新教材2023-2024學年高中物理第4章電磁振蕩與電磁波3無線電波的發(fā)射和接收課件新人教版選擇性必修第二冊

第四章3無線電波的發(fā)射和接收學習目標1.知道有效地發(fā)射電磁波的兩個條件。(物理觀念)2.了解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)、電諧振在電磁波發(fā)射、接收過程中的作用。(物理觀念)3.了解電磁波在信息傳遞中的應用,初步了解電視的應用和原理。(科學思維)基礎落實·必備知識全過關重難探究·能力素養(yǎng)全提升目錄索引

學以致用·隨堂檢測全達標基礎落實·必備知識全過關一、無線電波的發(fā)射1.要有效地發(fā)射電磁波,振蕩電路必須具有如下兩個特點:要有足夠高的振蕩頻率;振蕩電路的電場和磁場必須

,這樣才能有效地把能量輻射出去。

低頻信號要加載到高頻電磁波上發(fā)射

2.用來攜帶信號的高頻電磁波叫作

。在電磁波發(fā)射技術中,使載波隨各種信號而改變的技術叫作

。一種調(diào)制的方法是使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變,這種調(diào)制叫作

;另一種調(diào)制的方法是使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變,這種調(diào)制叫作

。

分散到盡可能大的空間

載波調(diào)制調(diào)幅調(diào)頻二、無線電波的接收1.當接收電路的固有頻率跟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)象叫作

,相當于機械振動中的共振。

2.使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧。把線圈固有頻率調(diào)成與電磁波頻率相等

3.把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來,這個過程是調(diào)制的逆過程,所以叫作

。調(diào)幅波的解調(diào)也叫

。

電諧振解調(diào)檢波4.電視廣播的發(fā)射和接收(1)目前,高頻電視信號的傳播方式主要有三種,即

、

以及

。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。

還原出電磁波所攜帶的信號

(2)在電視接收端,接收到

以后,經(jīng)過解調(diào)處理,就可以將得到的電信號通過顯示設備轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

。接收天線收到的電磁波除了載有圖像信號外,還有伴音信號,伴音信號經(jīng)解調(diào)后送到揚聲器。地面無線電傳輸有線網(wǎng)絡傳輸衛(wèi)星傳輸高頻電磁波信號圖像信息情境鏈接載人航天測控通信系統(tǒng)為神舟系列飛船的成功發(fā)射及正常運行立下了很大的功勞,它通過國內(nèi)外的地面測控站和遍布三大洋的4艘遠洋測量船,保證地面指揮員及時與飛船取得聯(lián)系。你知道各測控站點是通過什么途徑給飛船傳遞指令的嗎?提示

各測控站點和飛船之間通過發(fā)射和接收載有指令信號的電磁波實現(xiàn)對飛船的測控。教材拓展如圖所示,聽收音機調(diào)臺時,我們調(diào)節(jié)旋鈕改變的是什么?調(diào)節(jié)的目的是什么?提示

調(diào)節(jié)收音機旋鈕改變的是可變電容器的電容,調(diào)節(jié)的目的是改變調(diào)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(diào)諧電路里激起較強的感應電流,這樣就選出了這個電臺。易錯辨析(1)只要是電磁波信號,都可以直接用LC振蕩電路進行發(fā)射。(

)(2)頻率越高,振蕩電路發(fā)射電磁波的本領越大。(

)(3)要有效地發(fā)射電磁波,振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間。(

)(4)當接收電路的固有頻率和電磁波頻率相同時,出現(xiàn)電諧振現(xiàn)象。(

)(5)要使電視機的屏幕上出現(xiàn)圖像,必須將電視機接收到的無線電信號解調(diào)。(

)×提示

如果LC振蕩電路是閉合的,它不能向外發(fā)射電磁波,因為發(fā)射電磁波需要把振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間中,才能有效地把能量傳播出去。√√√√重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點一電磁波的發(fā)射導學探究我們說話的聲音一般只能傳幾百米,而我們的聲音通過無線電廣播卻可以傳到幾百千米以外,甚至傳遍全球,為什么?要點提示

