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(xué)目標(biāo)】 （ 1）了解無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)范圍。 （ 2）了解無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射過(guò)程和調(diào)制的簡(jiǎn)單概念。 （ 3）了解調(diào)諧、檢波及無(wú)線(xiàn)電波接收的基本原理?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】 教學(xué)重點(diǎn)： 理解電磁波的發(fā)射和接收過(guò)程； 調(diào)制、調(diào)幅和調(diào)頻；調(diào)諧和解調(diào)； 知道什么是電 諧振和調(diào)諧電路 教學(xué)難點(diǎn)： 知道什么是電諧振和調(diào)諧電路 【課型】 ：新授課 【課時(shí)】 ：一課時(shí) 【教學(xué)方法】 ：討論法；探究法；講解法 【教具】 ：兩臺(tái)對(duì)講機(jī)、一部手機(jī)、一臺(tái)

2、收音機(jī) 【教學(xué)過(guò)程】 一、新課導(dǎo)入： 大家來(lái)看一下我手中的東西 , 分別是：收音機(jī)、手機(jī)、對(duì)講機(jī)。其中 , 通過(guò)對(duì)講機(jī)和手 機(jī) , 我們可以把自己話(huà)音傳到我們想要它們?nèi)サ牡胤?, 也可以聽(tīng)到對(duì)方的話(huà)音。這兩個(gè)設(shè)備是以什么樣的形式來(lái)傳遞和接收聲音呢？ 電磁波 對(duì) , 就是電磁波 , 今天 , 我們就一塊來(lái)學(xué)習(xí)電磁波的發(fā)射和接收。首先我們來(lái)一塊看一下這節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)： （ 1）了解無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)范圍。 （ 2）了解無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射過(guò)程和調(diào)制的簡(jiǎn)單概念。 （ 3）了解調(diào)諧、檢波及無(wú)線(xiàn)電波接收的基本原理。 大家都預(yù)習(xí)過(guò)了 , 我們今天將從電磁波

3、的發(fā)射和接收這兩個(gè)過(guò)程來(lái)學(xué)習(xí)這節(jié)課的內(nèi)容 , 首先請(qǐng)第一組同學(xué)給我們展示第一部分內(nèi)容。 第一組同學(xué)主要講的內(nèi)容 1. 無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射 問(wèn)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(mǎn)足： （ 1）要有足夠高的 頻率 . （ 2）要用開(kāi)放電路 , 使振蕩電路的 電場(chǎng)和磁場(chǎng)（能量） 分散到盡可能大的空間 . 問(wèn)題 2：如何有效地傳遞人們所需要的信息？ 利用無(wú)線(xiàn)電波傳遞信號(hào) , 要求發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波隨信號(hào)而改變 , 使無(wú)線(xiàn)電波隨各種信號(hào)而 改變叫 調(diào)制 , 常用的調(diào)制方法

4、有 調(diào)幅 和 調(diào)頻 兩種 , 使高頻電磁波的振幅隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變叫 調(diào)幅 , 1 / 5 使高頻電磁波的頻率隨信號(hào)的強(qiáng)弱而改變叫 調(diào)頻 。 經(jīng)過(guò)調(diào)幅后發(fā)射出去的無(wú)線(xiàn)電波叫 調(diào)幅波 , 經(jīng)過(guò)調(diào)頻以后發(fā)射出去的無(wú)線(xiàn)電波叫 調(diào)頻波 。 （調(diào)幅波、調(diào)頻波統(tǒng)稱(chēng)已調(diào)波。） 通過(guò)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?cè)鯓硬拍馨盐覀兯枰男畔⒂行У亟邮盏?, 就是我們接下來(lái)所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。下面請(qǐng)第二個(gè)同學(xué)給我們展示第二部分的內(nèi)容。 2. 無(wú)線(xiàn)電波的接收 問(wèn)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(dāng)接收電路的固有頻率跟接收的無(wú)線(xiàn)電波的頻率 相等 時(shí) , 激起的振蕩電流 最強(qiáng) , 這就是 電諧振 現(xiàn)象 . （2）使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做 調(diào)諧 , 能夠調(diào)諧的電路叫 調(diào)諧 電路 . 收音機(jī)的調(diào) 諧電路 , 是通過(guò)調(diào)節(jié) 電容 來(lái)改變電路的頻率而實(shí)現(xiàn)調(diào)諧的. 問(wèn)題 4 ：我們接收到感應(yīng)電流是載有信號(hào)的高頻電流 , 并不是我們所需要的信號(hào) , 怎樣才能 得到我們所需要的信號(hào)？ （3）從高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的低頻信號(hào)電流的

