人教版選修11 電磁波的發(fā)射和接收 第1課時(shí) 教案.docx

4.3電磁波的發(fā)射和接收【教學(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)與技能：了解無(wú)線電波的波長(zhǎng)范圍了解無(wú)線電波的發(fā)射過(guò)程和調(diào)制的簡(jiǎn)單概念了解調(diào)諧、檢波及無(wú)線電波的接收的基本原理2、過(guò)程與方法：理解無(wú)線電波發(fā)射的過(guò)程3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：體會(huì)科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合之美【重點(diǎn)難點(diǎn)】1、重點(diǎn)：調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧和解調(diào)2、難點(diǎn)：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(guò)程：電磁波的發(fā)射(1)發(fā)射電磁波的振蕩電路的特點(diǎn)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(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，因此，采用開(kāi)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(hào)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(hào)的強(qiáng)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(hào)的強(qiáng)弱而變的調(diào)制技術(shù)探究交流電臺(tái)發(fā)射的信號(hào)，如聲音信號(hào)，為什么不直接將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)射出去，而是加載到高頻信號(hào)中發(fā)射呢？【提示】因?yàn)槁曇粜盘?hào)頻率較低，而電臺(tái)要向外發(fā)射電磁波，要有足夠高的頻率實(shí)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(hào)就是那些有用的低頻信號(hào)的“載體”，而把頻率較低的信號(hào)加載到高頻信號(hào)上去的過(guò)程就是調(diào)制過(guò)程電磁波的接收1.基本知識(shí)(1)原理電磁波在傳播過(guò)程中如果遇到導(dǎo)體，會(huì)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(lái)接收電磁波(2)電諧振與調(diào)諧電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)的現(xiàn)象調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程(3)解調(diào)使聲音或圖象信號(hào)從高頻電流中還原出來(lái)的過(guò)程，它是調(diào)制的逆過(guò)程(4)無(wú)線電波技術(shù)上把波長(zhǎng)大于1_mm的電磁波稱做無(wú)線電波，并按波長(zhǎng)把無(wú)線電波分為若干波段：長(zhǎng)波、中波、中短波、短波、微波 2. 思考判斷(1)電磁波是縱波()(2)當(dāng)電磁波在空間傳播時(shí)，電磁能也隨著一起傳播()(3)電磁波的傳播速度與介質(zhì)無(wú)關(guān)() 3.探究交流圖1431如圖1431所示是我們常用的收音機(jī)中與調(diào)臺(tái)旋鈕相連的一個(gè)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(dòng)片收音機(jī)調(diào)臺(tái)時(shí)就是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片，改變動(dòng)片與靜片的正對(duì)面積，從而實(shí)現(xiàn)選臺(tái)目的的，你知道這是如何實(shí)現(xiàn)的嗎？【提示】這是一個(gè)可變電容器兩組鋁片之間是互相絕緣的，動(dòng)片旋入得越多，正對(duì)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(dāng)lc回路振蕩頻率與待接收的電磁波頻率相同時(shí)，產(chǎn)生電諧振，從而將需要的電臺(tái)信號(hào)選出來(lái)互動(dòng)探究【問(wèn)題導(dǎo)思】 1 .發(fā)射電路有何特點(diǎn)？ 2 .如何將聲音、圖像信號(hào)發(fā)射出去？ 1 .發(fā)射電路的兩個(gè)特點(diǎn)(1)發(fā)射頻率足夠高(2)應(yīng)用開(kāi)放電路 2.調(diào)制(1)使電磁波隨各種信號(hào)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(hào)的強(qiáng)弱而改變調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變 3.