巧用单摆振动类比分析电磁振荡.pdf

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1、·点点突破·量，通过类比把抽象问题具体化、形象化，再进行对比确定分析重点．２．１单摆振动的物理量及特点单摆振动的物理量有：摆角（θ）、速度（ｖ）、动能（Ｅｋ）、势能（Ｅｐ）、机械能（Ｅ机）．它们之间的变化关系及特点是：摆角（θ）减小，速度（ｖ）增大，势能（Ｅ）转化ｐ为动能（Ｅ）；摆角（θ）增大，速度（ｖ）减小，动能（Ｅ）ｋｋ◇　湖南胡海军转化为势能（Ｅ），且Ｅ保持不变．ｐｐ＋Ｅｋ＝Ｅ机电磁振荡是高中物理教学的一个难点，又是考试２．２电磁振荡的物理量及特点的一个热点，教学中老师们总觉得这一内容不好教，按照上述分析思路，首先找出与电容器相联系的难以归纳，学生也认为这部分知识抽象、不系统，难以物理

2、量有：电荷量（Ｑ）、电压（ｕ）、电场强度（Ｅ）、电场理解和掌握．对此，笔者通过多年的教学经验，找到了能（Ｅ电）；与电感线圈相联系的物理量有：电流（ｉ）、磁突破这一难点的方法———运用振动类比和对比分析感应强度（Ｂ）、自感电动势（ＥＬ）、磁场能（Ｅ磁）．对比分电磁振荡．析找出它们之间的联系是：１类比单摆振动的产生，理解电磁振荡的产生ΔＱΔｉＱ＝ｃｕ、ｉ＝、ｕ＝ＥＬ＝Ｌ，Ｅ电＋Ｅ磁＝Ｅ总．电磁振荡的分析，首先是电磁振荡如何产生，如ΔｔΔｔ果只简单地说———给振荡回路一定的能量后就可以物理量的变化特点是：Ｑ、ｕ、ＥＬ、Ｅ、Ｅ电同步变化，ｉ、Ｂ、Ｅ磁同步变化，且这２组物理量的变化趋向产生电磁振荡，学

3、生很难理解，不明白振荡回路怎样相反．然后确定分析重点是：振荡电流ｉ和电、磁场能得到能量．通过类比单摆振动的产生，对比分析电磁量的变化规律，并把它们与单摆类比：ｉ→ｖ（速度），振荡的产生，能产生“茅塞顿开”的效果．Ｑ→θ（摆角），Ｅ电→Ｅｐ（势能），Ｅ磁→Ｅｋ（动能），Ｅ总→１．１单摆振动的产生把摆球拉离平衡位置一定高度，即Ｅ机．对比分析如图４、５所示．这样类比和对比，使问题简化，重点突出，并能多角度、多层次分析同一物理给振动系统一定的势能，或者在平衡位量，教学效果好．置给摆球一定的速度，即给振动系统一定的动能，单摆即可振动起来，如图１所示．图１１．２电磁振荡的产生类比单摆振动的产生，可以对比

4、分析，给ＬＣ振荡回路一定能量的２种方式：即给电容器充电（即给电容器一定的电场能）和给电感线圈通电图４图５（即给电感线圈一定的磁场能），如图２、３所示．通过类比分析学生理解了如何给振荡回路以能量，并从对３对比单摆振动过程，归纳电磁振荡过程特点比分析过程中，理解了电磁振荡的产生．电磁振荡中，各物理量都做周期性变化，它们有什么特点，如何归纳呢？为解决这一问题，首先确定整个单摆振动可归纳为２个过程：平衡位置到振幅位置及振幅位置到平衡位置．再让学生明确电磁振荡整个振荡过程，从电容器来看，就是电容器的充电和放电过程，电磁振荡过程特点也就是电容器充、放电过图２图３程的特点．于是，把充电过程类比单摆由平衡位

5、置向振２类比单摆振动物理量，找电磁振荡分析重点幅位置运动过程；放电过程类比单摆由振幅位置向平振荡回路中产生了电磁振荡，如何分析电磁振荡衡位置运动过程．并通过对比电容器的充、放电过程，过程，分析哪些物理量的变化规律呢？为此，笔者首便可很快归纳出各物理量的变化特点，放电过程：Ｑ、先指导学生分析单摆振动中物理量的变化特点，然后ｕ、Ｅ、Ｅ电减小，ｉ、Ｂ、Ｅ磁增大，电场能转化为磁场能；充找出电磁振荡中与电容器和电感线圈相联系的物理电过程：Ｑ、ｕ、Ｅ、Ｅ电增大，ｉ、Ｂ、Ｅ磁减小，磁场能转化２５·实验室·为电场能．电磁振荡的一个周期中，电容器经历了２次充电、２次放电，并都按上述规律变化，即可作出电容器极板

6、上电荷量Ｑ（或电压ｕ）变化图象及振荡回路中电流变化图象如图６、７所示．◇　江苏许华先图６图７４对比单摆振动特殊位置，掌握电磁振荡特现行高中物理教材中，有少数演示实验设计理论性偏强，实际实验时缺少可操作性，实验效果不明显，殊时刻特征致使有少数教师以口头讲解代替本应演示或学生自电磁振荡中存在一些转折时刻，掌握这些特殊时己动手的实验，导致学生的观察、探究和归纳等方面刻物理量的变化特征，有利于全面掌握电磁振荡过程的能力不断被弱化．笔者通过探究发现，我们完全可以及特点．电容器充电完毕瞬时类比单摆振幅位置，放利用身边现有的实验器材，对一些实验进行重新设电完毕瞬时类比单摆平衡位置．并让学生通过对比这计，改

7、进后的实验不仅效果好，还节省资源，激发学生些特殊时刻的物理量，如图８、９所示，发现有如下学习兴趣，提高课堂效率，同时对培养学生的创新能特征：力也有很大益处．现将几点做法总结如下．１条形磁铁改变小球运动方向实验关于条形磁铁吸引小球改变小球运动方向的实验（２０１０年４月第３版２０１５年１２月第１０次印刷，人教版高中物理《必修２》第５章第１节第６页图５．１－图８图９１１）．课本展示为条形磁铁吸引铁质小球，改变运动方