電磁波的發(fā)射和接收

1、【教學目標】（一）知識與技能1了解無線電波的波長范圍。2了解無線電波的發(fā)射過程和調制的簡單概念。3了解調諧、檢波及無線電波接收的基本原理。（二）過程與方法通過觀察總結了解無線電波的基本應用，了解現代技術的應用方法，學會基本原理。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過對無線電波應用原理的基本認識感悟科學技術的價值和重要性。端正科學態(tài)度，培養(yǎng)科學的價值觀?！窘虒W重點】對本節(jié)基本概念的理解?！窘虒W難點】對調諧的理解，無線電波發(fā)射與接收過程?！窘虒W方法】演示推理法和分析類比法【教學過程】（一）引入新課師：在信息技術高速發(fā)展的今天，電磁波對我們來說越來越重要，無論是廣播、電視還是無線電通信以及航空、航天中的自動控

2、制和通信聯(lián)系，都離不開電磁波在無線電技術中使用的電磁波叫做無線電波，那么無線電波是怎樣發(fā)射和接收的呢？這節(jié)課我們就來學習電磁波的發(fā)射和接收。（二）進行新課1無線電波的發(fā)射學生討論。師：有效地發(fā)射電磁波的條件是什么？學生閱讀教材有關內容。師生總結：要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路要滿足如下條件：（ 1）要有足夠高的振蕩頻率。（ 2）振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間， 才能有效地把電磁場的能量傳播出去。師生一起討論后，引出開放電路的概念。將閉合電路變成開放電路就可以有效地把電磁波發(fā)射出去。如圖所示，是由閉合電路變成開放電路的示意圖。師：無線電波是由開放電路發(fā)射出去的。講解：在實際應用中

3、常把開放電路的下端跟地連接。跟地連接的導線叫做地線。線圈上部接到比較高的導線上，這條導線叫做天線。天線和地線形成了一個敞開的電容器，電磁波就是由這樣的開放電路發(fā)射出去的。電視發(fā)射塔要建得很高，是為了使電磁波發(fā)射得較遠。實際發(fā)射無線電波的裝置中還需在開放電路旁加一個振蕩器電路與之耦合，如圖所示。振蕩器電路產生的高頻率振蕩電流通過 l2 與 l1 的互感作用，使 l1 也產生同頻率的振蕩電流，振蕩電流在開放電路中激發(fā)出無線電波，向四周發(fā)射師：發(fā)射電磁波是為了利用它傳遞某種信號。例如無線電報傳遞的是電碼符號，無線電廣播傳遞的是聲音，電視廣播傳遞的不僅有聲音，還有圖像。這就要求發(fā)射的電磁波隨信號而改變

4、。電磁波是怎樣傳遞這些信號的呢？講解：在電磁波發(fā)射技術中，如果把這種電信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，那么，載有信號的高頻振蕩電流產生的電磁波就載著要傳送的信號一起發(fā)射出去。把要傳遞的信號 “加”到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號而改變的技術叫做調制。進行調制的裝置叫做調制器。要傳遞的電信號叫做調制信號。使高頻振蕩電流的振幅隨調制信號而改變叫做調幅（am）。使高頻振蕩電流的頻率隨調制信號而改變叫做調頻（fm）。（用示波器觀察調幅波形）2無線電波的接收師：處在電磁波傳播空間中的導體，會產生感應電流，導作中感應電流的頻率與激起它的電磁波頻率相同，因此，利用放在電磁波傳播空間中的導體，就可以接

5、收到電磁波，這樣的導體就是接收天線。在無線電技術中，用天線和地線組成的接收電路來接收電磁波。講解：世界上有許許多多的無線電臺、電視臺以及各種無線電通訊設備，它們不斷地向空中發(fā)射不同頻率的電磁波，這些電磁波強弱不等地彌漫在我們周圍。如果不加選擇地把它們都接收下來，那必然是信號一片混亂，分辨不清，達不到我們傳遞信息的目的。所以，接收電磁波時，首先要從諸多的電磁波中把我們需要的選出來，通常叫做選臺。這就要設法使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應電流最強。在無線電技術里，是利用電諧振來達到這個目的的。當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強。這種現象叫做電諧振