無(wú)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(hào)調(diào)制到振蕩電流上，再耦合到一個(gè)開(kāi)放電路中激發(fā)出無(wú)線電波，向四周發(fā)射出去一般電臺(tái)的中波、中短波、短波廣播以及電視中的圖象信號(hào)，都采用調(diào)幅波；電臺(tái)的高頻廣播和電視中的伴音信號(hào)，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(zhǎng)b使振蕩電容的正對(duì)面積足夠小c盡可能使電場(chǎng)和磁場(chǎng)分散開(kāi)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(chǎng)應(yīng)盡可能擴(kuò)散到周圍空間，形成開(kāi)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(shuō)法正確的是()a調(diào)制器的作用是把低頻聲音信號(hào)加載到高頻信號(hào)上去b調(diào)制器的作用可以是把低頻信號(hào)的信息加載到高頻信號(hào)的振幅上去c調(diào)制器的作用可以是把低頻信號(hào)的信息加載到高頻信號(hào)的頻率上去d調(diào)制器的作用是將低頻聲音信號(hào)變成高頻信號(hào)，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(hào)加載到高頻振蕩信號(hào)上去，如果高頻信號(hào)的振幅隨低頻信號(hào)的變化而變化，則是調(diào)幅；如果高頻信號(hào)的頻率隨低頻信號(hào)的變化而變化，則是調(diào)頻由于低頻信號(hào)不利于直接從天線發(fā)射，所以需要將低頻信號(hào)加載到高頻信號(hào)上去【答案】abc電磁波的接收【問(wèn)題導(dǎo)思】 1 .電磁波是如何接收的？ 2 .無(wú)線電波是如何分類的？ 1.電磁波的接收(1)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(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)的現(xiàn)象，類似于機(jī)械振動(dòng)中的共振(2)調(diào)諧：使接收電路發(fā)生電諧振的過(guò)程(3)通過(guò)解調(diào)獲取信號(hào)解調(diào)：把聲音或圖象等信號(hào)從高頻振蕩電流中還原出來(lái)的過(guò)程檢波：調(diào)幅波的解調(diào)稱為檢波 2.無(wú)線電波的分類1毫米的電磁波叫無(wú)線電波，無(wú)線電波可以分成若干波段.波段波長(zhǎng)頻率傳播方式主要用途長(zhǎng)波30 0003 000米10100千赫地波超遠(yuǎn)程無(wú)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(wú)線電廣播和電報(bào)通訊微波米波101米30300兆赫近似直線傳播無(wú)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(dá)、導(dǎo)航 3.電磁波的傳播特性傳播方式適合的波段特點(diǎn)地波沿地球表面空間傳播長(zhǎng)波、中波、中短波衍射能力較強(qiáng)天波靠大氣電離層的反射傳播中短波、短波反射能力較強(qiáng)空間波沿直線傳播短波、超短波、微波穿透能力較強(qiáng) 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(gè)物理現(xiàn)象，而調(diào)諧則是一個(gè)操作過(guò)程關(guān)于電磁波的發(fā)射和接收，下列說(shuō)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(lái)發(fā)射電磁波c當(dāng)接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)d要使電視機(jī)的屏幕上有圖象，必須要有檢波過(guò)程【審題指導(dǎo)】求解本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(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(kāi)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(lái)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(jī)械振動(dòng)中的共振有些相似；電視機(jī)顯示圖象時(shí)，必須通過(guò)檢波過(guò)程，把有效的信號(hào)從高頻調(diào)制信號(hào)中取出來(lái)，否則就不能顯示，故a錯(cuò)誤，b、c、d正確【答案】bcd遷移應(yīng)用 2 .