人教版選修34 電磁波的發(fā)射和接收 第1課時(shí) 教案.docx

14.3 電磁波的發(fā)射和接收【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識(shí)與技能：了解無線電波的波長(zhǎng)范圍 了解無線電波的發(fā)射過程和調(diào)制的簡(jiǎn)單概念 了解調(diào)諧、檢波及無線電波的接收的基本原理2、過程與方法：理解無線電波發(fā)射的過程3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：體會(huì)科學(xué)與技術(shù)的結(jié)合之美【重點(diǎn)難點(diǎn)】1、重點(diǎn)：調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧和解調(diào)2、難點(diǎn)：調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧和解調(diào)【授課內(nèi)容】一、介紹無線電波的波段的劃分：通常使用的無線電波的波長(zhǎng)范圍從幾毫米到幾千米，根據(jù)波長(zhǎng)或頻率把無線電波分成幾個(gè)波段，如下表所示：二、無線電波的發(fā)射：在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，電磁波對(duì)我們來說越來越重要，例如，廣播、電視要利用電磁波，無線電通信要利用電磁波，航空、航天中的自動(dòng)控制和通信聯(lián)系都要利用電磁波那么，學(xué)習(xí)了前面幾節(jié)的電磁學(xué)內(nèi)容，我們知道了電磁波是怎樣產(chǎn)生的以及電磁波的性質(zhì)。那么怎樣利用電磁波來傳遞各種信號(hào)呢？下面我們便來學(xué)習(xí)無線電波的發(fā)射。1、閱讀課文回答下列問題（學(xué)生通過復(fù)習(xí)電磁波一節(jié)的內(nèi)容可以得到正確答案）：?jiǎn)栴}1有效的向外發(fā)射電磁波的條件是什么？（1）要有足夠高的振蕩頻率，因?yàn)轭l率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大。（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，才有可能有效的將電磁場(chǎng)的能量傳播出去。問題2采用什么手段可以有效的向外界發(fā)射電磁波？改造 振蕩電路由閉合電路成開放電路2、教師總結(jié)無線電波的發(fā)射裝置是：天線、地線、開放電路構(gòu)成的基本發(fā)射裝置與振蕩器電路耦合構(gòu)成了實(shí)際應(yīng)用的發(fā)射無線電波的裝置。調(diào)幅：使高頻振蕩的振幅隨信號(hào)而改變叫做調(diào)幅。調(diào)頻：使高頻振蕩的頻率隨信號(hào)而改變叫做調(diào)頻。三、無線電波的接收：1、閱讀課文回答下面的問題：?jiǎn)栴}3發(fā)射的無線電波如何被接收到呢？答案：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，就可以接收到電磁波了。問題4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？答案：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)。2、這樣我們便可以接收無線電波了，下圖是收音機(jī)內(nèi)接收無線電波的調(diào)諧裝置：通過改變可變電容的電容大小改變調(diào)諧電路的固有頻率，進(jìn)而使其與接收電臺(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)。3、用調(diào)諧電路接收到的感應(yīng)電流是調(diào)制的高頻振蕩電流，要直接感受到所需要的信號(hào)，還需要檢波。（分步繪制）3、在利用無線電波傳遞信號(hào)時(shí)，需要通過調(diào)制過程，使得電磁波隨著信號(hào)而改變，如圖所示過程，分為調(diào)幅和調(diào)頻。講解時(shí)分步繪制。教師講解：檢波是調(diào)制的逆過程，因此也叫做解調(diào)。檢波以后信號(hào)再經(jīng)過放大、重現(xiàn)，我們就可以聽到和看到了。4無線電波的發(fā)射和接收（1）無線電波：無線電技術(shù)中使用的電磁波（2）無線電波的發(fā)射：如圖所示。調(diào)制：使電磁波隨各種信號(hào)而改變調(diào)幅和調(diào)頻（3）無線電波的接收電諧振：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。