人教版選修34 電磁波的發(fā)射和接收 第1課時 教案.docx

14.3 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)【授課內(nèi)容】一、介紹無線電波的波段的劃分：通常使用的無線電波的波長范圍從幾毫米到幾千米，根據(jù)波長或頻率把無線電波分成幾個波段，如下表所示：二、無線電波的發(fā)射：在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，電磁波對我們來說越來越重要，例如，廣播、電視要利用電磁波，無線電通信要利用電磁波，航空、航天中的自動控制和通信聯(lián)系都要利用電磁波那么，學(xué)習(xí)了前面幾節(jié)的電磁學(xué)內(nèi)容，我們知道了電磁波是怎樣產(chǎn)生的以及電磁波的性質(zhì)。那么怎樣利用電磁波來傳遞各種信號呢？下面我們便來學(xué)習(xí)無線電波的發(fā)射。1、閱讀課文回答下列問題（學(xué)生通過復(fù)習(xí)電磁波一節(jié)的內(nèi)容可以得到正確答案）：問題1有效的向外發(fā)射電磁波的條件是什么？（1）要有足夠高的振蕩頻率，因為頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。（2）振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，才有可能有效的將電磁場的能量傳播出去。問題2采用什么手段可以有效的向外界發(fā)射電磁波？改造 振蕩電路由閉合電路成開放電路2、教師總結(jié)無線電波的發(fā)射裝置是：天線、地線、開放電路構(gòu)成的基本發(fā)射裝置與振蕩器電路耦合構(gòu)成了實際應(yīng)用的發(fā)射無線電波的裝置。調(diào)幅：使高頻振蕩的振幅隨信號而改變叫做調(diào)幅。調(diào)頻：使高頻振蕩的頻率隨信號而改變叫做調(diào)頻。三、無線電波的接收：1、閱讀課文回答下面的問題：問題3發(fā)射的無線電波如何被接收到呢？答案：電磁波在空間傳播時，如果遇到導(dǎo)體，會使導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同。因此利用放在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，就可以接收到電磁波了。問題4如何使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應(yīng)電流最強呢？答案：當(dāng)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。2、這樣我們便可以接收無線電波了，下圖是收音機內(nèi)接收無線電波的調(diào)諧裝置：通過改變可變電容的電容大小改變調(diào)諧電路的固有頻率，進而使其與接收電臺的電磁波頻率相同，這個頻率的電磁波就在調(diào)諧電路里激起較強的感應(yīng)電流，這樣就選出了電臺。3、用調(diào)諧電路接收到的感應(yīng)電流是調(diào)制的高頻振蕩電流，要直接感受到所需要的信號，還需要檢波。（分步繪制）3、在利用無線電波傳遞信號時，需要通過調(diào)制過程，使得電磁波隨著信號而改變，如圖所示過程，分為調(diào)幅和調(diào)頻。講解時分步繪制。教師講解：檢波是調(diào)制的逆過程，因此也叫做解調(diào)。檢波以后信號再經(jīng)過放大、重現(xiàn)，我們就可以聽到和看到了。4無線電波的發(fā)射和接收（1）無線電波：無線電技術(shù)中使用的電磁波（2）無線電波的發(fā)射：如圖所示。調(diào)制：使電磁波隨各種信號而改變調(diào)幅和調(diào)頻（3）無線電波的接收電諧振：當(dāng)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，這種現(xiàn)象叫做電諧振。調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。調(diào)諧電路如圖所示。通過改變電容器電容來改變調(diào)諧電路的頻率。檢波：從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號。例題：例1：某居住地a位于某山脈的一邊，山脈的另一邊p處建有一無線電波發(fā)射站，如圖所示。該發(fā)射站可發(fā)送頻率為400khz的中波和400mhz的微波，已知無線電波在空氣中的傳播速度都為3108m/s，求：(1)該中波和微波的波長各是多少？(2)發(fā)射站發(fā)出的電磁波是經(jīng)過干涉還是衍射后到達居住地a處的？(3)若兩種波的接收效果不同，請說明哪一種波的接收效果更好？為什么？答案：(1)750m0.75m(2)衍射(3)400khz接收效果好，因為它的波長長，衍射效果更好。解析：(1)由知，1750m，20.75m(2)無線電波繞過山脈到達a處，發(fā)生了衍射現(xiàn)象。(3)頻率為400khz的中波接收效果更好，因為它的波長長，衍射現(xiàn)象更明顯。