，而传输电视信号所用的电磁波波长为0.556m ，为了不让山区挡住信号的传播，使城市居民能听到和收看实况，必须通过在山顶的转发站来转发 （填无线电广播信号或电视信号），这是因为 。

解答：（1）利用F - mg=ma ，得a =3.81m/s 2，再有s=at 2/2，得t =7.25s 。

（2）电视信号 电视信号波长短，沿直线传播，受山区阻挡，不易发生衍射。

【课堂小结】
问题1：关于电磁波你了解了哪些知识？
【板书设计】
课堂反馈
1下列关于电磁波的说法正确的是( B )．
A ．电磁波必须依赖介质传播
B ．电磁波可以发生衍射现象
C ．电磁波不会发生偏振现象
D ．电磁波无法携带信息传播
2关于电磁波，下列说法正确的是( D )．
A ．雷达是用X 光来测定物体位置的设备
B ．使用电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
C ．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
D ．变化的电场可以产生磁场
3下列关于电磁波的说法正确的是( A )．
A ．均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B ．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C ．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D ．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
4电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( A )．
A ．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B ．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C ．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D ．紫外线、无线电波、γ射线、红外线
课后测评
1．对处于图所示时刻的LC 振荡电路，下列说法正确的是（ D ）
A ．电容器正在放电，电场能正转变成磁场能
B ．电容器正在充电，电场能正转变成磁场能
C ．电容器正在放电，磁场能正转变成电场能
D ．电容器正在充电，磁场能正转变成电场能 2．下列关于电磁波的叙述中，正确的是（ AD ）
A ．电磁波是电磁场由发生区域向远处的传播
B ．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变长
C ．电磁波不能产生干涉、衍射现象
D ．雷达是利用自身发射的电磁波来对目标进行定位的
3．2008年奥运会将在中国北京进行，为了实现全球的电视转播，我国政府将进行设计多种方案，下面正确的一种是（ B ）
A ．只需运用一颗同步卫星，在赤道平面上空运行
B ．至少需运用三颗同步卫星，在赤道平面上空运行
C ．只需运用一颗同步卫星，绕着通过南北极的上空运行
D ．至少需运用三颗同步卫星，绕着通过南北极的上空运行
4．某收音机可变电容器的电容量为C 1时能收到无线电波的彼长是λ1，当电容量为C 2时，能收到的无线电波的波长是λ2，若把电容量调为C 1＋C 2，则能收到的电磁波的波长电磁波 电磁波的发现：麦克斯韦电磁场理论预言
赫兹证实电磁波的存在
电磁波的产生：电磁振荡
电磁波的发射、传播和接收
电磁波谱 电磁波的应用
是 ．（2
2213λλλ+=）
5．按有关规定，工作场所所受的电磁波辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电
磁波能量）不得超过0.50W/m 2。

若某小型无线通信装置的辐射功率为1W ，那么在距离该通
信装置 m 以外是符合规定的安全区域。

（0.40）
6．“神州五号”载人飞船成功发射，如果你想通过同步卫星转发的无线电话与杨利伟通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？（已知地球的质量为 M =6.0×1024kg ，地球半径为R =6.4×106m ，万有引力恒量G =6.67×10－11Nm 2/kg 2）
解答：同步卫星是相对于地面静止的，它的运动周期T =3600×24s，设卫星离地面距离为h ，它绕地球转动的向心力是它对地球的万有引力，即22)2)(()(T h R m h R mM G
π+=+，代入，h =3.59×107m 。

最短通信距离是发话人和听话人均在同步卫星的正下方，这时电磁波
传播的最短距离为s =2h ，所以最短时间为t =2×2h /c =0.48s 。