1、電磁波的發(fā)現(xiàn)2電磁振蕩課堂合作探究問題導(dǎo)學(xué)一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論活動(dòng)與探究11麥克斯韋根據(jù)什么現(xiàn)象認(rèn)為“變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)”？關(guān)于“變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)”的觀點(diǎn)，他是在什么情況下提出的？2麥克斯韋關(guān)于電磁場(chǎng)理論主要論點(diǎn)是什么？用麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論說(shuō)明電磁波是怎樣產(chǎn)生的。遷移與應(yīng)用1根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，下列敘述中正確的是（）A在電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生電場(chǎng)B在變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生變化的電場(chǎng)C均勻變化的電場(chǎng)周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場(chǎng)D恒定電流周圍一定能產(chǎn)生磁場(chǎng)對(duì)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解：1恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)；恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)。2均勻變化的

2、磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)；均勻變化的電場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)。3周期性變化的電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場(chǎng)；周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場(chǎng)。二、電磁波活動(dòng)與探究21赫茲用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：調(diào)節(jié)外加電壓大小，當(dāng)感應(yīng)線圈的兩個(gè)金屬球間有火花跳過時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)金屬小球間也跳過電火花。這種現(xiàn)象說(shuō)明了什么？2赫茲實(shí)驗(yàn)的意義是什么？遷移與應(yīng)用2下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是（）A均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng)B電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng)，就能產(chǎn)生電磁波D電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播機(jī)械波與電磁波的比較機(jī)械波電磁波對(duì)象研究力學(xué)現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象周期性

3、變化的物理量位移隨時(shí)間和空間做周期性變化電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間和空間做周期性變化傳播傳播需要介質(zhì)，波速與介質(zhì)有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān)傳播無(wú)需介質(zhì)，在真空中波速總是c，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速與介質(zhì)及頻率都有關(guān)系產(chǎn)生由質(zhì)點(diǎn)（波源）的振動(dòng)產(chǎn)生由周期性變化的電流（電磁振蕩）激發(fā)干涉可以發(fā)生可以發(fā)生衍射可以發(fā)生可以發(fā)生橫波可以是是縱波可以是否三、電磁振蕩的過程活動(dòng)與探究31觀察課本中產(chǎn)生電磁振蕩電路的演示相關(guān)內(nèi)容，會(huì)看到什么現(xiàn)象，說(shuō)明了什么？2LC振蕩電路是如何實(shí)現(xiàn)電磁振蕩的？3LC振蕩電路中發(fā)生電磁振蕩過程中的能量是如何轉(zhuǎn)化的？遷移與應(yīng)用3如圖所示為某時(shí)刻LC振蕩電路中電容器電場(chǎng)的方向和電流的方向，則下

4、列說(shuō)法中正確的是（）A電容器正在放電B電感線圈的磁場(chǎng)能正在減少C電感線圈中的電流正在增大D電容器的電場(chǎng)能正在減少1在振蕩電路中，電容器極板上的電荷量與電壓、電路中的電流，都是按正弦（或余弦）規(guī)律變化的，它們對(duì)時(shí)間的變化是不均勻的在最大值處變化率最小，在零值處變化率最大。2振蕩電流Ieq f(q,t)，由極板上電荷量變化率決定，與電荷量多少無(wú)關(guān)。3兩極板間的電壓Ueq f(q,C)，由極板上電荷量的多少?zèng)Q定（電容C恒定時(shí)）與電荷量變化率無(wú)關(guān)。四、電磁振蕩的周期和頻率活動(dòng)與探究4LC振蕩電路的振蕩周期由哪些因素決定？請(qǐng)分析這些因素影響周期長(zhǎng)短的原因。遷移與應(yīng)用4如圖所示振蕩電路中，電感L=300

5、H，電容C的范圍為25270 pF，求：（1）振蕩電流的頻率范圍；（2）若電感L=10 mH，要產(chǎn)生周期T=0.02 s的振蕩電流，應(yīng)配制多大的電容？1LC振蕩電路的周期是系統(tǒng)的固有周期，只由L、C的大小決定，與振蕩電流大小、電容器帶電多少等無(wú)關(guān)。2題目中所給L的單位一般為mH、H，C的單位一般為F、pF，計(jì)算時(shí)應(yīng)注意換算單位。當(dāng)堂檢測(cè)1要使LC振蕩電路的周期變大，可采用的方法是（）A增大電容器初始帶電荷量B線圈中插鐵芯C增大電容器兩極板正對(duì)面積D增大平行板電容器兩極板間距離2下列關(guān)于電磁波與機(jī)械波的說(shuō)法正確的是（）A電磁波傳播不需要介質(zhì)，機(jī)械波傳播需要介質(zhì)B電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度都相同

