人教版選修11 電磁波的發(fā)射和接收 第1課時 教案.docx

4.3電磁波的發(fā)射和接收【教學(xué)目標】1、知識與技能：了解無線電波的波長范圍了解無線電波的發(fā)射過程和調(diào)制的簡單概念了解調(diào)諧、檢波及無線電波的接收的基本原理2、過程與方法：理解無線電波發(fā)射的過程3、情感態(tài)度與價值觀：體會科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合之美【重點難點】1、重點：調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧和解調(diào)2、難點：調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧和解調(diào)【教學(xué)用具】多媒體投影儀，示波器【教學(xué)方法】講解法，學(xué)生自學(xué)、討論法教學(xué)過程：電磁波的發(fā)射(1)發(fā)射電磁波的振蕩電路的特點要有足夠高的振蕩頻率：頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，因此，采用開放電路(2)電磁波的調(diào)制調(diào)制在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)分類調(diào)幅(am)使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變的調(diào)制技術(shù)調(diào)頻(fm)使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變的調(diào)制技術(shù)探究交流電臺發(fā)射的信號，如聲音信號，為什么不直接將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)射出去，而是加載到高頻信號中發(fā)射呢？【提示】因為聲音信號頻率較低，而電臺要向外發(fā)射電磁波，要有足夠高的頻率實踐證明，只有提高發(fā)射頻率才能提高發(fā)射能力，高頻振蕩信號就是那些有用的低頻信號的“載體”，而把頻率較低的信號加載到高頻信號上去的過程就是調(diào)制過程電磁波的接收1.基本知識(1)原理電磁波在傳播過程中如果遇到導(dǎo)體，會使導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此，空中的導(dǎo)體可以用來接收電磁波(2)電諧振與調(diào)諧電諧振：當接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強的現(xiàn)象調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程(3)解調(diào)使聲音或圖象信號從高頻電流中還原出來的過程，它是調(diào)制的逆過程(4)無線電波技術(shù)上把波長大于1_mm的電磁波稱做無線電波，并按波長把無線電波分為若干波段：長波、中波、中短波、短波、微波 2. 思考判斷(1)電磁波是縱波()(2)當電磁波在空間傳播時，電磁能也隨著一起傳播()(3)電磁波的傳播速度與介質(zhì)無關(guān)() 3.探究交流圖1431如圖1431所示是我們常用的收音機中與調(diào)臺旋鈕相連的一個電子器件，它由兩組鋁片組成，一組鋁片固定，稱為靜片；另一組鋁片可以旋轉(zhuǎn)，稱為動片收音機調(diào)臺時就是通過轉(zhuǎn)動動片，改變動片與靜片的正對面積，從而實現(xiàn)選臺目的的，你知道這是如何實現(xiàn)的嗎？【提示】這是一個可變電容器兩組鋁片之間是互相絕緣的，動片旋入得越多，正對面積越大，電容也就越大它是振蕩電路的一部分，由振蕩電路周期t2知，調(diào)節(jié)電容c，可以改變振蕩周期當lc回路振蕩頻率與待接收的電磁波頻率相同時，產(chǎn)生電諧振，從而將需要的電臺信號選出來互動探究【問題導(dǎo)思】 1 .發(fā)射電路有何特點？ 2 .如何將聲音、圖像信號發(fā)射出去？ 1 .發(fā)射電路的兩個特點(1)發(fā)射頻率足夠高(2)應(yīng)用開放電路 2.調(diào)制(1)使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫做調(diào)制(2)調(diào)制方法調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變 3.