關(guān)于無(wú)線電波的傳播，下列說(shuō)法正確的是()a發(fā)射出去的電磁波，可以傳到無(wú)限遠(yuǎn)處b無(wú)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(zhǎng)越短的電磁波，越接近直線傳播d移動(dòng)電話是利用無(wú)線電波進(jìn)行通信的【解析】無(wú)線電波在傳播過(guò)程中，遇到障礙物就被吸收一部分，遇到導(dǎo)體，會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流(同頻率的振蕩電流)，故a錯(cuò)，b正確波長(zhǎng)越短，傳播方式越接近光的直線傳播，移動(dòng)電話發(fā)射或接收的電磁波屬于無(wú)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(wèn)題例3：如圖1432所示是一個(gè)調(diào)諧接收電路，甲、乙、丙為電路中的電流隨時(shí)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(guò)耳機(jī)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(dòng)勢(shì)的圖象是同甲圖相似的，但是由于l2和d串聯(lián)，所以當(dāng)l2的電壓與d反向時(shí)，電路不通，因此這時(shí)l2沒(méi)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(guò)c2，通過(guò)耳機(jī)的電流如同丙圖中的i3，只有低頻的音頻電流，故選項(xiàng)a、c、d正確【答案】acd課堂練習(xí)：1.把經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻電流變?yōu)檎{(diào)制信號(hào)電流的過(guò)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(guò)調(diào)制的高頻電流變?yōu)檎{(diào)制信號(hào)電流的過(guò)程，d正確【答案】d 2 .世界各地有許多無(wú)線電臺(tái)同時(shí)廣播，用收音機(jī)一次只能收聽(tīng)到某一電臺(tái)的播音，而不是同時(shí)收聽(tīng)到許多電臺(tái)的播音，其原因是()a因?yàn)槭章?tīng)到的電臺(tái)離收音機(jī)最近b因?yàn)槭章?tīng)到的電臺(tái)頻率最高c因?yàn)榻邮盏降碾娕_(tái)電磁波能量最強(qiáng)d因?yàn)榻邮盏降碾娕_(tái)電磁波與收音機(jī)調(diào)諧電路的固有頻率相同，產(chǎn)生了電諧振【解析】選臺(tái)就是調(diào)諧過(guò)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(qiáng)，d正確【答案】d 3. 關(guān)于無(wú)線電波的發(fā)射過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()a必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制b必須使信號(hào)產(chǎn)生電諧振c必須把傳輸信號(hào)加到高頻電流上d必須使用開(kāi)放回路【解析】電磁波的發(fā)射過(guò)程中，一定要對(duì)低頻輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，用開(kāi)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(kāi)放，a、c、d正確而產(chǎn)生電諧振的過(guò)程是在接收電路，b不正確【答案】acd作業(yè)： 1. 在無(wú)線電波廣播的接收中，調(diào)諧和檢波是兩個(gè)必須經(jīng)歷的過(guò)程，下列關(guān)于接收過(guò)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(guò)程的順序?yàn)檎{(diào)諧、高頻放大、檢波、音頻放大【答案】a 2. 下列說(shuō)法正確的是()a地波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，衍射能力強(qiáng)，能夠沿著地面?zhèn)鞑天波的波長(zhǎng)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(zhǎng)較長(zhǎng)，衍射能力強(qiáng)，能夠沿著地面?zhèn)鞑ィ軌蚶@過(guò)一般的障礙物天波的波長(zhǎng)較短，能夠在地面與電離層之間來(lái)回反射進(jìn)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(jī)的室外天線能把電信號(hào)接收下來(lái)，是因?yàn)?)a天線處于變化的電磁場(chǎng)中，天線中產(chǎn)生感應(yīng)電流，相當(dāng)于電源，通過(guò)饋線輸送給lc電路b天線只處于變化的電場(chǎng)中，天線中產(chǎn)生感應(yīng)電流，相當(dāng)于電源，通過(guò)饋線輸送給lc電路c天線只是有選擇地接收某臺(tái)電信號(hào)，而其他電視臺(tái)信號(hào)不接收d天線將電磁波傳輸?shù)诫娨暀C(jī)內(nèi)【解析】電視機(jī)的天線處在變化的電磁場(chǎng)中，接收所有頻率的電磁波，通過(guò)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(hào)從高頻振蕩電路中還原出來(lái)，故a正確【答案】a 4 .