魯科版選修(3-4)第2節(jié)《電磁波的發(fā)射、傳播和接收》教案

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1、 最新魯科版選修 (3-4) 第 2 節(jié)《電磁波的發(fā)射、傳播和接收》教案 【教學目標】 （ 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。【教學重難點】 教學重點： 理解電磁波的發(fā)射和接收過程； 調制、調幅和調頻；調諧和解調； 知道什么是電 諧振和調諧電路 教學難點： 知道什么是電諧振和調諧電路 【課型】 ：新授課 【課時】 ：一課時 【教學方法】 ：討論法；探究法；講解法 【教具】 ：兩臺對講機、一部手機、一臺

2、收音機 【教學過程】 一、新課導入： 大家來看一下我手中的東西 , 分別是：收音機、手機、對講機。其中 , 通過對講機和手 機 , 我們可以把自己話音傳到我們想要它們去的地方 , 也可以聽到對方的話音。這兩個設備是以什么樣的形式來傳遞和接收聲音呢？ 電磁波 對 , 就是電磁波 , 今天 , 我們就一塊來學習電磁波的發(fā)射和接收。首先我們來一塊看一下這節(jié)課的學習目標： （ 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。 大家都預習過了 , 我們今天將從電磁波

3、的發(fā)射和接收這兩個過程來學習這節(jié)課的內容 , 首先請第一組同學給我們展示第一部分內容。 第一組同學主要講的內容 1. 無線電波的發(fā)射 問題 1：如何有效地發(fā)射電磁波？發(fā)射電磁波的振蕩電路 , 需滿足： （ 1）要有足夠高的 頻率 . （ 2）要用開放電路 , 使振蕩電路的 電場和磁場（能量） 分散到盡可能大的空間 . 問題 2：如何有效地傳遞人們所需要的信息？ 利用無線電波傳遞信號 , 要求發(fā)射的無線電波隨信號而改變 , 使無線電波隨各種信號而 改變叫 調制 , 常用的調制方法

4、有 調幅 和 調頻 兩種 , 使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變叫 調幅 , 1 / 5 使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變叫 調頻 。 經過調幅后發(fā)射出去的無線電波叫 調幅波 , 經過調頻以后發(fā)射出去的無線電波叫 調頻波 。 （調幅波、調頻波統(tǒng)稱已調波。） 通過以上幾步我們就可以把信息有效地發(fā)射到空中 , 但是空中存在著各種各樣的電磁波 , 我們怎樣才能把我們所需要的信息有效地接收到 , 就是我們接下來所要學習的內容。下面請第二個同學給我們展示第二部分的內容。 2. 無線電波的接收 問題 3

5、：空中存在著各種各樣的電磁波 , 怎樣才能接收到我們所需要電磁波呢？ （1）當接收電路的固有頻率跟接收的無線電波的頻率 相等 時 , 激起的振蕩電流 最強 , 這就是 電諧振 現(xiàn)象 . （2）使接收電路產生電諧振的過程叫做 調諧 , 能夠調諧的電路叫 調諧 電路 . 收音機的調 諧電路 , 是通過調節(jié) 電容 來改變電路的頻率而實現(xiàn)調諧的. 問題 4 ：我們接收到感應電流是載有信號的高頻電流 , 并不是我們所需要的信號 , 怎樣才能 得到我們所需要的信號？ （3）從高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的低頻信號電流的

6、過程叫做 解調（檢波） . ① 發(fā)射要用開放電路（振蕩電路演變?yōu)殚_放電路）, 盡可能使能量分散在空間。 發(fā)射電磁波的頻率足夠高 , 有利于輻射能量。 ② 已調波：經過調制的電磁波（ 調幅波、調頻波 ）。 ③ 調制過程的理解：畫出調幅波的波形圖。 ④ 發(fā)射電路、接收電路。 高頻發(fā)生器 小結： 話筒 -----> 電信號 ------> 調制 -----> 發(fā)射——— > 接收——— >調諧—— -> 解調—— -> 放

7、大——— >音箱 【自主學習】 【例 1】 在電視節(jié)目中 , 我們經?？吹街鞒秩伺c派到熱帶地區(qū)的記者通過同步通信衛(wèi)星通話 , 他們之間每一問一答總是遲“半拍” , 這是為什么？如果有兩個手持衛(wèi)星電話的人通過同步通信衛(wèi)星通話 , 一方講話 , 另一方至少要等多長時間才能聽到對方的講話？（已知地 球的質量為 6.0 10 24 kg, 地球半徑為 6.4 10 6 m, 萬有引力常量為 6.67 10 -11 Nm2kg- 2） 解：（ 1）他們之間每一問一答總是遲“半拍” , 是因為通信衛(wèi)星距離地面太遠 , 電

8、磁波傳 播需要一定的時間。 （ 2）至少需要的時間應是電磁波由地面?zhèn)鞯叫l(wèi)星再由衛(wèi)星傳到地面的時間 , 設為 t. 設衛(wèi)星的高度位 h,則 2 / 5 GMm m(h R)4 2 3 GMT 2 R (h R)2 T 2 即 h 2 4 7 計算得： h=3.6 10 m/s t=2h/ c=0.24s