無線電波的發(fā)射由振蕩器(常用lc振蕩電路)產(chǎn)生高頻振蕩電流，用調(diào)制器將需傳送的電信號調(diào)制到振蕩電流上，再耦合到一個開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射出去一般電臺的中波、中短波、短波廣播以及電視中的圖象信號，都采用調(diào)幅波；電臺的高頻廣播和電視中的伴音信號，都采用調(diào)頻波要提高lc振蕩電路發(fā)射電磁波的本領(lǐng)，應(yīng)該采取的措施是()a增加輻射波的波長b使振蕩電容的正對面積足夠小c盡可能使電場和磁場分散開d增加回路中的電容和電感【解析】理論證明，電磁波發(fā)射本領(lǐng)(功率)與f成正比，電磁場應(yīng)盡可能擴散到周圍空間，形成開放電路f，c，要使f增大，應(yīng)減小l或c，b、c符合題意【答案】bc遷移應(yīng)用1.關(guān)于調(diào)制器的作用，下列說法正確的是()a調(diào)制器的作用是把低頻聲音信號加載到高頻信號上去b調(diào)制器的作用可以是把低頻信號的信息加載到高頻信號的振幅上去c調(diào)制器的作用可以是把低頻信號的信息加載到高頻信號的頻率上去d調(diào)制器的作用是將低頻聲音信號變成高頻信號，再放大后直接發(fā)射出去【解析】調(diào)制器的作用是把低頻聲音信號加載到高頻振蕩信號上去，如果高頻信號的振幅隨低頻信號的變化而變化，則是調(diào)幅；如果高頻信號的頻率隨低頻信號的變化而變化，則是調(diào)頻由于低頻信號不利于直接從天線發(fā)射，所以需要將低頻信號加載到高頻信號上去【答案】abc電磁波的接收【問題導(dǎo)思】 1 .電磁波是如何接收的？ 2 .無線電波是如何分類的？ 1.電磁波的接收(1)電諧振：當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強的現(xiàn)象，類似于機械振動中的共振(2)調(diào)諧：使接收電路發(fā)生電諧振的過程(3)通過解調(diào)獲取信號解調(diào)：把聲音或圖象等信號從高頻振蕩電流中還原出來的過程檢波：調(diào)幅波的解調(diào)稱為檢波 2.無線電波的分類1毫米的電磁波叫無線電波，無線電波可以分成若干波段.波段波長頻率傳播方式主要用途長波30 0003 000米10100千赫地波超遠程無線電通訊和導(dǎo)航中波3 000200米1001 500千赫地波和天波中短波20050米1 5006 000千赫短波5010米630兆赫天波無線電廣播和電報通訊微波米波101米30300兆赫近似直線傳播無線電廣播、電視、導(dǎo)航分米波101分米3003 000兆赫厘米波101厘米3 00030 000兆赫毫米波101毫米30 000300 000兆赫直線傳播電視、雷達、導(dǎo)航 3.電磁波的傳播特性傳播方式適合的波段特點地波沿地球表面空間傳播長波、中波、中短波衍射能力較強天波靠大氣電離層的反射傳播中短波、短波反射能力較強空間波沿直線傳播短波、超短波、微波穿透能力較強 特別提醒：1.電諧振就是電磁振蕩中的“共振”2.調(diào)諧與電諧振不同，電諧振是一個物理現(xiàn)象，而調(diào)諧則是一個操作過程關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收，下列說法中正確的是()a為了使振蕩電路有效地向空間輻射能量，電路必須是閉合的b音頻電流的頻率比較低，不能直接用來發(fā)射電磁波c當接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時，接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強d要使電視機的屏幕上有圖象，必須要有檢波過程【審題指導(dǎo)】求解本題應(yīng)把握以下兩點：(1)知道電磁波的發(fā)射和接收原理(2)知道電諧振的原理【解析】有效發(fā)射電磁波，必須采用開放電路和高頻發(fā)射；一般的音頻電流的頻率較低，不能直接用來發(fā)射電磁波；電磁波接收原理是一種叫電諧振的現(xiàn)象，與機械振動中的共振有些相似；電視機顯示圖象時，必須通過檢波過程，把有效的信號從高頻調(diào)制信號中取出來，否則就不能顯示，故a錯誤，b、c、d正確【答案】bcd遷移應(yīng)用 2 .