高中人教物理選擇性必修二4.3 無線電波的發(fā)射和接收（教學(xué)設(shè)計(jì)）-同步備課

1、第4章電磁振蕩與電磁波第3節(jié)無線電波的發(fā)射和接收本節(jié)主要介紹無線電波的發(fā)射原理和接收原理.它是幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)電磁波在無線電通訊領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)，學(xué)好本節(jié)內(nèi)容，一方面可以加深對(duì)本章所學(xué)知識(shí)的理解，了解物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用到生活領(lǐng)域，加深對(duì)科學(xué)技術(shù)的親近感，激發(fā)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決一些實(shí)際問題的興趣，另一方面可以幫助學(xué)生深入研究無線電理論打下一定的基礎(chǔ). 【物理觀念】讓學(xué)生了解無線電波發(fā)射與接收的過程，能看懂無線電波發(fā)射和接收示意圖?！究茖W(xué)思維】學(xué)會(huì)分析無線電波發(fā)射、接收的工作原理，了解無線電波在無線電通訊領(lǐng)域的的廣泛應(yīng)用?！究茖W(xué)探究】通過在實(shí)驗(yàn)室制作發(fā)射電臺(tái)和接收信號(hào)來了解無線電波的發(fā)射接收過程，

2、鍛煉學(xué)生對(duì)實(shí)際問題的研討能力。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】經(jīng)歷用所學(xué)過的知識(shí)來解決相關(guān)現(xiàn)象、解釋相關(guān)問題。【教學(xué)重點(diǎn)】建構(gòu)無線電波調(diào)制、解調(diào)等有關(guān)概念，了解無線電波發(fā)射調(diào)制和接收解調(diào)的過程?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】用物理技術(shù)的視角解決分析無線電波對(duì)生產(chǎn)生活的實(shí)際應(yīng)用?！疽胄抡n】想一想：在普通的 LC 振蕩電路中，電場(chǎng)主要集中在電容器的極板之間，磁場(chǎng)主要集中在線圈內(nèi)部。在電磁振蕩的過程中，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能主要是在電路內(nèi)互相轉(zhuǎn)化，輻射出去的能量很少，怎樣才能有效地發(fā)射電磁波呢？【進(jìn)行新課】探究點(diǎn)一、 無線電波的發(fā)射1.我們?nèi)绾尾拍苡行У南蛲饨绨l(fā)射電磁波呢？第一，要有足夠高的振蕩頻率。頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)就越大。第

3、二，振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，這樣才能有效地把能量輻射出去。2.我們可以采取些什么措施呢？根據(jù)振蕩頻率公式 ,可知減小自感系數(shù)L或減小電容C，都可增大頻率。故可考慮增大板間距d，減小正對(duì)面積S.【思考】：同學(xué)們想想還有那些措施呢？ 老師引出： 如圖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。 【說明】: 3.實(shí)際應(yīng)用中的開放電路1895年，一位年輕的意大利人馬可尼(公元18741937年)發(fā)明了無線電通信技術(shù)線圈的一端用導(dǎo)

4、線與大地相連，這條導(dǎo)線叫作地線；線圈的另一端與高高地架在空中的天線相連。無線電波就能由這樣的開放電路有效地發(fā)射出去。4.實(shí)際的發(fā)射裝置5.如何利用無線電波傳遞各種信號(hào)（1）載波: 用來攜帶信號(hào)的高頻電磁波。（2）調(diào)制：在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使載波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)。（3）調(diào)幅：使高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。（4）調(diào)頻：使高頻電磁波的頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而變。6.無線電波音頻信號(hào)的發(fā)射過程探究點(diǎn)二、 無線電波的接收7.發(fā)射的無線電波如何被接收到呢？電磁波在空間傳播時(shí)，如果遇到導(dǎo)體，會(huì)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

5、電磁波了。8.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(qiáng)呢？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)。（這種現(xiàn)象叫做電諧振） 圖示為收音機(jī)的簡(jiǎn)單的調(diào)諧電路，通過可變電容改變調(diào)諧電路的固有頻率，使其與接收電臺(tái)的電磁波頻率相同，這個(gè)頻率的電磁波就在調(diào)諧電路里激起較強(qiáng)的感應(yīng)電流，這樣就選出了電臺(tái)。 如何如何還原聲音與圖像信號(hào)由調(diào)諧電路接收到的感應(yīng)電流，是經(jīng)過調(diào)制的高頻電流，還不是我們需要的聲音或圖像信號(hào)，因此還要把聲音或圖像信號(hào)從高頻電流中還原出來。這個(gè)過程是調(diào)制的逆過程，所以叫作解調(diào)（demodulation）。調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波。 簡(jiǎn)單收音機(jī)的接

