高中物理第十四章電磁波4電磁波與信息化社會(huì)名師導(dǎo)航學(xué)案新人教版選修

1、4 電磁波與信息化社會(huì)名師導(dǎo)航知識(shí)梳理1.電視：能傳遞活動(dòng)的圖像.在電視的發(fā)射端，把景物的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成_信號(hào)的過程叫攝像.在電視接收端，將電信號(hào)還原成像的過程由電視機(jī)的_完成，電視的應(yīng)用很廣泛，發(fā)展也很快.2.雷達(dá)是用無線電波來測(cè)定物體位置的設(shè)備，利用的是電磁波遇到障礙物發(fā)生_的性質(zhì)，波長(zhǎng)越短，傳播的直線性越好，反射性越好.3.移動(dòng)電話：它將用戶的聲音轉(zhuǎn)變?yōu)開發(fā)射到空中，同時(shí)它又相當(dāng)于一臺(tái)收音機(jī)，捕捉空中的電磁波，使用戶接收到對(duì)方發(fā)送的通話信息. 知識(shí)導(dǎo)學(xué) 學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，重點(diǎn)在認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)電磁波在生活中的應(yīng)用，電視、雷達(dá)和移動(dòng)電話是當(dāng)今社會(huì)對(duì)電磁波最廣泛的應(yīng)用.學(xué)習(xí)本節(jié)，就要明白電視和雷達(dá)的工作

2、原理及用途，進(jìn)一步鞏固有關(guān)電磁波理論的知識(shí)，來解決現(xiàn)實(shí)生活中的有關(guān)問題. 疑難突破 電視和雷達(dá)的工作原理 剖析：電視系統(tǒng)主要由攝像機(jī)和接收機(jī)組成，把圖像各個(gè)部位分成一系列小點(diǎn)，稱為像素，每幅圖像至少要有幾十萬個(gè)像素，攝像機(jī)將畫面上各個(gè)部分的光點(diǎn)，根據(jù)明暗情況逐點(diǎn)逐行逐幀地變?yōu)閺?qiáng)弱不同的信號(hào)電流，隨電磁波發(fā)射出去.電視機(jī)接收到電磁波后，經(jīng)調(diào)諧、檢波得到電信號(hào)，按原來的次序在顯像管的熒光屏上匯成圖像.中國電視廣播標(biāo)準(zhǔn)采用每秒鐘傳送25幀圖畫，每幀由625條線組成. 雷達(dá)是利用無線電波來測(cè)定物體位置的無線電設(shè)備，一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、輸出裝置（顯示器）、電源、用于控制雷達(dá)工作和處理信號(hào)

3、的計(jì)算機(jī)以及防干擾設(shè)備等構(gòu)成.典題精講【例題】 某一戰(zhàn)斗機(jī)正以一定的速度朝雷達(dá)的正上方水平勻速飛行，已知雷達(dá)發(fā)射相鄰兩次電磁波之間的時(shí)間間隔為510-4 s，某時(shí)刻在雷達(dá)熒光屏上顯示的波形如圖14-4-1（a）所示，t=173 s后雷達(dá)向正方發(fā)射和接收的波形如圖14-4-1（b）所示，雷達(dá)監(jiān)視相鄰刻線間表示的時(shí)間間隔為10-4 s，電磁波的傳播速度為c=3108 m/s,則該站斗機(jī)的飛行速度大約為多少？圖14-4-1思路解析：由題意知熒光屏相鄰刻線間的時(shí)間間隔t0=10-4 s，(a)圖發(fā)射波和接收波的時(shí)間間隔是t1=410-4 s，(b)圖時(shí)間間隔t2=110-4 s，所以第一次飛機(jī)位置距雷

