高中物理 3.1-3.2課件 粵教版選修3-4.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一、電磁振蕩的產(chǎn)生 1.振蕩電流和振蕩電路 (1)振蕩電流:大小和方向都做周期性迅速變化的電流。 (2)振蕩電路:產(chǎn)生振蕩電流的電路。 (3)LC回路:由自感線圈和電容器組成的最簡(jiǎn)單的振蕩電路。LC回路里產(chǎn)生的振蕩電流是按正弦或余弦規(guī)律變化的。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,2.電磁振蕩的過(guò)程 放電過(guò)程:由于線圈的自感作用,放電電流由零逐漸增大,電容器極板上的電荷逐漸減少,電容器里的電場(chǎng)逐漸減弱,線圈的磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng),電場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能,振蕩電流逐漸增大,放電完畢,電流達(dá)到最大,電場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能。 充電過(guò)程:電容器放電完畢后,由于線圈的自感作用,電流保持原來(lái)的方向逐漸減小,電容器將進(jìn)行反向充電,線圈的磁場(chǎng)逐漸減弱,電容器里的電場(chǎng)逐漸增強(qiáng),磁場(chǎng)能逐漸轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能,振蕩電流逐漸減小,充電完畢,電流減小為零,磁場(chǎng)能全部轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能。 此后,這樣充電和放電的過(guò)程反復(fù)進(jìn)行下去。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,3.電磁振蕩的實(shí)質(zhì) 在電磁振蕩過(guò)程中,電容器極板上的電荷量,電路中的電流,與振蕩電流相聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都在周期性地變化,電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能周期性地轉(zhuǎn)化。,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,打開(kāi)收音機(jī)的開(kāi)關(guān),轉(zhuǎn)動(dòng)選臺(tái)旋鈕,旋到使收音機(jī)收不到電臺(tái)的頻道,然后開(kāi)大音量。在收音機(jī)附近,將電池盒的兩根引線反復(fù)碰撞,你會(huì)聽(tīng)到收音機(jī)中發(fā)出“喀喀”的響聲。為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢?打開(kāi)電扇,將它靠近收音機(jī),看看又會(huì)怎樣。 提示 電磁波是由電磁振蕩產(chǎn)生的,在收音機(jī)附近,將電池盒兩引線反復(fù)碰觸,變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng),這樣會(huì)發(fā)出電磁波,從而導(dǎo)致收音機(jī)中發(fā)出“喀喀”聲。若將轉(zhuǎn)動(dòng)的電扇靠近收音機(jī),因?yàn)殡娚戎须妱?dòng)機(jī)內(nèi)通有交變電流,電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行同樣會(huì)引起收音機(jī)發(fā)出“喀喀”聲。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,二、電磁振蕩的周期和頻率 1.電磁振蕩的周期T:電磁振蕩完成一次周期性變化所用的時(shí)間。 2.電磁振蕩的頻率f:1 s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。 3.LC回路的周期(頻率)公式。 周期、頻率公式: 。其中,周期T、頻率f、自感系數(shù)L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,三、麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論及對(duì)電磁波的預(yù)言 1.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的基本思想 英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象成果的基礎(chǔ)上,建立了完整的電磁場(chǎng)理論。可定性表述為變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng), 變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的,形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一場(chǎng),這就是電磁場(chǎng)。 2.電磁波的產(chǎn)生 如果在空間某區(qū)域有周期性變化的電場(chǎng),這個(gè)變化的電場(chǎng)就會(huì)在周?chē)臻g產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng);這個(gè)變化的磁場(chǎng)又會(huì)在較遠(yuǎn)的空間引起周期性變化的電場(chǎng)……于是,變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)交替產(chǎn)生,由近及遠(yuǎn)地向周?chē)鷤鞑?形成了電磁波。,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,3.電磁波的特點(diǎn) (1)電磁波中電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直,電磁波在與兩者均垂直方向傳播。因此,電磁波是橫波。 (2)電磁波的傳播不需要介質(zhì),電磁波在真空中傳播的速度等于 光速c,光的本質(zhì)是電磁波。 (3)機(jī)械波的一些規(guī)律也適用于電磁波,如,波長(zhǎng)的定義,波長(zhǎng)、頻率(周期)和波速的關(guān)系,反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,4.電磁場(chǎng)的物質(zhì)性 電磁場(chǎng)沒(méi)有固定的形狀和體積,也沒(méi)有靜止的質(zhì)量,幾個(gè)電磁場(chǎng)可以同時(shí)占有同一空間;但電磁場(chǎng)具有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量、能量以及與其他物質(zhì)相互作用的屬性。盡管電磁場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著,但它的確是一種特殊的物質(zhì),它既具有物質(zhì)一般的屬性,也具有特殊的性質(zhì)。 5.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的意義:實(shí)現(xiàn)了從經(jīng)典物理學(xué)向現(xiàn)代物理學(xué)的重大轉(zhuǎn)折。,,,,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一、電磁振蕩的過(guò)程 1.各物理量變化情況一覽表,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,2.振蕩電流、極板帶的電荷量隨時(shí)間的變化圖象,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,3.LC振蕩電路的周期和頻率 LC振蕩電路的周期T和頻率f只與自感系數(shù)L和電容C有關(guān),與其他因素?zé)o關(guān)。 式中的T、f、L、C的單位分別是秒、赫茲、亨利、法拉。,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 (多選)LC振蕩電路中,通過(guò)P點(diǎn)的電流變化規(guī)律如圖乙所示(圖中周期為2 s)。現(xiàn)規(guī)定沿順時(shí)針?lè)较虻碾娏鞣较驗(yàn)檎?則( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150044) A.0.5 s至1 s時(shí)間內(nèi),電容器充電 B.0.5 s至1 s時(shí)間內(nèi),電容器上極板帶的是正電 C.1 s至1.5 s時(shí)間內(nèi),磁場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能 D.1 s至1.5 s時(shí)間內(nèi),下極板的電勢(shì)高,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,思路分析解答本題的關(guān)鍵是充分理解振蕩電流的圖象及電容器充電、放電的特點(diǎn)。 