關(guān)于電磁波的接收，下列說(shuō)法正確的是()a當(dāng)處于電諧振時(shí)，所有的電磁波仍能在接收電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流b當(dāng)處于電諧振時(shí)，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(guò)耳機(jī)就可以聽(tīng)到聲音了d由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流，再經(jīng)過(guò)檢波、放大，通過(guò)耳機(jī)才可以聽(tīng)到聲音【解析】當(dāng)處于電諧振時(shí)，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(guò)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(qiáng)由調(diào)諧電路接收的感應(yīng)電流，要再經(jīng)過(guò)檢波(也就是調(diào)制的逆過(guò)程)、放大，通過(guò)耳機(jī)才可以聽(tīng)到聲音，故正確答案為a、d.【答案】ad 5.實(shí)際發(fā)射無(wú)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(duì)著話筒說(shuō)話產(chǎn)生低頻振蕩如圖乙所示，根據(jù)這兩個(gè)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(dāng)我們對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，空氣對(duì)它的壓力隨著聲音信號(hào)的變化而變化，那么它的電阻也就隨聲音信號(hào)的變化而變化，振蕩電流的振幅也就隨著聲音信號(hào)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(fù)半周，故選b.【答案】b 6.調(diào)諧電路的可變電容器的動(dòng)片從完全旋入到完全旋出仍接收不到較高頻率電臺(tái)發(fā)出的電信號(hào)，要收到電信號(hào)，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(shí)際問(wèn)題的處理方法當(dāng)調(diào)諧電路的固有頻率等于電臺(tái)發(fā)出信號(hào)的頻率時(shí)，發(fā)生電諧振才能收聽(tīng)到電臺(tái)信號(hào)由題意知收不到電信號(hào)的原因是調(diào)諧電路固有頻率低，由f可知在c無(wú)法再調(diào)節(jié)前提下，可減小電感l(wèi)，即可通過(guò)c、d的操作提高f.【答案】cd 7.下列關(guān)于無(wú)線電波的敘述中，正確的是()a無(wú)線電波是波長(zhǎng)從幾十千米到幾毫米的電磁波b無(wú)線電波在任何介質(zhì)中傳播速度均為3.00108 m/sc無(wú)線電波不能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象d無(wú)線電波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，波長(zhǎng)變短【解析】無(wú)線電波中長(zhǎng)波波長(zhǎng)有幾十千米，微波中的毫米波只有幾毫米，a項(xiàng)正確；無(wú)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(xiàng)錯(cuò)誤；無(wú)線電波也能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象，c項(xiàng)錯(cuò)誤；由知，無(wú)線電波由真空進(jìn)入介質(zhì)傳播時(shí)，由于波速減小可知波長(zhǎng)變短，d項(xiàng)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(zhǎng)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(hào)傳遍全世界【解析】由cf可判定：電磁波頻率越高，波長(zhǎng)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(xiàng)b正確，a錯(cuò)誤；電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變，而傳播速度改變，由vf，可判斷波長(zhǎng)改變，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤；由于同步衛(wèi)星相對(duì)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(xiàng)d正確【答案】bd 9.收音機(jī)的調(diào)諧電路中線圈的自感系數(shù)為l，要想接收波長(zhǎng)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(jìn)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(jī)a撥叫手機(jī)b時(shí)，手機(jī)b發(fā)出鈴聲，屏上顯示a的號(hào)碼若將手機(jī)a置于一真空玻璃罩中，用手機(jī)b撥叫手機(jī)a，則()a能聽(tīng)到a發(fā)出的鈴聲，并看到a顯示的b的號(hào)碼b不能聽(tīng)到a發(fā)出的鈴聲，但能看到a顯示的b的號(hào)碼c能聽(tīng)到a發(fā)出的鈴聲，但a不能顯示號(hào)碼d既不能聽(tīng)到a發(fā)出的鈴聲，也不能