4、達(dá)的距離為s1=3.0108t12 m，s1=6.0104 m，第二次飛機(jī)在雷達(dá)正上方，所以飛機(jī)高度h=3.0108t22 m=1.5104 m，所以173 s后飛機(jī)飛行的距離為s= m5.8104 m,所以v=m/s335 m/s.答案：335 m/s綠色通道:由于雷達(dá)在不同時(shí)刻發(fā)射的電磁波在熒光屏上顯示出來，解題關(guān)鍵是根據(jù)熒光屏顯示確定飛機(jī)的每個(gè)位置，求出飛機(jī)飛行的距離，然后求飛機(jī)的速度.變式訓(xùn)練:圖14-4-2為一雷達(dá)站探測(cè)敵機(jī)時(shí)熒光屏觀察后得到的圖像，1和2是先后兩次發(fā)射的雷達(dá)探索波的脈沖波形，1和2是對(duì)應(yīng)的敵機(jī)回波脈沖波形，從光屏分析可知，第一次探測(cè)時(shí)敵機(jī)距離雷達(dá)站是_km，若敵機(jī)勻

5、速向雷達(dá)站飛近，敵機(jī)的速度_m/s.圖14-4-2答案：180 3105 問題探究 問題：地球同步衛(wèi)星在赤道上空距離地面約為36 000 km 的軌道上相對(duì)于地球靜止不動(dòng)，與地球一起同步自轉(zhuǎn)并圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn).通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和衛(wèi)星電視，用三顆通信衛(wèi)星就可以基本實(shí)現(xiàn)全球通訊.那么，三顆衛(wèi)星怎樣分布呢？三顆衛(wèi)星傳播的電磁波信號(hào)能覆蓋整個(gè)地球嗎？ 如果要讓電磁波信號(hào)能覆蓋整個(gè)地球，可以根據(jù)相關(guān)的幾何知識(shí)和波沿直線傳播的特點(diǎn)，發(fā)揮空間想象的能力來推導(dǎo)思維、解決問題. 探究：我們可以先從簡(jiǎn)單的平面圖形入手去思考一個(gè)類似的問題，然而再回到空間解決現(xiàn)在的問題. 在一個(gè)圓所在平面內(nèi)至少放

6、置幾盞燈，才能使光線照亮整個(gè)圓周有以下幾種情況：（1）當(dāng)有兩盞燈時(shí)，我們把兩盞燈放置在圓心所在直線的兩端，（此時(shí)所能照到的部分顯然最多），但不論燈泡離圓心多遠(yuǎn)，圓周上總有兩個(gè)部分不能被光線照亮，如圖14-4-3所示.（2）由（1）易知，只要再增加一盞燈，整個(gè)圓周就能被全部照亮，那么這三盞燈怎樣放置才能充分發(fā)揮其效率呢？圖14-4-3應(yīng)將三盞燈放置在圓外切正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，如圖14-4-4所示.下面，我們將問題回到空間考慮（從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從特殊到一般）（1）將圖14-4-3的圓周換為地球后思考這個(gè)問題.圖14-4-4不管衛(wèi)星離開地球多遠(yuǎn)，地球上總有一部分區(qū)域不能被衛(wèi)星信號(hào)所覆蓋（如圖14-4

7、-5所示）.圖14-4-5（2）但若增加一顆衛(wèi)星呢？（如圖14-4-6所示）我們將衛(wèi)星放置于地球大圓所在平面的一個(gè)正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上（顯然此時(shí)信號(hào)覆蓋率最高），此時(shí)衛(wèi)星軌道的高度等于地球半徑，約為6 400 km，每顆衛(wèi)星信號(hào)所覆蓋的部分分別就是圖中的一個(gè)球冠，由空間想象（同學(xué)可以制作模型演示）可知：不管衛(wèi)星離地球多遠(yuǎn)，地球上總有兩個(gè)部分（圖中陰影部分及相對(duì)于地心的另一個(gè)部分）是覆蓋不了的，因此我們可以肯定這個(gè)結(jié)論：僅用三顆衛(wèi)星，無論如何其信號(hào)也不能覆蓋整個(gè)地球！圖14-4-6 所以此時(shí)要放置兩顆衛(wèi)星，讓其分別覆蓋圖14-4-6所示余下的兩個(gè)陰影部分，則整個(gè)地球就可被衛(wèi)星信號(hào)所覆蓋了.（有人想如圖14-4-7所示.將四顆衛(wèi)星放置在地球的一個(gè)外切正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)上則實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的目的，但由于