解析:由振蕩電流的圖象可知,在0.5~1 s的時(shí)間內(nèi),電流為正方向,且電流值正在減小,由題意可知,順時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?則在0.5~1 s的時(shí)間內(nèi),LC回路中的電流是沿順時(shí)針?lè)较虻?而且電容器C正在充電。可知在0.5~1 s的時(shí)間內(nèi)電容器C的上極板帶負(fù)電,下極板帶正電,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;再由振蕩電流的圖象知,在1~1.5 s的時(shí)間內(nèi),電流的方向?yàn)樨?fù),且電流的值正在增大,由題意可知,此時(shí)間內(nèi)LC回路中的電流是沿逆時(shí)針?lè)较虻?所以下極板的電勢(shì)高,電場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 答案:AD,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,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 答案:B 解析:由題圖知,電路中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?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。,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 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.均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的電場(chǎng);均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g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)。,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 關(guān)于電磁場(chǎng)理論,以下說(shuō)法正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150045) A.在電場(chǎng)周?chē)欢〞?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng) B.任何變化的電場(chǎng)周?chē)臻g一定會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) C.均勻變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) D.周期性變化的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng) 思路分析記住并理解麥克斯韋電磁場(chǎng)理論是解決本問(wèn)題的關(guān)鍵。 解析:變化的電場(chǎng)周?chē)欢óa(chǎn)生磁場(chǎng),但若電場(chǎng)不發(fā)生變化,則不能在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;均勻變化的電場(chǎng)只能在周?chē)臻g產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),只有不均勻變化的電場(chǎng)才能在周?chē)臻g產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;周期性變化的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))在周?chē)臻g產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)(或電場(chǎng)),選項(xiàng)D正確。 答案:D,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(多選)根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,下列說(shuō)法正確的是( ) A.在電場(chǎng)的周?chē)臻g,一定存在著和它聯(lián)系著的磁場(chǎng) B.在變化的電場(chǎng)周?chē)臻g,一定存在著和它聯(lián)系著的磁場(chǎng) C.恒定電流在其周?chē)划a(chǎn)生磁場(chǎng) D.恒定電流周?chē)嬖谥€(wěn)定的磁場(chǎng) 答案:BD 解析:電場(chǎng)按其是否隨時(shí)間變化分為穩(wěn)定電場(chǎng)(靜電場(chǎng))和變化電場(chǎng)(如運(yùn)動(dòng)電荷形成的電場(chǎng)),穩(wěn)定電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng),只有變化的電場(chǎng)周?chē)臻g才存在對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng),故B選項(xiàng)對(duì),A選項(xiàng)錯(cuò);恒定電流周?chē)嬖诜€(wěn)定磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向可由安培定則判斷,D選項(xiàng)對(duì),C選項(xiàng)錯(cuò)。故正確選項(xiàng)為B、D。,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,三、電磁波 機(jī)械波與電磁波的比較,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例3】 下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150046) 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)中的傳播速度相同 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 思路分析解答本題的關(guān)鍵是能夠理解電磁波的形成和特點(diǎn)。,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:如果電場(chǎng)(或磁場(chǎng))是均勻變化的,產(chǎn)生的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))是恒定的,不能產(chǎn)生新的電場(chǎng)(或磁場(chǎng)),因而不能產(chǎn)生電磁波,選項(xiàng)A正確,C錯(cuò)誤;電磁波的傳播速度跟介質(zhì)有關(guān),頻率由波源決定,同一頻率的電磁波在不同介質(zhì)中波長(zhǎng)不同,由v=λf知不同介質(zhì)中波的傳播速度不同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;波發(fā)生衍射現(xiàn)象時(shí)不再沿直線傳播,波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或孔的尺寸大小跟光的波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)還要小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:A,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,三,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法中,正確的是( ) A.電磁波只能在真空中傳播 B.電場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)一定產(chǎn)生電磁波 C.做變速運(yùn)動(dòng)的電荷會(huì)在空間產(chǎn)生電磁波 D.麥克斯韋第一次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在 答案:C 解析:電磁波在真空和介質(zhì)中都可以傳播,A錯(cuò);均勻變化的電場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生電磁波,B錯(cuò);做變速運(yùn)動(dòng)的電荷,形成變化的磁場(chǎng),如果電荷的運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足一定的條件,則變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生變化的電場(chǎng),從而產(chǎn)生電磁波,C對(duì);麥克斯韋只是預(yù)言了電磁波的存在,赫茲第一次用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在,D錯(cuò)。,