關(guān)于無線電波的傳播，下列說法正確的是()a發(fā)射出去的電磁波，可以傳到無限遠處b無線電波遇到導(dǎo)體，就可以在導(dǎo)體中激起同頻率的振蕩電流c波長越短的電磁波，越接近直線傳播d移動電話是利用無線電波進行通信的【解析】無線電波在傳播過程中，遇到障礙物就被吸收一部分，遇到導(dǎo)體，會在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流(同頻率的振蕩電流)，故a錯，b正確波長越短，傳播方式越接近光的直線傳播，移動電話發(fā)射或接收的電磁波屬于無線電波的高頻段，故c、d正確，【答案】bcd綜合解題方略電磁波圖象問題例3：如圖1432所示是一個調(diào)諧接收電路，甲、乙、丙為電路中的電流隨時間變化的圖象，則()甲乙丙圖1432ai1是l1中的電流圖象bi1是l2中的電流圖象ci2是l2中的電流圖象di3是流過耳機的電流圖象【規(guī)范解答】l1中由于電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的圖象是同甲圖相似的，但是由于l2和d串聯(lián)，所以當l2的電壓與d反向時，電路不通，因此這時l2沒有電流，所以l2中的電流圖象應(yīng)是乙圖中的i2.高頻部分通過c2，通過耳機的電流如同丙圖中的i3，只有低頻的音頻電流，故選項a、c、d正確【答案】acd課堂練習：1.把經(jīng)過調(diào)制的高頻電流變?yōu)檎{(diào)制信號電流的過程叫()a調(diào)幅b調(diào)頻c調(diào)諧 d檢波【解析】檢波是把經(jīng)過調(diào)制的高頻電流變?yōu)檎{(diào)制信號電流的過程，d正確【答案】d 2 .世界各地有許多無線電臺同時廣播，用收音機一次只能收聽到某一電臺的播音，而不是同時收聽到許多電臺的播音，其原因是()a因為收聽到的電臺離收音機最近b因為收聽到的電臺頻率最高c因為接收到的電臺電磁波能量最強d因為接收到的電臺電磁波與收音機調(diào)諧電路的固有頻率相同，產(chǎn)生了電諧振【解析】選臺就是調(diào)諧過程，使f固f電磁波，在接收電路中產(chǎn)生電諧振，激起的感應(yīng)電流最強，d正確【答案】d 3. 關(guān)于無線電波的發(fā)射過程，下列說法正確的是()a必須對信號進行調(diào)制b必須使信號產(chǎn)生電諧振c必須把傳輸信號加到高頻電流上d必須使用開放回路【解析】電磁波的發(fā)射過程中，一定要對低頻輸入信號進行調(diào)制，用開放電路發(fā)射為了有效地向外發(fā)射電磁波，必須使電路開放，a、c、d正確而產(chǎn)生電諧振的過程是在接收電路，b不正確【答案】acd作業(yè)： 1. 在無線電波廣播的接收中，調(diào)諧和檢波是兩個必須經(jīng)歷的過程，下列關(guān)于接收過程的順序，正確的是()a調(diào)諧高頻放大檢波音頻放大b檢波高頻放大調(diào)諧音頻放大c調(diào)諧音頻放大檢波高頻放大d檢波音頻放大調(diào)諧高頻放大【解析】接收過程的順序為調(diào)諧、高頻放大、檢波、音頻放大【答案】a 2. 下列說法正確的是()a地波的波長較長，衍射能力強，能夠沿著地面?zhèn)鞑天波的波長較短，能夠穿透電離層傳播c地波沿著地面?zhèn)鞑?，容易受到干擾d微波能夠穿透電離層，并沿直線傳播【解析】地波的波長較長，衍射能力強，能夠沿著地面?zhèn)鞑?，能夠繞過一般的障礙物天波的波長較短，能夠在地面與電離層之間來回反射進行傳播，天波受電離層的影響，容易受到干擾微波能夠穿透電離層，并沿直線傳播，但必須建立中繼站【答案】ad 3 .電視機的室外天線能把電信號接收下來，是因為()a天線處于變化的電磁場中，天線中產(chǎn)生感應(yīng)電流，相當于電源，通過饋線輸送給lc電路b天線只處于變化的電場中，天線中產(chǎn)生感應(yīng)電流，相當于電源，通過饋線輸送給lc電路c天線只是有選擇地接收某臺電信號，而其他電視臺信號不接收d天線將電磁波傳輸?shù)诫娨暀C內(nèi)【解析】電視機的天線處在變化的電磁場中，接收所有頻率的電磁波，通過調(diào)諧電路選出特定頻率的電磁波，然后由解調(diào)電路把電信號從高頻振蕩電路中還原出來，故a正確【答案】a 4 .