【优化方案】高二物理沪科版选修3-4全册精品课件 第3章电磁场与电磁波第2节电磁波的发现（共36张PPT）

课件36张PPT。3．2　电磁波的发现 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练3.2课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.知道赫兹实验以及它的重大意义．
2．知道什么是振荡电路和振荡电流以及LC回路中振荡电流的产生过程．
3．知道产生电磁振荡过程中，LC振荡电路中的能量转换情况．
4．知道什么样的电磁振荡和电路有利于向外发射电磁波．
5．知道电磁波的基本特点．
重点难点：LC电路产生的电磁振荡的周期和频率以及规律．课前自主学案一、电磁波预言的实现——赫兹实验
赫兹首先在实验中发现了_______，用事实证明了_________________理论的正确性．二、电磁振荡
1．电磁振荡的产生
(1)振荡电流和振荡电路
①振荡电流：大小和方向都做_____________迅速变化的电流．
②振荡电路：产生________________的电路．
③LC振荡电路：由________和_____________组成，是最简单的振荡电路．电磁波麦克斯韦电磁场周期性振荡电流线圈L电容器C(2)电磁振荡的产生
①如图3－2－1所示，电容器充电完毕后，将开关S掷向b，这一瞬间，电容器开始放电，电路中没有电流，此时电容器里______最强，电路里的能量全部以__________的形式储存在电容器的电场中．图3－2－1电场电场能②电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流由零逐渐增大，此过程中，电容器极板上的_________逐渐减小，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为____________，振荡电流逐渐增大，直到放电完毕，电流达到最大．电荷磁场能③电容器放电完毕时，由于线圈的_______作用，电流保持原来的方向逐渐减小，电容器将进行反向充电，此过程中，线圈的_______逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能，振荡电流逐渐减小，直到充电完毕，电流减小为零．自感磁场2．电磁振荡的周期和频率
(1)周期：电磁振荡完成_________________需要的时间．
(2)频率：1 s内完成的周期性变化的________．
(3)说明：如果没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率叫振荡电路的__________和____________，简称振荡电路的周期和频率．一次周期性变化次数固有周期固有频率3．LC电路的周期(频率)的决定因素
电容越大，线圈的自感系数越大时，电容器充、放电的时间越长，LC电路振荡的周期就越大，理论分析表明，LC电路的周期T与自感系数L、电容C的关系式是______________，所以其振荡的频率______________.可见，用可变电容器或可变电感线圈组成电路，就可以根据需要改变振荡电路的周期和频率．三、电磁波的发射
如图3－2－2所示是发射无线电波的装置，虚线框内是发射无线电波的_______电路，其中①是_______ ，②是_______ ；振荡器产生的高频振荡电流通过L2与L1的_______作用，使L1中产生同频率的高频振荡电流，在虚线框内电路中激发出无线电波，向周围空间发射．开放天线地线互感图3－2－2能量核心要点突破一、电磁振荡过程分析
已充电的电容器刚要放电的瞬间，电路里没有电流，电容器两极板上的电荷量最多，此时电场能最强，磁场能最弱．电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由零逐渐增大，同时电容器极板上的电压逐渐减少，到放电完毕的瞬间，电容器极板上没有电荷，放电电流达到最大值，在这个过程中，电容器里的电场能逐渐减弱，磁场能逐渐增强，到放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能．在电磁振荡过程中，电容器极板上的电荷量、电路中的电流、电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都随时间做周期性变化，电场能与磁场能发生周期性的相互转化，如图3－2－3所示．图3－2－3二、LC振荡电路一个周期内的几个特别状态即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．LC振荡电路中，通过P点的电流变化规律如图3－2－4所示．现规定过P点向右的电流为正，则(　　)