我們說話的聲音是在空氣中傳播的聲波,能量很低,而且在空氣中傳播時損耗很大,傳播不太遠的距離就損耗殆盡了,而無線電廣播中的聲音信號是搭載在高頻電磁波上的,高頻電磁波的能量很高,而且在空氣中損耗很小,因而能傳播很遠的距離。知識歸納1.發(fā)射電路的兩個特點(1)發(fā)射頻率足夠高。(2)應用開放電路。2.調(diào)制(1)使電磁波隨各種信號而改變的技術叫作調(diào)制。(2)調(diào)制方法:調(diào)幅:使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變。調(diào)頻:使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變。3.無線電波的發(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調(diào)制到振蕩電流上,再耦合到一個開放電路中激發(fā)出無線電波,向四周發(fā)射出去。應用體驗【例1】

為了增大無線電臺向空間發(fā)射無線電波的能力,對LC振蕩電路的結構可采用下列哪些措施(

)A.增大電容器極板的正對面積 B.增大電容器極板的間距C.增大自感線圈的匝數(shù) D.提高供電電壓B解析

要增大無線電臺向空間發(fā)射電磁波的能力,必須提高其振蕩頻率,由f=知,減小L和C可以提高f。要減小L可采取減少線圈匝數(shù)、向外抽鐵芯或抽出鐵芯的辦法,要減小C可采取增大極板間距、減小極板正對面積、減小介電常數(shù)的辦法。對點演練1.(多選)要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領,應該采取的措施有(

)A.增加電容器極板間距B.使振蕩電容器的正對面積足夠小C.往線圈中插入鐵芯D.增加電路中的電容和電感AB解析

理論證明,電磁波發(fā)射本領(功率)與f成正比,電磁場應盡可能分散到析,選項A、B正確。

探究點二電磁波的接收導學探究世界上有許許多多的無線電臺、電視臺及各種無線電信號,如果不加選擇全部接收下來,那必然是一片混亂,分辨不清。形形色色的天線

在城市里我們可以看見矗立在高樓頂上的天線,它的作用是什么呢?我們應該如何從眾多信號中選出所需要的信號呢?要點提示

天線用以接收空中的電磁波;通過調(diào)諧電路選出所需要的信號。

知識歸納1.原理利用電磁感應在接收電路中產(chǎn)生和電磁波同頻率的電流。2.方法(1)利用調(diào)諧產(chǎn)生電諧振,使接收電路的感應電流最強。(2)利用解調(diào)把接收電路中的有用信號分離出來。(3)調(diào)諧和解調(diào)的區(qū)別:調(diào)諧就是一個選臺的過程,也就是使攜帶有用信號的高頻振蕩電流,在接收電路中產(chǎn)生最強的感應電流的過程;解調(diào)是將高頻電流中攜帶的有用信號分離出來的過程。應用體驗【例2】

調(diào)節(jié)收音機的調(diào)諧回路時,可變電容器的動片從全部旋入到完全旋出仍接收不到某較高頻率的電臺信號,為接收到該電臺信號,則應(

)A.加大電源電壓B.減小電源電壓C.增加諧振線圈的圈數(shù)D.減少諧振線圈的圈數(shù)D解析

由f=知,C、L越小時,f越大。動片旋出,正對面積S減小,C減小,S調(diào)到最小,即C最小時,f還未達到高頻率f0,則必須減小L,即減少諧振線圈的圈數(shù),選項C錯誤,D正確;頻率

f與電源電壓無關,選項A、B錯誤。對點演練2.(多選)關于電磁波的發(fā)射和接收,下列說法正確的是(

)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,不能直接用來發(fā)射電磁波C.當接收電路的固有頻率與收到的電磁波的頻率相同時,接收電路產(chǎn)生的振蕩電流最強D.要使電視機的屏幕上有圖像,必須要有解調(diào)過程BCD解析

有效發(fā)射電磁波,必須采用開放電路和高頻發(fā)射;一般的音頻電流的頻率較低,不能直接用來發(fā)射電磁波;電磁波接收原理是電諧振,與機械振動中的共振有些相似;電視機顯示圖像時,必須通過解調(diào)過程,把有效的信號從高頻調(diào)制信號中還原出來,否則就不能顯示。故選項A錯誤,B、C、D正確。探究點三電視廣播的發(fā)射和接收導學探究人類歷史經(jīng)歷了農(nóng)業(yè)社會、工業(yè)社會,現(xiàn)正在步入信息社會。在信息社會,信息作為一種重要的資源和財富,影響著人們的生活,加速了社會的運轉(zhuǎn)。根據(jù)你的了解和理解,你認為信息化社會有哪些特征?要點提示

