2024-2025學年高中物理第三章電磁振蕩電磁波4無線電波的發(fā)射傳播和接收教案教科版選修3-4

PAGE6-無線電波的放射、傳播和接收教學目標1.了解開放電路和實際放射電磁波的過程。2.知道電磁波的三種傳播方式及其特點。3.了解電磁波的接收原理和過程。重點難點重點：1.電磁波有效放射的條件，調制的含義及調制方式。2.無線電波的傳播方式及其應用。3.無線電波接收原理。難點：1.無線電波調制的含義和方式的區(qū)分。2.“電諧振”概念的形成。設計思想對本節(jié)的要求是比較低的“了解”層次。電磁波的放射，不同波長的電磁波的傳播特點是很有用的常識，應當了解。電磁波的接收重在其物理過程，學生可做常識性了解。本節(jié)大部分內容可讓學生自主學習,有難點則可通過探討溝通及老師點撥剛好來突破。教學資源課件教學設計【課堂引入】在信息技術高速發(fā)展的今日，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、航天中的自動限制和通信聯系，都離不開電磁波．在無線電技術中運用的電磁波叫做無線電波，那么無線電波是怎樣放射、傳播和接收的呢？這節(jié)課我們就來學習電磁波的放射、傳播和接收?！菊n堂學習】學習活動一：無線電波的放射問題1：在一般LC振蕩電路中能否有效地放射電磁波？在一般LC振蕩電路中，電場主要集中在電容器的極板之間，磁場主要集中在線圈內部。在電磁振蕩過程中，電場能和磁場能的相互轉化主要是在電路內部完成的，輻射出去的能量很少。不能有效地放射電磁波。問題2：有效地放射電磁波的條件是什么？學生閱讀教材有關內容后回答，要有效地向外放射電磁波，振蕩電路要滿意如下條件：（1）要有足夠高的振蕩頻率。（2）振蕩電路的電場和磁場必需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。問題3：怎樣提高放射頻率？提示相關公式：f=C=問題4：如何改造一般的LC振蕩電路，才能使它能夠有效地放射電磁波？師生一起探討后，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放射出去。如圖所示，是由閉合電路變成開放電路的示意圖。L1L1L2無線電波是由開放電路放射出去的。老師講解：在實際應用中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放開的電容器，電磁波就是由這樣的開放電路放射出去的。電視放射塔要建得很高，是為了使電磁波放射得較遠。實際放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，向四周放射．問題5：放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。這就要求放射的電磁波隨信號而變更。電磁波是怎樣傳遞這些信號的呢？在電磁波放射技術中，假如把這種電信號“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放射出去。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變更的技術叫做調制。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變更叫做調幅（AM）。使高頻振蕩電流的頻率隨調制信號而變更叫做調頻（FM）。通過以下兩組圖象理解調幅調頻學習活動二：無線電波的傳播學生閱讀課本相關內容，回答以下問題問題1：無線電波的有哪幾種傳播方式？各有何特點？無線電波的傳播方式：天波、地波、和直線傳播利用大氣中的電離層的反射來傳播無線電波的方式叫天波。沿地球表面?zhèn)鞑o線電波的方式叫地波。沿直線傳播無線電波的方式叫直線傳播問題2：同步地球通訊衛(wèi)星的作用？為什么說：“合理設置三顆同步通信衛(wèi)星，其信號就幾乎可以覆蓋全球”？提示：地球的半徑為6400km，同步衛(wèi)星的高度大約為36000km。問題3：微波為什么采納直線的傳播的方式？它有哪些運用？過渡：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，就可以接收到電磁波，這樣的導體就是接收天線。學習活動三：無線電波的接收問題1：世界上有許很多多的無線電臺、電視臺以及各種無線電通訊設備，它們不斷地向空中放射不同頻率的電磁波，這些電磁波強弱不等地充滿在我們四周。假如不加選擇地把它們都接收下來，那必定是信號一片混亂，辨別不清，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須要的選出來，通常叫做選臺。如何從很多不同頻率的電磁波中把須要的選出來？設法使我們須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，相當于機械振動中的共振。如圖是收音機的調諧電路。調整可變電容器的電容來變更調諧電路的頻率，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。老師講解：收音機接收的經過調制的高頻振蕩電流，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，要聽到聲音，必需從高頻振蕩電流中“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?！菊n堂小結】問題1：放射電磁波為什么要用開放電路？問題2：電磁波的調制有哪兩種方式？問題3：什么叫電諧振？問1、電磁波的放射（1）有效放射條件：1、電磁波的放射（1）有效放射條件：eq\o\ac(○,1)要有足夠高的頻率eq\o\ac(○,2)開放電路（2）調制eq\o\ac(○,1)調幅eq\o\ac(○,2)調頻2、電磁波的傳播（1）天波（2）地波（3）直線傳播3、無線電波的接收（1）調諧（2）檢波【板書設計】第四節(jié)無線電波的放射、傳播和接收課堂反饋1．為了使須要傳遞的信息(如聲音、圖像等)加載在電磁波上放射到遠方，必需對振蕩電流進行(C)A．調諧 B．放大C．調制 D．檢波2．要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本事，應當實行的措施是(C)A．增加輻射波的波長B．使振蕩電容器的正對面積足夠大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3．調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(CD)A．增大調諧電路中線圈的匝數B．加大電源電壓C．削減調諧電路中線圈的匝數D．將線圈的鐵芯取走4．在無線電波廣播的接收中，調諧和檢波是兩個必需經驗的過程，下列關于接收過程的依次，正確的是(A)A．調諧→高頻放大→檢波→音頻放大B．檢波→高頻放大→調諧→音頻放大C．調諧→音頻放大→檢波→高頻放大D．檢波→音頻放大→調諧→高頻放大5．關于調制器的作用，下列說法正確的是(ABC)A．調制器的作用是把低頻聲音信號加載到高頻信號上去B．調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．調制器的作用是將低頻聲音信號變成高頻信號，再放大后干脆放射出去課后測評1．下列說法中正確的是(D)A．放射電磁波要運用振蕩器、調諧器和天線B．接收電磁波要運用天線、調制器、檢波器和喇叭C．電磁波只能傳遞聲音信號，不能傳遞圖像信號D．電磁波在真空中的傳播速度為3×108m/s2．如圖所示為某種實際放射無線電波的裝置示意圖．高頻振蕩器產生高頻等幅振蕩電流如圖甲所示，回路中串聯一個碳粒話筒，當聲音波形如圖乙所示，使振膜振動，振膜內的碳粒被壓緊和放松，阻值發(fā)生變更，同時使高頻振蕩電流的幅度發(fā)生變更，實現調幅，放射出去的電磁波是下圖中的哪一個(B)圖14－3－43．關于無線電波的發(fā)送和接收，下列說法中正確的是(D)A．為了將信號發(fā)送出去，先要進行調諧B．為了從各個電臺發(fā)出的電磁波中將須要的選出來，就要進行調制C．為了從高頻電流中還原出聲音信號，就要進行調頻D．以上說法都不對4．為了增大無