調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。調(diào)諧電路如圖所示。通過改變電容器電容來改變調(diào)諧電路的頻率。檢波：從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號(hào)。例題：例1：某居住地a位于某山脈的一邊，山脈的另一邊p處建有一無線電波發(fā)射站，如圖所示。該發(fā)射站可發(fā)送頻率為400khz的中波和400mhz的微波，已知無線電波在空氣中的傳播速度都為3108m/s，求：(1)該中波和微波的波長(zhǎng)各是多少？(2)發(fā)射站發(fā)出的電磁波是經(jīng)過干涉還是衍射后到達(dá)居住地a處的？(3)若兩種波的接收效果不同，請(qǐng)說明哪一種波的接收效果更好？為什么？答案：(1)750m0.75m(2)衍射(3)400khz接收效果好，因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)長(zhǎng)，衍射效果更好。解析：(1)由知，1750m，20.75m(2)無線電波繞過山脈到達(dá)a處，發(fā)生了衍射現(xiàn)象。(3)頻率為400khz的中波接收效果更好，因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象更明顯。例2：如果你想利用通過同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的無線電話與對(duì)方通話，你講完電話后，至少要等多長(zhǎng)時(shí)間才能聽到對(duì)方通話？(已知地球質(zhì)量m6.01024 kg，地球半徑r6.4106 m，萬有引力常量g6.671011 nm2/kg2) 圖434【解析】同步衛(wèi)星是相對(duì)地面靜止的衛(wèi)星，它的運(yùn)動(dòng)周期是t24 h，設(shè)衛(wèi)星離地面的高度為h，它運(yùn)動(dòng)的向心力是地球?qū)λ娜f有引力，即gm(rh)()2，所以hr，代入數(shù)字，求得：h3.59107 m，最短時(shí)間通信應(yīng)是通話人均在同步衛(wèi)星的正下方，這時(shí)，無線電波的傳播距離最短，最短是：s2h，聽到對(duì)方回話應(yīng)是4h，所以t0.48 s.【答案】0.48 s例3：.某雷達(dá)探測(cè)高空的一顆人造衛(wèi)星,如果雷達(dá)發(fā)射的電磁波反射回來用的時(shí)間是0.16 s,則這顆衛(wèi)星距雷達(dá)的距離為多少?解析:雷達(dá)從發(fā)射到接收到從衛(wèi)星反射回來的信號(hào)歷時(shí) t=0.16 s,設(shè)衛(wèi)星離雷達(dá)距離為x,則2x=ct所以x=ct2=3.01080.162 m=2.4107 m.答案:2.4107 m課堂練習(xí)：1.關(guān)于電視接收的原理,下列說法中正確的是()a.電視接收天線收到的電磁波中包含有圖像信號(hào)和伴音信號(hào)b.電視接收天線收到的電磁波經(jīng)過處理還原成圖像,天線上并不產(chǎn)生感應(yīng)電流c.電視接收機(jī)收到電磁波,通過電子槍的掃描顯示電視節(jié)目的圖像信號(hào)和伴音信號(hào)d.電視接收機(jī)收到電磁波,經(jīng)揚(yáng)聲器得到電視節(jié)目的伴音信號(hào)解析:電視機(jī)接收到的電磁波是帶有圖像信號(hào)和伴音信號(hào)的高頻電流,故a項(xiàng)對(duì),b項(xiàng)錯(cuò);圖像信號(hào)和伴音信號(hào)必須經(jīng)過處理,才可經(jīng)顯像管和揚(yáng)聲器得到圖像和聲音,故c、d項(xiàng)錯(cuò).答案:a2(多選)移動(dòng)電話是現(xiàn)代人們最常用的通信工具之一，移動(dòng)電話與其他用戶通話時(shí)要靠如圖所示的基站來轉(zhuǎn)接，城市中高大建筑物上常常可以看到圖中移動(dòng)通信的基站關(guān)于移動(dòng)電話的下列說法正確的是()a當(dāng)兩部移動(dòng)電話相距較近時(shí)可不通過基站轉(zhuǎn)接而直接通話b移動(dòng)電話是利用無線電波進(jìn)行通信的c移動(dòng)電話利用光纖傳送信號(hào)d移動(dòng)電話既是一個(gè)電磁波發(fā)射端，又是一個(gè)電磁波接收端解析：移動(dòng)電話是利用微波來傳遞信息的，而且必須通過基站來轉(zhuǎn)接的所以只有選項(xiàng)b、d正確答案：bd3有關(guān)電磁場(chǎng)和電磁波，下列說法中正確的是(d)a麥克斯韋首先預(yù)言并證明了電磁波的存在b變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)c使用空間波來傳播信息時(shí)主要是應(yīng)用無線電波波長(zhǎng)大、衍射現(xiàn)象明顯，即可以繞過地面上的障礙物d頻率為750khz的電磁波在真空中傳播時(shí)，其波長(zhǎng)為400m解析：赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，a錯(cuò)；均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，b錯(cuò)；空間波沿直線傳播，c錯(cuò)；m400m，d正確。