信息化社會具有“四化”——智能化、電子化、全球化、非群體化,而且還有“四性”——綜合性、競爭性、滲透性、開放性。知識歸納1.電視廣播的發(fā)射和接收過程

2.雷達的工作原理雷達利用無線電波遇到障礙物的反射現(xiàn)象來測定物體位置。根據(jù)發(fā)射無線電波到接收反射波的時間t,確定障礙物的距離s=,再根據(jù)發(fā)射無線電波的方向和仰角,確定障礙物的位置。應用體驗【例3】

(多選)下列說法正確的是(

)A.攝像機實際上是將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置B.電視機實際上是將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕难b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的圖像D.電視機接收到的畫面是連續(xù)的ABC解析

通過攝像機攝到景物的光信號,再通過特殊裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?在1

s內(nèi)傳遞25幅畫面;電視機通過顯像管將接收到的電信號再轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?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的圖像,所以選項A、B、C正確。對點演練3.電視機的室外天線能把電信號接收下來,是因為(

)A.天線處于變化的電磁場中,天線中產(chǎn)生感應電流,相當于電源,輸送給LC電路B.天線只處于變化的電場中,天線中產(chǎn)生感應電流,相當于電源,輸送給LC電路C.天線只是有選擇地接收某電臺信號,而其他電視臺信號則不接收D.天線將電磁波傳輸?shù)诫娨暀C內(nèi)A解析

室外天線處于空間變化的電磁場中,天線中產(chǎn)生了感應電流,此電流輸送給LC振蕩電路,在電路中各電臺信號激起的電流均存在,但只有頻率與調(diào)諧電路頻率相等的電磁波對應的電流最強,然后再通過解調(diào)處理輸入后面電路,故A正確,B、C、D均錯誤。學以致用·隨堂檢測全達標123451.(電磁波的發(fā)射與接收)(多選)關于電磁波的發(fā)射與接收,下列說法正確的是(

)A.發(fā)射的LC振蕩電路是開放的B.若振蕩電路頻率較低,則不能發(fā)射電磁波C.調(diào)諧是調(diào)制的逆過程D.接收電路也是一個LC振蕩電路ABD解析

如果LC振蕩電路是閉合的,它不能向外發(fā)射電磁波,因為發(fā)射電磁波需要把振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間中,才能有效地把能量傳播出去,所以選項A正確;振蕩電路的頻率必須足夠高,才能發(fā)射電磁波,所以選項B正確;解調(diào)是調(diào)制的逆過程,所以選項C錯誤;接收是利用LC振蕩電路進行的,所以選項D正確。123452.(電磁波的發(fā)射)調(diào)制的主要作用是(

)A.使高頻振蕩的振幅或頻率隨要傳播的電信號而改變B.把需要的電信號從高頻振蕩中取出來C.選擇要接收的電臺D.發(fā)生電諧振A解析

調(diào)制主要是將有用信號附加到高頻振蕩的電磁波上。

123453.(電磁波的接收)(多選)關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,通過喇叭即可聽到聲音B.接收到的高頻電流只有通過解調(diào),才能產(chǎn)生音頻電流C.調(diào)諧器的作用就是將音頻信號從高頻信號中取出D.通過解調(diào)電路的電流,再通過喇叭才能聽到聲音BD解析

本題主要在于區(qū)分解調(diào)和調(diào)諧的概念,解調(diào)又叫檢波,是把有用信號從高頻信號中取出的過程;調(diào)諧是使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。123454.(電視廣播的接收)關于電視接收的原理,下列說法正確的是(

)A.電視接收天線接收到的電磁波中包括圖像信號和伴音信號B.電視接收天線接收到電磁波,天線上并不產(chǎn)生感應電流C.電視機接收到電磁波,通過電子槍的掃描顯示電視節(jié)目的伴音信號D.電視機接收到電磁波,直接經(jīng)揚聲器得到電視節(jié)目的伴音信號A解析

電視信號中有圖像信號和伴音信號,即電視接收天線接收到的電磁波中包括圖像信號和伴音信號,A正確;電視接收天線接收到電磁波,引起電磁感應,天線上產(chǎn)生感應電流,B錯誤