6、過(guò)程叫做 解調(diào)（檢波） . ① 發(fā)射要用開(kāi)放電路（振蕩電路演變?yōu)殚_(kāi)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(diào)波：經(jīng)過(guò)調(diào)制的電磁波（ 調(diào)幅波、調(diào)頻波 ）。 ③ 調(diào)制過(guò)程的理解：畫(huà)出調(diào)幅波的波形圖。 ④ 發(fā)射電路、接收電路。 高頻發(fā)生器 小結(jié)： 話(huà)筒 -----> 電信號(hào) ------> 調(diào)制 -----> 發(fā)射——— > 接收——— >調(diào)諧—— -> 解調(diào)—— -> 放

7、大——— >音箱 【自主學(xué)習(xí)】 【例 1】 在電視節(jié)目中 , 我們經(jīng)?？吹街鞒秩伺c派到熱帶地區(qū)的記者通過(guò)同步通信衛(wèi)星通話(huà) , 他們之間每一問(wèn)一答總是遲“半拍” , 這是為什么？如果有兩個(gè)手持衛(wèi)星電話(huà)的人通過(guò)同步通信衛(wèi)星通話(huà) , 一方講話(huà) , 另一方至少要等多長(zhǎng)時(shí)間才能聽(tīng)到對(duì)方的講話(huà)？（已知地 球的質(zhì)量為 6.0 10 24 kg, 地球半徑為 6.4 10 6 m, 萬(wàn)有引力常量為 6.67 10 -11 Nm2kg- 2） 解：（ 1）他們之間每一問(wèn)一答總是遲“半拍” , 是因?yàn)橥ㄐ判l(wèi)星距離地面太遠(yuǎn) , 電

8、磁波傳 播需要一定的時(shí)間。 （ 2）至少需要的時(shí)間應(yīng)是電磁波由地面?zhèn)鞯叫l(wèi)星再由衛(wèi)星傳到地面的時(shí)間 , 設(shè)為 t. 設(shè)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(jì)算得： h=3.6 10 m/s t=2h/ c=0.24s

9、 綠色通道 : 這是一個(gè)典型的綜合題 , 它涉及了電磁學(xué)、力學(xué)中的相關(guān)知識(shí)的綜合應(yīng)用 . 在解答 此題時(shí)要很好地分析題意 , 運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和衛(wèi)星的圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)求解. 【例 2】某電臺(tái)發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)是 600 m, 該電臺(tái)發(fā)射的電磁波的頻率是多大 ?若有一臺(tái) 接收機(jī)距電臺(tái) 600 km, 從電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)多少時(shí)間就可以到達(dá)接收機(jī)？ 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(jī)調(diào)諧回路中線(xiàn)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(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)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(yīng)用公式 T=2π LC 解題時(shí) , 要與平行板電容器、電感的知識(shí)聯(lián)系起來(lái) , 要知道 改變 T 的一些因素；

11、 在應(yīng)用公式 c= λ f 解題時(shí) , 要與機(jī)械波的知識(shí)聯(lián)系起來(lái) , 因?yàn)闄C(jī)械波的一般傳播 特性在電磁波的傳播中成立 . 【學(xué)習(xí)小結(jié)】 1、在普通 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(xiàn)圈內(nèi)部。 在電磁振蕩過(guò)程中 , 電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)化主要是在電路內(nèi)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(mǎn)足如下條件： （1）要有足夠高的振蕩頻率。 （ 2）振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間 , 才能有效地把電磁場(chǎng)的能量傳播 出去。 于是通常情況下無(wú)線(xiàn)

