2015-2016学年高中物理 第三章 电磁振荡 电磁波教案 教科版选修3-4.doc

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？‎ 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 ‎ ‎ ‎【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 5‎ 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，‎ C L ‎（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）。‎ i q t t o o 放电 充电 放电 充电 ‎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.‎ ‎ a K b ‎ C‎1 L1‎ L2‎ C2‎ ‎ K 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，C1的上极板正在____电（充电还是放电）,带_____电（正电还是负电）；L2中的电流方向向____(左还是右)，磁场能正在_____（增大还是减小）。‎ q，i O t ‎5T/6‎ 解答：先由周期公式求出=1.2π×10－4s， t=3.14×10－4s时刻是开始振荡后的。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。在时刻，从左图对应的q-t 5‎ 图象看出，上极板正在充正电；从右图对应的i-t图象看出，L2中的电流向左，正在增大，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 问题1：电磁波家族的成员有哪些？各自的特性是什么？主要应用于哪些方面？‎ 电磁波谱 特性 应用 递变规律 无线电波 波动性强，易发生衍射 无线电技术 波长减小　频率增大 红外线 热效应 红外线遥感 可见光 引起视觉 照明、摄影 紫外线 化学效应、荧光效应、能杀菌 医用消毒、防伪 X射线 贯穿性强 检查、医用透视 γ射线 贯穿本领最强 工业探伤、医用治疗 问题2：‎2003年10月16日我国成功发射了“神州五号”载人飞船，这标志着我国的航天航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/s2，再有s=at2/2，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】‎ 5‎ 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 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 ）‎ L C ‎－‎ ‎＋‎ i 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C1时能收到无线电波的彼长是λ1，当电容量为C2时，能收到的无线电波的波长是λ2，若把电容量调为C1＋C2‎ 5‎ ‎，则能收到的电磁波的波长是 ．（）‎ ‎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/m2。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=6.67×10－11Nm2/kg2）‎ 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，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。‎ 5‎