關(guān)于電磁波的接收，下列說法正確的是()a當處于電諧振時，所有的電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流b當處于電諧振時，只有被接收的電磁波才能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流c由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流，再經(jīng)過耳機就可以聽到聲音了d由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流，再經(jīng)過檢波、放大，通過耳機才可以聽到聲音【解析】當處于電諧振時，所有的電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，只不過頻率跟諧振電路固有頻率相等的電磁波在接收電路中激發(fā)的感應(yīng)電流最強由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流，要再經(jīng)過檢波(也就是調(diào)制的逆過程)、放大，通過耳機才可以聽到聲音，故正確答案為a、d.【答案】ad 5.實際發(fā)射無線電波如圖所示，高頻振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩如圖甲所示，人對著話筒說話產(chǎn)生低頻振蕩如圖乙所示，根據(jù)這兩個圖象，發(fā)射出去的電磁波圖象應(yīng)是圖中的()圖1433【解析】振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩，話筒里面有碳膜電阻，它的阻值隨壓力變化而變化當我們對著話筒說話時，空氣對它的壓力隨著聲音信號的變化而變化，那么它的電阻也就隨聲音信號的變化而變化，振蕩電流的振幅也就隨著聲音信號的變化而變化，這就是調(diào)制它不但影響了正半周，也影響了負半周，故選b.【答案】b 6.調(diào)諧電路的可變電容器的動片從完全旋入到完全旋出仍接收不到較高頻率電臺發(fā)出的電信號，要收到電信號，應(yīng)()a增大調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)b加大電源電壓c減小調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)d將線圈中的鐵芯取走【解析】該題考查實際問題的處理方法當調(diào)諧電路的固有頻率等于電臺發(fā)出信號的頻率時，發(fā)生電諧振才能收聽到電臺信號由題意知收不到電信號的原因是調(diào)諧電路固有頻率低，由f可知在c無法再調(diào)節(jié)前提下，可減小電感l(wèi)，即可通過c、d的操作提高f.【答案】cd 7.下列關(guān)于無線電波的敘述中，正確的是()a無線電波是波長從幾十千米到幾毫米的電磁波b無線電波在任何介質(zhì)中傳播速度均為3.00108 m/sc無線電波不能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象d無線電波由真空進入介質(zhì)傳播時，波長變短【解析】無線電波中長波波長有幾十千米，微波中的毫米波只有幾毫米，a項正確；無線電波在介質(zhì)中的傳播速度小于在真空中的傳播速度3.00108 m/s，b項錯誤；無線電波也能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，c項錯誤；由知，無線電波由真空進入介質(zhì)傳播時，由于波速減小可知波長變短，d項正確【答案】ad 8.關(guān)于電磁波的傳播，下列敘述正確的是()a電磁波頻率越高，越容易沿地面?zhèn)鞑電磁波頻率越高，越容易沿直線傳播c電磁波在各種介質(zhì)中傳播波長恒定d只要有三顆同步衛(wèi)星在赤道上空傳遞微波，就幾乎可把信號傳遍全世界【解析】由cf可判定：電磁波頻率越高，波長越短，衍射性越差，不易沿地面?zhèn)鞑?，而跟光的傳播相似，沿直線傳播，故選項b正確，a錯誤；電磁波在介質(zhì)中傳播時，頻率不變，而傳播速度改變，由vf，可判斷波長改變，故選項c錯誤；由于同步衛(wèi)星相對地面靜止在赤道上空36 000 km高的地方，用它作微波中繼站，只要有三顆互成120的同步衛(wèi)星，就幾乎可覆蓋全球，故選項d正確【答案】bd 9.收音機的調(diào)諧電路中線圈的自感系數(shù)為l，要想接收波長為的電磁波，應(yīng)把調(diào)諧電路中電容器的電容調(diào)至(c為光速)()a.b.c. d.【解析】接收電磁波必須進行調(diào)諧，使接收回路產(chǎn)生電諧振，由產(chǎn)生電諧振的條件f固f電磁波得，解得c，故正確答案為d.【答案】d 10.手機a撥叫手機b時，手機b發(fā)出鈴聲，屏上顯示a的號碼若將手機a置于一真空玻璃罩中，用手機b撥叫手機a，則()a能聽到a發(fā)出的鈴聲，并看到a顯示的b的號碼b不能聽到a發(fā)出的鈴聲，但能看到a顯示的b的號碼c能聽到a發(fā)出的鈴聲，但a不能顯示號碼d既不能聽到a發(fā)出的鈴聲，也不能