12、電波都是由開(kāi)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(hào)。例如無(wú)線(xiàn)電報(bào)傳遞的是電碼符號(hào) , 無(wú)線(xiàn)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(hào)“加”到高頻等幅振蕩電流上 , 那么 , 載有信號(hào)的高頻振蕩電流產(chǎn)生的電磁波就載著要傳送的信號(hào)一起發(fā)射 出去。把要傳遞的信號(hào)“加”到高頻等幅振蕩電流上 , 使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫 做調(diào)制。 進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器。要傳遞的電信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)。 使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號(hào)而改變叫做調(diào)幅（ AM ）。 使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號(hào)而改變叫做調(diào)頻（

13、FM ）。 3、處在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體 , 會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 , 導(dǎo)作中感應(yīng)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(dǎo)體 , 就可以接收到電磁波 , 這樣的導(dǎo)體就 是接收天線(xiàn)。但是要聽(tīng)到聲音 , 還必須從高頻振蕩電流中“檢”出聲音信號(hào)。從接收到的高 頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的調(diào)制信號(hào)過(guò)程 , 叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過(guò)程 , 因此也叫 解調(diào)。由于調(diào)制的方法不同 , 檢波的方法也不同。檢波之后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大、重現(xiàn) , 我們 就可以聽(tīng)到或看到信號(hào)了。 4. 了解無(wú)線(xiàn)電波的波段劃分、傳播方式和應(yīng)用。 P82 表

14、 【板書(shū)設(shè)計(jì)】 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(kāi)放電路 （ 2）．調(diào)制： 調(diào)幅 使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號(hào)而改變調(diào)頻 使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號(hào)而改變 2. 電磁波的接收 (1). 電諧振 調(diào)諧 (2). 解調(diào) 接收到的高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的調(diào)制信號(hào)過(guò)程 【達(dá)標(biāo)測(cè)試】 1. 調(diào)諧電路的可變電容器的動(dòng)片從完全旋出到完全旋入仍接收不到某較低頻率電臺(tái)發(fā)出的信號(hào) , 要收到該電臺(tái)的信號(hào) , 可采用下列辦法中的（ A

15、 ) A. 增加調(diào)諧電路中線(xiàn)圈的匝數(shù) B. 加大電源電壓 應(yīng)減小調(diào)諧電路的頻率 C.減少調(diào)諧電路中線(xiàn)圈的匝數(shù) D. 減小電源電壓 2. 一臺(tái)無(wú)線(xiàn)電接收機(jī) , 當(dāng)它接收頻率為 535 kHz 的信號(hào)時(shí) , 調(diào)諧電路里電容器的電容是270 pF. 如果調(diào)諧電路的線(xiàn)圈電感不變 , 要接收頻率為 1 605 kHz 的信號(hào)時(shí) , 調(diào)諧電路里電容器的 電容應(yīng)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(wú)線(xiàn)電波的裝置 示, 其中

16、L1 相連的導(dǎo)體 a 叫 天線(xiàn) , 導(dǎo)體 b 叫做地線(xiàn) , L 2 的作用 是 通過(guò)電磁感應(yīng)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(dá)發(fā)射的電磁波頻率多在 200 MHz 至 1 000 MHz 的范圍內(nèi) . 下列 關(guān)于雷達(dá)和電磁波說(shuō)法正確的是（ ACD ) A. 真空中上述雷達(dá)發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)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(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生的 C.測(cè)出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時(shí)間間隔可以確定雷達(dá)和目標(biāo)的距離 D.波長(zhǎng)越短的電磁波 , 反射性能越強(qiáng) 5. 用一平行板電容器和一個(gè)線(xiàn)圈組成 LC 振蕩電路 , 要增大發(fā)射電磁波的波長(zhǎng) , 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(duì)面積 D. 在電容器兩極板間加入電介質(zhì) 6. 在 LC 振蕩電路中 , 如果 C=100 pF, 要發(fā)出波長(zhǎng)為 30 m 的無(wú)線(xiàn)電波 , 應(yīng)用多大電感的線(xiàn)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(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)（ CD ） A. 增大調(diào)諧電路中線(xiàn)圈的匝數(shù) B. 加大電源電壓 C.減小調(diào)諧電路中線(xiàn)圈的匝數(shù) D. 將線(xiàn)圈中的鐵芯取走 4 / 5 作業(yè)： P84 4 5 / 5