9、 綠色通道 : 這是一個典型的綜合題 , 它涉及了電磁學、力學中的相關知識的綜合應用 . 在解答 此題時要很好地分析題意 , 運用萬有引力定律和衛(wèi)星的圓周運動規(guī)律來求解. 【例 2】某電臺發(fā)射的電磁波的波長是 600 m, 該電臺發(fā)射的電磁波的頻率是多大 ?若有一臺 接收機距電臺 600 km, 從電臺發(fā)出的信號經過多少時間就可以到達接收機？ 解： f=c/ λ=3 108/ 600=5 105Hz 5 / 3 10 8 -3 t=6 10 =2 10 s

10、 【例 3】 一收音機調諧回路中線圈電感是 30 μ H,電容器可變 , 最大電容是 270 pF, 最小電 容是 30 pF, 求接收到的無線電波的波長范圍多大？ 解：由 T 2 LC 得： T max=5.65 10-7 sTmin=1.88 10-7 s ∴ λ max=3 108 5.65 10-7 =169.5m λ min =3 108 1.88 10-7 =56.4m 綠色通道： 應用公式 T=2π LC 解題時 , 要與平行板電容器、電感的知識聯(lián)系起來 , 要知道 改變 T 的一些因素；

11、 在應用公式 c= λ f 解題時 , 要與機械波的知識聯(lián)系起來 , 因為機械波的一般傳播 特性在電磁波的傳播中成立 . 【學習小結】 1、在普通 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。不能有效地發(fā)射電磁波。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。 于是通常情況下無線

12、電波都是由開放電路發(fā)射出去的 。 2、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。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（

13、FM ）。 3、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。但是要聽到聲音 , 還必須從高頻振蕩電流中“檢”出聲音信號。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(xiàn) , 我們 就可以聽到或看到信號了。 4. 了解無線電波的波段劃分、傳播方式和應用。 P82 表

14、 【板書設計】 電磁波的發(fā)射和接收 3 / 5 1. 電磁波的發(fā)射 （ 1). 振蕩電路的條件： 要有足夠高的振蕩頻率；開放電路 （ 2）．調制： 調幅 使高頻振蕩電流的振幅隨調制信號而改變調頻 使高頻振蕩電流的頻率隨調制信號而改變 2. 電磁波的接收 (1). 電諧振 調諧 (2). 解調 接收到的高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的調制信號過程 【達標測試】 1. 調諧電路的可變電容器的動片從完全旋出到完全旋入仍接收不到某較低頻率電臺發(fā)出的信號 , 要收到該電臺的信號 , 可采用下列辦法中的（ A

15、 ) A. 增加調諧電路中線圈的匝數(shù) B. 加大電源電壓 應減小調諧電路的頻率 C.減少調諧電路中線圈的匝數(shù) D. 減小電源電壓 2. 一臺無線電接收機 , 當它接收頻率為 535 kHz 的信號時 , 調諧電路里電容器的電容是270 pF. 如果調諧電路的線圈電感不變 , 要接收頻率為 1 605 kHz 的信號時 , 調諧電路里電容器的 電容應改變?yōu)椋? A ) A.30 pF B.90 pF C 2 C.150 pF C 1 D.710 pF 3. 發(fā)射無線電波的裝置 示, 其中

16、L1 相連的導體 a 叫 天線 , 導體 b 叫做地線 , L 2 的作用 是 通過電磁感應把能量傳給 L 1 .  f 1 2 C1 30 pF 解得： C2 32 f 2 2 如圖 14-3-1 所 圖 14-3-1 4.(2006 廣東高考 ) 目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在 200 MHz 至 1 000 MHz 的范圍內 . 下列 關于雷達和電磁波說法正確的是（ ACD ) A. 真空中上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在 0.3 m 至 1.5 m 之間

17、 B. 電磁波是由恒定不變的電場或磁場產生的 C.測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標的距離 D.波長越短的電磁波 , 反射性能越強 5. 用一平行板電容器和一個線圈組成 LC 振蕩電路 , 要增大發(fā)射電磁波的波長 , 可采用的做法是（ BD） A. 增大電容器兩極板間的距離 B. 減小電容器兩極板間的距離 C.減小電容器兩極板正對面積 D. 在電容器兩極板間加入電介質 6. 在 LC 振蕩電路中 , 如果 C=100 pF, 要發(fā)出波長為 30 m 的無線電波 , 應用多大電感的線圈？ 解：由 T 2 LC 和 λ =V

18、T 得： 2 -6 L 4 2 CV 2 =2.5 10 H=2.5μH 7. 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(shù) B. 加大電源電壓 C.減小調諧電路中線圈的匝數(shù) D. 將線圈中的鐵芯取走 4 / 5 作業(yè)： P84 4 5 / 5