4各地接收衛(wèi)星電視訊號(hào)的拋物面天線如圖所示，天線頂點(diǎn)和焦點(diǎn)的連線(oo)與水平面間的夾角為仰角，oo在水平面上的投影與當(dāng)?shù)卣戏降膴A角為偏角，接收定位于東經(jīng)105.5的衛(wèi)星電視訊號(hào)(如cctv5)時(shí)，oo連線應(yīng)指向衛(wèi)星，則我國(guó)各地接收天線的取向情況是(我國(guó)自西向東的經(jīng)度約為73135)(bd)a有可能0，90b與衛(wèi)星經(jīng)度相同的各地，隨緯度增加而減小c經(jīng)度大于105的各地，天線是朝南偏東的d在幾十甚至幾百平方千米的范圍內(nèi)，天線取向幾乎是相同的解析：如圖所示，隨緯度的增大而減小，我國(guó)不在赤道上，不可能為零，經(jīng)度大于105的各地，天線應(yīng)該朝南偏西，由于地球很大，衛(wèi)星距地面很高，幾十甚至幾百平方千米的范圍內(nèi)天線取向幾乎是相同的。5.下列說法正確的是()a.發(fā)射出去的電磁波,可以傳到無限遠(yuǎn)處b.無線電波遇到導(dǎo)體,就可以在導(dǎo)體中激起同頻率的振蕩電流c.波長(zhǎng)越短的電磁波,越接近直線傳播d.移動(dòng)電話是利用無線電波進(jìn)行通信的解析：無線電波在傳播過程中,遇到障礙物就被吸收一部分,遇到導(dǎo)體,會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流(同頻率的振蕩電流),故a錯(cuò)誤,b正確;波長(zhǎng)越短,傳播方式越接近光的直線傳播,移動(dòng)電話發(fā)射或接收的電磁波屬于無線電波的高頻段,故c、d正確。答案：bcd6.圖中甲為一個(gè)調(diào)諧接收電路,圖乙、圖丙、圖丁為電路中的電流隨時(shí)間變化的圖象,則()a.i1是l1中的電流圖象b.i1是l2中的電流圖象c.i2是l2中的電流圖象d.i3是流過耳機(jī)的電流圖象解析：l1中由于電磁感應(yīng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的圖象同乙圖相似,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中的電流圖象應(yīng)是丙圖。高頻部分通過c2,通過耳機(jī)的電流如同丁圖中的i3,只有低頻的音頻電流,故選項(xiàng)a、c、d正確。答案：acd7在無線電波發(fā)射和接收的過程中，為了如下目的，各采用的技術(shù)措施是什么？可供選擇的答案有：a調(diào)制b開放電路c解調(diào)d調(diào)諧(1)為了向外界更多、更有效地發(fā)射電磁波，采用()(2)為了把某種信號(hào)傳遞出去，采用()(3)為了接收某種頻率的電磁波，采用()(4)為了從高頻振蕩電流中分離得到信號(hào)，采用()【解析】采用開放電路一方面使電場(chǎng)和磁場(chǎng)敞開，另一方面使lc電路的振蕩頻率提高，從而有利于電磁波的發(fā)送；發(fā)射信號(hào)需要將信號(hào)隨傳輸信號(hào)的變化而變化，這個(gè)過程是調(diào)制過程；信號(hào)接收首先要調(diào)諧信號(hào)，然后解調(diào)，分離信號(hào)【答案】(1)b(2)a(3)d(4)c8(多選)如圖433所示為調(diào)幅振蕩電流圖象，此電流存在于電磁波發(fā)射和接收中的哪些階段()圖433a經(jīng)調(diào)制后b經(jīng)調(diào)諧后c經(jīng)解調(diào)后d耳機(jī)中【解析】為了把信號(hào)傳遞出去，需要將信號(hào)“加”到高頻振蕩電流上，這就是調(diào)制調(diào)制的方法之一是使高頻振蕩電流的振幅隨信號(hào)而變化，成為調(diào)幅振蕩電流，這就是調(diào)幅在接收電路中，經(jīng)過調(diào)諧，使電路與所需接收的電磁波產(chǎn)生電諧振，電路中將會(huì)出現(xiàn)調(diào)幅振蕩電流經(jīng)解調(diào)后，信號(hào)電流被從高頻振蕩電流中“取”出【答案】ab9(多選)下列說法中正確的是()a發(fā)射圖象信號(hào)不需要調(diào)制過程b接收到的圖象信號(hào)要經(jīng)過調(diào)諧、解調(diào)c電視信號(hào)包括圖象信號(hào)和伴音信號(hào)d電視信號(hào)中的圖象信號(hào)和伴音信號(hào)的傳播速度不同【解析】發(fā)射圖象和聲音信號(hào)都需調(diào)制，所以選項(xiàng)a錯(cuò)；電視信號(hào)中的圖象信號(hào)和伴音信號(hào)都以無線電波的形式發(fā)送，所以傳播速度相同，選項(xiàng)d錯(cuò)【答案】bc10.