高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波3 无线电波的发射和接收教学设计

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第四章 电磁振荡与电磁波3 无线电波的发射和接收教学设计，共9页。教案主要包含了物理观念，科学思维，科学探究，科学态度与责任，教学重点，教学难点，引入新课，进行新课等内容，欢迎下载使用。


本节主要介绍无线电波的发射原理和接收原理.它是帮助学生认识电磁波在无线电通讯领域中广泛应用的基础，学好本节内容，一方面可以加深对本章所学知识的理解，了解物理学的技术应用到生活领域，加深对科学技术的亲近感，激发学生运用科学知识解决一些实际问题的兴趣，另一方面可以帮助学生深入研究无线电理论打下一定的基础.
【物理观念】让学生了解无线电波发射与接收的过程，能看懂无线电波发射和接收示意图。
【科学思维】学会分析无线电波发射、接收的工作原理，了解无线电波在无线电通讯领域的的广泛应用。
【科学探究】通过在实验室制作发射电台和接收信号来了解无线电波的发射接收过程，锻炼学生对实际问题的研讨能力。
【科学态度与责任】经历用所学过的知识来解决相关现象、解释相关问题。
【教学重点】建构无线电波调制、解调等有关概念，了解无线电波发射调制和接收解调的过程。
【教学难点】用物理技术的视角解决分析无线电波对生产生活的实际应用。
【引入新课】
想一想：
在普通的 LC 振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能主要是在电路内互相转化，辐射出去的能量很少，怎样才能有效地发射电磁波呢？
【进行新课】
探究点一、 无线电波的发射
1.我们如何才能有效的向外界发射电磁波呢？
第一，要有足够高的振荡频率。频率越高，发射电磁波的本领就越大。
第二，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。
2.我们可以采取些什么措施呢？
根据振荡频率公式 SKIPIF 1 < 0 ,可知减小自感系数L或减小电容C，都可增大频率。故可考虑增大板间距d，减小正对面积S...
【思考】：同学们想想还有那些措施呢？
老师引出：
如图所示是我们常用的收音机中与调台旋钮相连的一个电子器件，它由两组铝片组成，一组铝片固定，称为静片；另一组铝片可以旋转，称为动片．收音机调台时就是通过转动动片，改变动片与静片的正对面积，从而实现选台目的。

【说明】:
3.实际应用中的开放电路
1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874－1937年)发明了无线电通信技术．线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。无线电波就能由这样的开放电路有效地发射出去。
4.实际的发射装置
5.如何利用无线电波传递各种信号
（1）载波: 用来携带信号的高频电磁波。
（2）调制：在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术。
（3）调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。
（4）调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。
6.无线电波音频信号的发射过程
探究点二、 无线电波的接收
7.发射的无线电波如何被接收到呢？
电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波了。
8.如何使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强呢？
当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强。（这种现象叫做电谐振）
图示为收音机的简单的调谐电路，通过可变电容改变调谐电路的固有频率，使其与接收电台的电磁波频率相同，这个频率的电磁波就在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了电台。
如何如何还原声音与图像信号
由调谐电路接收到的感应电流，是经过调制的高频电流，还不是我们需要的声音或图像信号，因此还要把声音或图像信号从高频电流中还原出来。这个过程是调制的逆过程，所以叫作解调（demdulatin）。调幅波的解调也叫检波。


简单收音机的接收
探究点三、电视广播的发射和接收

彩塔接收天线 无线电信号发射塔 电视信号发射塔上的信号发射天线
电视广播信号也是一种无线电信号。在现代电视发射系统中，首先通过摄像机的感光器件将景物的光信号转变为电信号。这种电信号可以通过线路直接传输，但是由于传输失真、损耗等原因，很难远距离传播。因此，需要通过载波将信号调制成高频信号再进行传播。
高频信号的主要传播方式
(1)地面无线电传输
(2)有线网络传输
(3)卫星传输。
科学漫步
不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采取不同的调制方式。
在电视接收端，接收到高频电磁波信号以后，经过解调处理，就可以将得到的电信号通过显示设备转变为图像信息。接收天线收到的电磁波除了载有图像信号外，还有伴音信号。伴音信号经解调后送到扬声器
课堂重点知识小结
1.有效发射电磁波的两个基本条件
2.有效发射电磁波可采取的措施
3.实际应用中的开放电路
4.实际的发射装置
5.如何利用无线电波传递各种信号
6.无线电波音频信号的发射过程
7.无线电波的接受原理
8.如何还原声音信号与图像信号
9.高频信号的主要传播方式
随堂练习
例1、（单选）关为了使需要传递的信息(如声音、图像等)加载在电磁波上发射到远方，必须对振荡电流进行( )
A．调谐 B．放大
C．调制 D．检波
【答案】：C
【解析】：1.把低频信号加到高频电磁波上去的过程叫调制．2．调制有调幅和调频两种．
例2、（多选）下图甲为一个调谐检波电路，图乙、丙、丁为电路中的电流随时间变化的图象，则( )
A．i1是L1中的电流图象
B．i1是L2中的电流图象
C．i2是L2中的电流图象
D．i3是流过耳机的电流图象
【答案】 ACD
【解析】 L2中由于电磁感应，产生的感应电动势的图象是同乙图相似的，但是由于L2和D串联，所以当L2的电压与D反向时，电路不通，因此这时L2没有电流，所以L2中的电流应选丙图．故应选A、C、D.此接收电路是最简单的一种收音机电路．
例3、(单选)要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是( )
A．增加辐射波的波长
B．使振荡电容的正对面积足够小
C．尽可能使电场和磁场分散开
D．增加回路中的电容和电感
【答案】 B
【解析】 理论证明，电磁波发射本领(功率)与f成正比，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路．f＝eq \f(1,2π\r(LC)) ，C＝eq \f(εrS,4πkd)，要使f增大，应减小L或C，只有B符合题意．
例4、(多选)下列说法正确的是( )
A.摄像机实际上是将光信号转变为电信号的装置
B.电视接收机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置
C.由于画面更换迅速和视觉暂留现象使人们看到的是活动的图像
D.电视机接收到的画面是连续的
【答案】： ABC
【解析】：通过摄像机摄到景物的光信号,再通过特殊装置转变为电信号,在1 s内传递25幅画面;电视机通过显像管将接收到的电信号再转变为光信号,最后还原为图像和景物,每秒要接收到25幅画面,由于画面更换迅速和视觉暂留,我们感觉到的便是活动的图像,所以A、B、C选项正确。
例5、(多选)关于无线电广播的接收,下列说法正确的是( )
A.用调谐器取出的高频电流,通过喇叭即可听到声音
B.接收到的高频电流只有通过解调,才能产生音频电流
C.调谐器的作用就是将音频信号从高频信号中取出
D.通过解调电路的电流,再通过喇叭才能听到声音
【答案】：B、D
【解析】：本题主要在于区分解调和调谐的概念,解调又叫检波,是把有用信号从高频信号中取出的过程;调谐是使接收电路产生电谐振的过程。