A．0.5 s至1 s时间内，电容器充电
B．0.5 s至1 s时间内，电容器上极板带的是正电
C．1 s至1.5 s时间内，磁场能正在转化为电场能
D．1 s至1.5 s时间内，Q点的电势比P点的电势高图3－2－4解析：选AD.由振荡电路的图像可知，在0.5 s至1 s时间内，电流为正方向，且电流值正在减小，所以依题规定的电流正方向知，在0.5 s～1 s的时间内，LC回路中的电流是顺时针的，而且电容器C正在充电．由充电电流是由电容器C的负极板流出，流向正极板可知，在0.5 s～1 s的时间内电容器C的上极板带负电，下极板带正电，选项A正确，B错误．再由LC振荡电路图像知，在1 s至1.5 s时间内，电流为负电流，且电流的值正在增大，由题所规定的电流正方向知，此时间内LC回路中的电流是逆时针的，即由Q点经电感L流向P点，所以Q点电势比P点高，而且由于电流值正在增大，所以电场能正在转化为磁场能，选项C错误，选项D正确．故选A、D.四、电磁波与机械波的比较即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．电磁波与机械波相比较有(　　)
A．电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质
B．电磁波在任何介质中传播速率都相同，机械波在同一介质中传播速率都相同
C．电磁波与机械波都不能产生干涉
D．电磁波与机械波都能产生衍射解析：选AD.电磁波与机械波都具有波的共性，都可以发生反射、折射、干涉、衍射等现象，但它们的性质是不同的，产生的方法也不一样．机械波是振动在介质中的传播过程，没有介质是不可能产生机械波的，但电磁波可以不需要介质，且在真空中传播的速度都是光速．在介质中机械波的波速由介质的性质决定，与频率无关，而电磁波在介质中的波速却和频率有关，两种波由一种介质进入另一种介质频率是不变的．故正确答案为A、D.课堂互动讲练 LC振荡电路中电容器两极板上的电压u随时间t变化的图像如图3－2－5所示，由图可知(　　)
A．在t1时刻，电路中的磁场能最小
B．从t1到t2，电路中的电流不断变小
C．从t2到t3，电容器极板上的带电荷量增多
D．在t4时刻，电容器中的电场能最小图3－2－5【精讲精析】　电磁振荡中，随振荡电流i同步变化的有磁感应强度B和磁场能；随电容器上电荷量q同步变化的有板间电压U、场强E和电场能．当其中一组量变大时，另一组量变小．
在t1时刻，电容器两端的电压最大，电场能最大，磁场最小，故A正确；从t1到t2，电容器两端的电压减小，电容器极板上带电荷量减小，因此电路中电流增大，故B错误；从t2到t3，电容器两端电压增大，因此带电荷量增加，故C正确；在t4时刻，电容器上电压为零，场强也为零，电场能最小，故D正确．【答案】　ACD
【方法总结】　由于欧姆定律形成的思维定势，B选项中从t1到t2，电路中电压变小，误判电流也变小．注意LC电路与纯电阻电路的区别，在同一电阻上，U变大，i也变大；在LC电路上，U 变大，i反而变小．变式训练1　某时刻LC振荡电路的状态如图3－2－6所示，则此时刻(　　)
A．振荡电流i在减小
B．振荡电流i在增大
C．电场能正在向磁场能变化
D．磁场能正在向电场能变化图3－2－6解析：选AD.由图中，上极板带正电荷，下极板带负电荷及电流的方向可判断出正电荷在向正极板聚集，说明电容器极板上电荷在增加，电容器正在充电．电容器充电的过程中电流减小，磁场能向电场能转化．正确选项为A、D. 在LC振荡电路中，线圈的自感系数L＝2.5 mH，电容C＝4 μF.
(1)该回路的周期多大？
(2)设t＝0时，电容器上电压最大，在t＝9.0×10－3s时，通过线圈的电流是增大还是减小，这时电容器是处在充电过程还是放电过程？图3－2－7【答案】　见自主解答变式训练2　一个LC振荡电路能与波长为λ的电磁波发生电谐振，今若要接收波长为2λ的电磁波，保持线圈不变，则其电容应变为原来的__________倍．答案：4