例2：如果你想利用通過同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號的無線電話與對方通話，你講完電話后，至少要等多長時間才能聽到對方通話？(已知地球質(zhì)量m6.01024 kg，地球半徑r6.4106 m，萬有引力常量g6.671011 nm2/kg2) 圖434【解析】同步衛(wèi)星是相對地面靜止的衛(wèi)星，它的運動周期是t24 h，設(shè)衛(wèi)星離地面的高度為h，它運動的向心力是地球?qū)λ娜f有引力，即gm(rh)()2，所以hr，代入數(shù)字，求得：h3.59107 m，最短時間通信應(yīng)是通話人均在同步衛(wèi)星的正下方，這時，無線電波的傳播距離最短，最短是：s2h，聽到對方回話應(yīng)是4h，所以t0.48 s.【答案】0.48 s例3：.某雷達探測高空的一顆人造衛(wèi)星,如果雷達發(fā)射的電磁波反射回來用的時間是0.16 s,則這顆衛(wèi)星距雷達的距離為多少?解析:雷達從發(fā)射到接收到從衛(wèi)星反射回來的信號歷時 t=0.16 s,設(shè)衛(wèi)星離雷達距離為x,則2x=ct所以x=ct2=3.01080.162 m=2.4107 m.答案:2.4107 m課堂練習(xí)：1.關(guān)于電視接收的原理,下列說法中正確的是()a.電視接收天線收到的電磁波中包含有圖像信號和伴音信號b.電視接收天線收到的電磁波經(jīng)過處理還原成圖像,天線上并不產(chǎn)生感應(yīng)電流c.電視接收機收到電磁波,通過電子槍的掃描顯示電視節(jié)目的圖像信號和伴音信號d.電視接收機收到電磁波,經(jīng)揚聲器得到電視節(jié)目的伴音信號解析:電視機接收到的電磁波是帶有圖像信號和伴音信號的高頻電流,故a項對,b項錯;圖像信號和伴音信號必須經(jīng)過處理,才可經(jīng)顯像管和揚聲器得到圖像和聲音,故c、d項錯.答案:a2(多選)移動電話是現(xiàn)代人們最常用的通信工具之一，移動電話與其他用戶通話時要靠如圖所示的基站來轉(zhuǎn)接，城市中高大建筑物上常?？梢钥吹綀D中移動通信的基站關(guān)于移動電話的下列說法正確的是()a當(dāng)兩部移動電話相距較近時可不通過基站轉(zhuǎn)接而直接通話b移動電話是利用無線電波進行通信的c移動電話利用光纖傳送信號d移動電話既是一個電磁波發(fā)射端，又是一個電磁波接收端解析：移動電話是利用微波來傳遞信息的，而且必須通過基站來轉(zhuǎn)接的所以只有選項b、d正確答案：bd3有關(guān)電磁場和電磁波，下列說法中正確的是(d)a麥克斯韋首先預(yù)言并證明了電磁波的存在b變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場c使用空間波來傳播信息時主要是應(yīng)用無線電波波長大、衍射現(xiàn)象明顯，即可以繞過地面上的障礙物d頻率為750khz的電磁波在真空中傳播時，其波長為400m解析：赫茲用實驗證明了電磁波的存在，a錯；均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場，b錯；空間波沿直線傳播，c錯；m400m，d正確。4各地接收衛(wèi)星電視訊號的拋物面天線如圖所示，天線頂點和焦點的連線(oo)與水平面間的夾角為仰角，oo在水平面上的投影與當(dāng)?shù)卣戏降膴A角為偏角，接收定位于東經(jīng)105.5的衛(wèi)星電視訊號(如cctv5)時，oo連線應(yīng)指向衛(wèi)星，則我國各地接收天線的取向情況是(我國自西向東的經(jīng)度約為73135)(bd)a有可能0，90b與衛(wèi)星經(jīng)度相同的各地，隨緯度增加而減小c經(jīng)度大于105的各地，天線是朝南偏東的d在幾十甚至幾百平方千米的范圍內(nèi)，天線取向幾乎是相同的解析：如圖所示，隨緯度的增大而減小，我國不在赤道上，不可能為零，經(jīng)度大于105的各地，天線應(yīng)該朝南偏西，由于地球很大，衛(wèi)星距地面很高，幾十甚至幾百平方千米的范圍內(nèi)天線取向幾乎是相同的。5.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錯誤,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：bcd6.圖中甲為一個調(diào)諧接收電路,圖乙、圖丙、圖丁為電路中的電流隨時間變化的圖象,則()a.i1是l1中的電流圖象b.i1是l2中的電流圖象c.i2是l2中的電流圖象d.i3是流過耳機的電流圖象解析：l1中由于電磁感應(yīng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的圖象同乙圖相似,但是由于l2和d串聯(lián),所以當(dāng)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)是丙圖。高頻部分通過c2,通過耳機的電流如同丁圖中的i3,只有低頻的音頻電流,故選項a、c、d正確。