6、收探究點(diǎn)三、電視廣播的發(fā)射和接收 彩塔接收天線 無線電信號(hào)發(fā)射塔 電視信號(hào)發(fā)射塔上的信號(hào)發(fā)射天線電視廣播信號(hào)也是一種無線電信號(hào)。在現(xiàn)代電視發(fā)射系統(tǒng)中，首先通過攝像機(jī)的感光器件將景物的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。這種電信號(hào)可以通過線路直接傳輸，但是由于傳輸失真、損耗等原因，很難遠(yuǎn)距離傳播。因此，需要通過載波將信號(hào)調(diào)制成高頻信號(hào)再進(jìn)行傳播。高頻信號(hào)的主要傳播方式(1)地面無線電傳輸(2)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸(3)衛(wèi)星傳輸?？茖W(xué)漫步不同的傳播方式使用不同頻率范圍的電磁波，采取不同的調(diào)制方式。在電視接收端，接收到高頻電磁波信號(hào)以后，經(jīng)過解調(diào)處理，就可以將得到的電信號(hào)通過顯示設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信息。接收天線收到的電磁波除了

7、載有圖像信號(hào)外，還有伴音信號(hào)。伴音信號(hào)經(jīng)解調(diào)后送到揚(yáng)聲器課堂重點(diǎn)知識(shí)小結(jié)1.有效發(fā)射電磁波的兩個(gè)基本條件2.有效發(fā)射電磁波可采取的措施3.實(shí)際應(yīng)用中的開放電路4.實(shí)際的發(fā)射裝置5.如何利用無線電波傳遞各種信號(hào)6.無線電波音頻信號(hào)的發(fā)射過程7.無線電波的接受原理8.如何還原聲音信號(hào)與圖像信號(hào)9.高頻信號(hào)的主要傳播方式隨堂練習(xí)例1、（單選）關(guān)為了使需要傳遞的信息(如聲音、圖像等)加載在電磁波上發(fā)射到遠(yuǎn)方，必須對(duì)振蕩電流進(jìn)行()A調(diào)諧 B放大C調(diào)制 D檢波【答案】：C【解析】：1.把低頻信號(hào)加到高頻電磁波上去的過程叫調(diào)制2調(diào)制有調(diào)幅和調(diào)頻兩種例2、（多選）下圖甲為一個(gè)調(diào)諧檢波電路，圖乙、丙、丁為電路

8、中的電流隨時(shí)間變化的圖象，則( )Ai1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(jī)的電流圖象【答案】 ACD【解析】L2中由于電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象是同乙圖相似的，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沒有電流，所以L2中的電流應(yīng)選丙圖故應(yīng)選A、C、D.此接收電路是最簡(jiǎn)單的一種收音機(jī)電路例3、(單選)要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領(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D增加回路中的電容和電感【答案】B【解析】理論證明，電磁波發(fā)射本領(lǐng)(功率)與f成正比

9、，電磁場(chǎng)應(yīng)盡可能擴(kuò)散到周圍空間，形成開放電路feq f(1,2r(LC) ，Ceq f(rS,4kd)，要使f增大，應(yīng)減小L或C，只有B符合題意例4、(多選)下列說法正確的是( )A.攝像機(jī)實(shí)際上是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置B.電視接收機(jī)實(shí)際上是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)的裝置C.由于畫面更換迅速和視覺暫留現(xiàn)象使人們看到的是活動(dòng)的圖像D.電視機(jī)接收到的畫面是連續(xù)的【答案】： ABC【解析】：通過攝像機(jī)攝到景物的光信號(hào),再通過特殊裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),在1 s內(nèi)傳遞25幅畫面;電視機(jī)通過顯像管將接收到的電信號(hào)再轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào),最后還原為圖像和景物,每秒要接收到25幅畫面,由于畫面更換迅速和視覺暫留,我們感覺到的便是活動(dòng)的圖像,所以A、B、C選項(xiàng)正確。例5、(多選)關(guān)于無線電廣播的接收,下列說法正確的是()A.用調(diào)諧器取出的高頻電流,通過喇叭即可聽到