6、，相當于機械振動中的共振。（用示波器觀察電諧振波形）師：接收電路產生電諧振的過程叫做調諧，能夠調諧的接收電路叫做調諧電路。如圖是收音機的調諧電路。調節(jié)可變電容器的電容來改變調諧電路的頻率，使它跟要接收的電臺發(fā)出的電磁波的頻率相同，這個頻率的電磁波在調諧電路里激起較強的感應電流，這樣就選出了這個電臺。 （演示調諧過程）講解：收音機接收的經過調制的高頻振蕩電流 （對應圖講解） ，這種電流通過收音機的耳機或揚聲器，并不能使它們振動而發(fā)聲，為什么呢，假定某一個半周期電流的作用是使振動片向某個方向運動，下一個半周期電流就以幾乎同樣大的作用使振動片向反方向運動高頻電流的周期非常短，半周期更短，而振動片的慣

7、性相當大，所以在振動片還沒有來得及在電流的作用下向某個方向運動的時候，就立刻有一個幾乎同樣大的作用要使它向反方向運動，結果振動片實際上不發(fā)生振動要聽到聲音，必須從高頻振蕩電流中“檢”出聲音信號，使揚聲器 ( 或耳機 ) 中的動片隨聲音信號振動。從接收到的高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的調制信號過程，叫做檢波。檢波是調制的逆過程，因此也叫解調。 由于調制的方法不同， 檢波的方法也不同。 檢波之后的信號再經過放大、重現，我們就可以聽到或看到了。下面介紹收音機中對調幅波的檢波。下面我們通過調幅和調頻兩種方式，來看看無線電波發(fā)射和接收的全過程。（ 1）調幅發(fā)射和接收。 （實驗演示）（ 2）調頻發(fā)射和接收

8、。 （實驗演示）比喻：高頻電流火車 音頻電流貨物調制發(fā)射傳播調諧解調裝貨出站運行進站卸貨師：我們再來看一下無線電波的分段。（投影）波段波長頻率傳播方式主要用途長波 30 000 m3 000 m10 khz100 khz地波超遠程無線通訊和導航中波 3 000 m200 m100 khz1 500 khz地波和天波調幅無線電廣播、電報、通信中短波 200 m50 m1500 khz6 000 khz短波 50 m10 m6mhz30 mhz 天波微波米波10 m1 m30mhz300mhz近似直線傳播調頻無線電廣播、電視、導航分米波 1 m0.1 m300 mhz3 000 mhz直線傳播電視

9、、雷達、導航毫米波 10 mm1 mm30000mhz300 000 mhz（三）課堂總結、點評本節(jié)課主要學習了以下內容1電磁波的產生和發(fā)射條件。2開放電路的結構和特點。3電磁波的發(fā)射過程和接收過程（四）課余作業(yè)完成 p92“問題與練習”中的題目。閱讀p91“科學足跡” 。預習下一節(jié)：電磁波的發(fā)射和接收。附：鞏固訓練1電磁波的調制有哪兩種方式？2什么叫電諧振？3調諧過程中，若接收同一波段內的不同信號，通常是改變電路中哪個元件的值？4發(fā)射電磁波為什么要用開放電路？5接收電磁波信號時，為什么要調諧？6調諧電路中可變電容器的動片從完全旋入到完全旋出仍接收不到某較高頻率電臺發(fā)出的電信號，要收到該電臺的信號，應該怎么辦？參考答案：1電磁波的調制有調幅和調頻兩種方式。2當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強，這種現象叫電諧振。3調諧過程中，通常是改變調諧電路中電容器的電容。4振蕩電路要有效地向外發(fā)射