6、，機(jī)械波在同一介質(zhì)中的傳播速度都相同C電磁波與機(jī)械波都不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D電磁波與機(jī)械波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象3電磁波在傳播時(shí)，不變的物理量是（）A振幅 B頻率 C波速 D波長(zhǎng)4在LC回路產(chǎn)生電磁振蕩的過程中，下列說(shuō)法正確的是（）A電容器放電完畢時(shí)，回路中磁場(chǎng)能最小B回路中電流值最大時(shí)，磁場(chǎng)能最大C電容器極板上電荷量最多時(shí)，電場(chǎng)能最大D回路中電流值最小時(shí)，電場(chǎng)能最小5如圖所示，LC振蕩電路中振蕩電流的周期為2102 s，自振蕩電流沿逆時(shí)針方向達(dá)最大值時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)t3.4102 s時(shí)，電容器正處于_（填“充電”“放電”“充電完畢”或“放電完畢”）狀態(tài)，這時(shí)電容器的上極板_（填“帶正電”“帶負(fù)電”或“不

7、帶電”）。答案：課堂合作探究【問題導(dǎo)學(xué)】活動(dòng)與探究1：1答案：（1）麥克斯韋是在法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上提出“變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)”的。（2）“變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)”是他相信自然規(guī)律和諧統(tǒng)一而假設(shè)的。他認(rèn)為：既然變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng)，那么變化的電場(chǎng)也能夠在空間產(chǎn)生磁場(chǎng)。2答案：（1）麥克斯韋關(guān)于電磁場(chǎng)理論的兩大支柱是：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)。（2）根據(jù)這兩個(gè)基本點(diǎn)，麥克斯韋進(jìn)一步推斷：如果在空間某處有周期性變化的電場(chǎng)，那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)；這個(gè)變化的磁場(chǎng)又會(huì)引起新的變化的電場(chǎng)，如此下去變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，從而形成由近及遠(yuǎn)傳播的電磁波。遷移與

8、應(yīng)用1：D解析：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，若磁場(chǎng)的變化率恒定，產(chǎn)生的電場(chǎng)就是恒定的。只有磁場(chǎng)的變化率不恒定，產(chǎn)生的電場(chǎng)才是變化的。同理，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，電場(chǎng)的變化率恒定，產(chǎn)生的磁場(chǎng)才恒定。電場(chǎng)的變化率變化，產(chǎn)生的磁場(chǎng)才是變化的。A、B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤。奧斯特實(shí)驗(yàn)中通電直導(dǎo)線周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明存在磁場(chǎng)，D正確。活動(dòng)與探究2：1答案：當(dāng)感應(yīng)線圈使得與它相連的兩個(gè)金屬球間有火花通過時(shí)，導(dǎo)線環(huán)兩個(gè)小球間也跳過了火花。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了電磁波從發(fā)射器到達(dá)了接收器，電磁振蕩能在空間向遠(yuǎn)處傳播，進(jìn)而證明了麥克斯韋電磁理論是正確的。2答案：首次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，驗(yàn)證了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的正確性，為無(wú)線電技術(shù)

9、的發(fā)展開拓了道路。遷移與應(yīng)用2：A解析：不管磁場(chǎng)怎樣變化，只要是變化的磁場(chǎng)就可以在空間產(chǎn)生電場(chǎng)，所以均勻變化的磁場(chǎng)也能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng)，A正確；電磁波的傳播速度與介質(zhì)和頻率有關(guān)，相同頻率的電磁波在不同的介質(zhì)中傳播速度不同，故B錯(cuò)誤；恒定的電場(chǎng)（磁場(chǎng)）周圍不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)（電場(chǎng)），只有周期性變化的電場(chǎng)（磁場(chǎng)）才能產(chǎn)生電磁波，故C錯(cuò)誤；電磁波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，若同一種介質(zhì)是不均勻的，電磁波在這樣的介質(zhì)中是沿曲線傳播的，故D錯(cuò)誤?；顒?dòng)與探究3：1答案：觀察到電流表指針在零刻度線左右擺動(dòng)，說(shuō)明電路中產(chǎn)生了交變電流，即電路中電流的大小、方向做周期性的變化。2答案：（1）首先電容器從外界得到

