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）了解無線電波的波長范圍。 （ 2）了解無線電波的發(fā)射過程和調(diào)制的簡單概念。 （ 3）了解調(diào)諧、檢波及無線電波接收的基本原理?！窘虒W(xué)重難點】 教學(xué)重點： 理解電磁波的發(fā)射和接收過程； 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： 知道什么是電諧振和調(diào)諧電路 【課型】 ：新授課 【課時】 ：一課時 【教學(xué)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(xué)過程】 一、新課導(dǎo)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?nèi)サ牡胤?, 也可以聽到對方的話音。這兩個設(shè)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)目標(biāo)： （ 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(diào)制的簡單概念。 （ 3）了解調(diào)諧、檢波及無線電波接收的基本原理。 大家都預(yù)習(xí)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(xué)習(xí)這節(jié)課的內(nèi)容 , 首先請第一組同學(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(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的強弱而改變叫 調(diào)幅 , 1 / 5 使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變叫 調(diào)頻 。 經(jīng)過調(diào)幅后發(fā)射出去的無線電波叫 調(diào)幅波 , 經(jīng)過調(diào)頻以后發(fā)射出去的無線電波叫 調(diào)頻波 。 （調(diào)幅波、調(diào)頻波統(tǒng)稱已調(diào)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(xué)習(xí)的內(nèi)容。下面請第二個同學(xué)給我們展示第二部分的內(nèi)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(dāng)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(chǎn)生電諧振的過程叫做 調(diào)諧 , 能夠調(diào)諧的電路叫 調(diào)諧 電路 . 收音機的調(diào) 諧電路 , 是通過調(diào)節(jié) 電容 來改變電路的頻率而實現(xiàn)調(diào)諧的. 問題 4 ：我們接收到感應(yīng)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(diào)（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(diào)波：經(jīng)過調(diào)制的電磁波（ 調(diào)幅波、調(diào)頻波 ）。 ③ 調(diào)制過程的理解：畫出調(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)： 話筒 -----> 電信號 ------> 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(zhì)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(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(xué)、力學(xué)中的相關(guān)知識的綜合應(yīng)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(jīng)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(diào)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(yīng)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(yīng)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(xué)習(xí)小結(jié)】 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(nèi)部。 在電磁振蕩過程中 , 電場能和磁場能的相互轉(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(chǎn)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(shù)叫 做調(diào)制。 進行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器。要傳遞的電信號叫做調(diào)制信號。 使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號而改變叫做調(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。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(diào)制信號過程 , 叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過程 , 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。檢波之后的信號再經(jīng)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(yīng)用。 P82 表

14、 【板書設(shè)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(diào)制： 調(diào)幅 使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號而改變調(diào)頻 使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號而改變 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)制信號過程 【達標(biāo)測試】 1. 調(diào)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(diào)諧電路中線圈的匝數(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)諧電路中線圈的匝數(shù) D. 減小電源電壓 2. 一臺無線電接收機 , 當(dāng)它接收頻率為 535 kHz 的信號時 , 調(diào)諧電路里電容器的電容是270 pF. 如果調(diào)諧電路的線圈電感不變 , 要接收頻率為 1 605 kHz 的信號時 , 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)射無線電波的裝置 示, 其中

16、L1 相連的導(dǎo)體 a 叫 天線 , 導(dǎo)體 b 叫做地線 , L 2 的作用 是 通過電磁感應(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(chǎn)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(biāo)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(zhì) 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(yīng)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(diào)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(yīng)（ CD ） 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 4 / 5 作業(yè)： P84 4 5 / 5