答案：acd7在無線電波發(fā)射和接收的過程中，為了如下目的，各采用的技術(shù)措施是什么？可供選擇的答案有：a調(diào)制b開放電路c解調(diào)d調(diào)諧(1)為了向外界更多、更有效地發(fā)射電磁波，采用()(2)為了把某種信號傳遞出去，采用()(3)為了接收某種頻率的電磁波，采用()(4)為了從高頻振蕩電流中分離得到信號，采用()【解析】采用開放電路一方面使電場和磁場敞開，另一方面使lc電路的振蕩頻率提高，從而有利于電磁波的發(fā)送；發(fā)射信號需要將信號隨傳輸信號的變化而變化，這個過程是調(diào)制過程；信號接收首先要調(diào)諧信號，然后解調(diào)，分離信號【答案】(1)b(2)a(3)d(4)c8(多選)如圖433所示為調(diào)幅振蕩電流圖象，此電流存在于電磁波發(fā)射和接收中的哪些階段()圖433a經(jīng)調(diào)制后b經(jīng)調(diào)諧后c經(jīng)解調(diào)后d耳機中【解析】為了把信號傳遞出去，需要將信號“加”到高頻振蕩電流上，這就是調(diào)制調(diào)制的方法之一是使高頻振蕩電流的振幅隨信號而變化，成為調(diào)幅振蕩電流，這就是調(diào)幅在接收電路中，經(jīng)過調(diào)諧，使電路與所需接收的電磁波產(chǎn)生電諧振，電路中將會出現(xiàn)調(diào)幅振蕩電流經(jīng)解調(diào)后，信號電流被從高頻振蕩電流中“取”出【答案】ab9(多選)下列說法中正確的是()a發(fā)射圖象信號不需要調(diào)制過程b接收到的圖象信號要經(jīng)過調(diào)諧、解調(diào)c電視信號包括圖象信號和伴音信號d電視信號中的圖象信號和伴音信號的傳播速度不同【解析】發(fā)射圖象和聲音信號都需調(diào)制，所以選項a錯；電視信號中的圖象信號和伴音信號都以無線電波的形式發(fā)送，所以傳播速度相同，選項d錯【答案】bc10.電視機換臺時,實際上是在改變()a.電視臺的發(fā)射頻率b.電視機的接收頻率c.電視臺發(fā)射的電磁波的波速d.電視機接收的電磁波的波速解析:電視機接收到的電磁波的頻率不同,從而收看到的電視頻道不同,所以是改變電視機的接收頻率.答案:b作業(yè)：1當(dāng)代人類的生活和電磁波緊密相關(guān)，關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()a只要把帶電體和永磁體放在一起，就會在周圍空間產(chǎn)生電磁波b電磁波在傳播過程中，隨介質(zhì)的變化其波速是變化的c電視機、收音機和手機所接收的信號都屬于電磁波d微波爐內(nèi)所產(chǎn)生的微波不是電磁波，而是波長很短的機械波e電磁波在傳播過程中其頻率是不變的【答案】bce2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必須使用開放電路e必須使用閉合電路【答案】acd32014年3月8日馬來西亞航班mh370失聯(lián)前與塔臺和衛(wèi)星之間通過電磁波相聯(lián)系以下說法正確的是()a航班與衛(wèi)星間聯(lián)系主要以微波的形式bmh370發(fā)出的電磁波頻率是定值，不能改變c電磁波由真空進入介質(zhì)，速度變小d電磁波由真空進入介質(zhì)，頻率不變e只要發(fā)射電路的電磁振蕩停止，產(chǎn)生的電磁波立即消失【答案】acd4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)_調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)或?qū)⒕€圈中的_取走【答案】減小鐵芯5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，接收過程的順序應(yīng)是_高頻放大_音頻放大.【答案】調(diào)諧檢波6電視機的室外天線能把電信號接收下來，是因為天線處在變化的電磁場中，天線中產(chǎn)生_，相當(dāng)于電源，通過饋線輸送給_電路【答案】感應(yīng)電流lc7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)多少？【答案】8一個lc電路中的電感l(wèi)3.6103h，電容c14 400 pf，求它所發(fā)射的電磁波的波長. 【答案】13 564.8 m9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ei3是l2中的圖象【答案】acd10.如圖1433所示，原線圈頻率為f的交流電源，將電感為l的副線圈接一個適當(dāng)?shù)碾娙萜鞒蔀閘c振蕩電路，這種振蕩和機械振動中的_振動相類似，其振蕩周期等于_改變電容器的電容量，當(dāng)電容等于_時，振蕩電流的幅度值可達最大值. 圖1433【答案】受迫11lc振蕩電路電容器的電容為3105 f，線圈的自感系數(shù)為3 mh，它與開放電路耦合后，(1)發(fā)射出去的電磁波的頻率是多大？(2)發(fā)射出去的電磁波的波長是多大？【答案】(1)530 khz(2)566 m12有波長