電視機(jī)換臺(tái)時(shí),實(shí)際上是在改變()a.電視臺(tái)的發(fā)射頻率b.電視機(jī)的接收頻率c.電視臺(tái)發(fā)射的電磁波的波速d.電視機(jī)接收的電磁波的波速解析:電視機(jī)接收到的電磁波的頻率不同,從而收看到的電視頻道不同,所以是改變電視機(jī)的接收頻率.答案:b作業(yè)：1當(dāng)代人類的生活和電磁波緊密相關(guān)，關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()a只要把帶電體和永磁體放在一起，就會(huì)在周圍空間產(chǎn)生電磁波b電磁波在傳播過程中，隨介質(zhì)的變化其波速是變化的c電視機(jī)、收音機(jī)和手機(jī)所接收的信號(hào)都屬于電磁波d微波爐內(nèi)所產(chǎn)生的微波不是電磁波，而是波長(zhǎng)很短的機(jī)械波e電磁波在傳播過程中其頻率是不變的【答案】bce2關(guān)于無線電波的發(fā)射過程，下列說法正確的是() a必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制b必須使信號(hào)產(chǎn)生電諧振c必須把傳輸信號(hào)加到高頻電流上d必須使用開放電路e必須使用閉合電路【答案】acd32014年3月8日馬來西亞航班mh370失聯(lián)前與塔臺(tái)和衛(wèi)星之間通過電磁波相聯(lián)系以下說法正確的是()a航班與衛(wèi)星間聯(lián)系主要以微波的形式bmh370發(fā)出的電磁波頻率是定值，不能改變c電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)，速度變小d電磁波由真空進(jìn)入介質(zhì)，頻率不變e只要發(fā)射電路的電磁振蕩停止，產(chǎn)生的電磁波立即消失【答案】acd4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)_調(diào)諧電路中線圈的匝數(shù)或?qū)⒕€圈中的_取走【答案】減小鐵芯5在無線電波廣播的接收中，調(diào)諧和檢波是兩個(gè)必須經(jīng)歷的過程，接收過程的順序應(yīng)是_高頻放大_音頻放大.【答案】調(diào)諧檢波6電視機(jī)的室外天線能把電信號(hào)接收下來，是因?yàn)樘炀€處在變化的電磁場(chǎng)中，天線中產(chǎn)生_，相當(dāng)于電源，通過饋線輸送給_電路【答案】感應(yīng)電流lc7收音機(jī)的調(diào)諧電路中線圈的自感系數(shù)為l，要想接收波長(zhǎng)為的電磁波，應(yīng)把調(diào)諧電路中電容器的電容調(diào)至(c為光速)多少？【答案】8一個(gè)lc電路中的電感l(wèi)3.6103h，電容c14 400 pf，求它所發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng). 【答案】13 564.8 m9如圖1432所示是一個(gè)調(diào)諧接收電路，甲、乙、丙為電路中的電流隨時(shí)間變化的圖象，則()甲乙丙圖1432ai1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ei3是l2中的圖象【答案】acd10.如圖1433所示，原線圈頻率為f的交流電源，將電感為l的副線圈接一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娙萜鞒蔀閘c振蕩電路，這種振蕩和機(jī)械振動(dòng)中的_振動(dòng)相類似，其振蕩周期等于_改變電容器的電容量，當(dāng)電容等于_時(shí)，振蕩電流的幅度值可達(dá)最大值. 圖1433【答案】受迫11lc振蕩電路電容器的電容為3105 f，線圈的自感系數(shù)為3 mh，它與開放電路耦合后，(1)發(fā)射出去的電磁波的頻率是多大？(2)發(fā)射出去的電磁波的波長(zhǎng)是多大？【答案】(1)530 khz(2)566 m12有波長(zhǎng)