10、能量（充電），當(dāng)電容器開始放電后，由于線圈的自感作用，阻礙通過線圈中的電流變化（自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反），使放電電流不能立刻達(dá)到最大值，而是從零逐漸增大，同時(shí)電容器極板上的電荷逐漸減少。（2）到電容器放電完畢時(shí)，電容器極板上沒有電荷，放電電流也達(dá)到了最大值。（3）電容器放電完畢的瞬間，由于線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的作用，阻礙電流減小（自感電動(dòng)勢(shì)的方向同電流方向一致），電流不能立即減小到零，而是要保持原來(lái)的方向繼續(xù)流動(dòng)，并逐漸減小，同時(shí)電容器反向充電，電容器極板上帶上與原來(lái)相反的電荷，并且電荷逐漸增多，而極板上的電荷（根據(jù)同種電荷相互排斥）對(duì)向極板上累積的電荷產(chǎn)生阻礙作用，反向充電電流逐漸減小，到反向

11、充電完畢時(shí)，極板上聚集的電荷最多，電流減小到零。（4）此后電容再次放電，再次充電，這樣不斷地充電和放電，電路中就出現(xiàn)了振蕩電流。（5）這個(gè)過程中，電容器極板上的電荷q，電路中的電流i，電容器內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度E，線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度B都發(fā)生周期性變化。3答案：（1）在LC回路發(fā)生電磁振蕩的過程中，由于電容器極板上帶電荷，則電容器內(nèi)就有與之相聯(lián)系的電場(chǎng)能。（2）電路中有電流時(shí)，則線圈就有與之相聯(lián)系的磁場(chǎng)能。（3）電容器放電階段，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，放電完畢的一瞬間，電場(chǎng)能為零，振蕩電流和磁場(chǎng)能達(dá)到最大值；然后電容器被反向充電，這個(gè)階段磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，振蕩電流為零的瞬間，磁場(chǎng)能為零，電容器極板上的電荷和

12、電場(chǎng)能達(dá)到最大值。遷移與應(yīng)用3：B解析：由題圖知，電路中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，電容器被充電，電場(chǎng)能增加，電感線圈中的電流正在減小，電感線圈的磁場(chǎng)能正在減少，A、C、D錯(cuò)誤?；顒?dòng)與探究4：答案：（1）LC振蕩電路的周期由線圈的自感系數(shù)和電容器的電容決定。（2）若電容器的電容越大，電容器每次容納的電荷越多，則其每次充放電的時(shí)間就越長(zhǎng)，LC回路電磁振蕩的周期就越長(zhǎng)，反之周期越短。（3）若線圈的自感系數(shù)越大，對(duì)電流變化的阻礙就越強(qiáng)，則電流發(fā)生變化所用的時(shí)間就越長(zhǎng)，LC回路電磁振蕩的周期就越長(zhǎng)，反之周期就越短。遷移與應(yīng)用4：答案：（1）0.561061.8106 Hz（2）103 F解析：（1）由feq

13、 f(1,2r(LC)得：fmaxeq f(1,2r(300106251012)Hz1.8106 Hzfmineq f(1,2r(3001062701012)Hz0.56106 Hz所以頻率范圍為0.561061.08106 Hz。（2）由T2eq r(LC)得：Ceq f(T2,42L)eq f(0.022,4210103)F103 F?！井?dāng)堂檢測(cè)】1BC解析：由周期公式T2eq r(LC)可知，T與q無(wú)關(guān)；插入鐵芯，L變大，T變大，由Ceq f(rS,4kd)知，S增大，T增大，而d增大，T減小。2AD解析：電磁波的傳播不需要介質(zhì)，且在不同介質(zhì)中，傳播速度不同，即veq f(c,n)，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電磁波和機(jī)械波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。3B解析：離波源越遠(yuǎn)，振幅越小，電磁波在不同介質(zhì)中的波速不一樣，波