高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 无线电波的发射和接收学案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 无线电波的发射和接收学案设计，共9页。学案主要包含了课前自主学习等内容，欢迎下载使用。

1、了解无线电波发射的基本条件；
2、知道无线电波的发射及接收过程；
3、构建无线电波发射及接收过程所涉及的基本概念如调制、解调、载波、调频、调幅等。
【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过程。
【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问题。

【课前自主学习】
一、知识前置
无线电波的发射
1．有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点：
(1)要有足够高的_ _：频率越高，发射电磁波的本领越大。
(2)采用_______电路：用开放电路可以使振荡电路的电磁场尽可能地分散到大的空间．
实际应用中的开放电路：线圈的一端用导线与________相连，这就是地线；线圈的另一端则高高架在空中，叫做__________，无线电波就是由这样巨大的开放电路发射出去的．
2．电磁波的发射与调制
(1)调制：在电磁波发射技术中，使电磁波随各种 而改变的技术．
(2)调制的分类
①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的技术，如图所示．（图见课本P81页）
甲为声音信号的波形，乙为高频等幅振荡电流的波形，丙为经过调幅的高频振荡电流的波形．
②调频：使高频电磁波的________随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示．甲为声音信号的波形，乙为高频等幅振荡电流的波形，丙为经过调频的高频振荡电流的波形．
无线电波的接收
1．无线电波的接收原理：电磁波在传播过程中如果遇到导体，会在导体中产生______，因此空中的导体可以用来接收___________．
2．电谐振与调谐
(1)电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率________时，接收电路中产生的振荡电流__ ___的现象．它相当于机械振动中的_____________．
(2)调谐：使接收电路产生__________的过程．
①调谐电路：能够调谐的接收电路．
②选台：调节调谐电路可调电容或电感，改变电路的固有频率，使它与要接收的电台的电磁波的频率___________，这个电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流．
3．解调：使声音或图像信号从高频电流中___________出来的过程，它是_________的逆过程，调幅波的解调也叫___________．
4．无线电波：波长_________1 mm(频率低于300 GHz)的电磁波，按_______(频率)可把无线电波分为若干波段．不同波段的无线电波的传播特点不同，发射和接收所用的设备和技术也不相同，因此用途也不相同．
问题1：为什么在无线电波发射技术中要进行调制呢?
问题2：在无线电波的接收中,为什么要进行“选台”?
问题3：两个人在同一地点用手机通话时,信号是直接相互传播的吗?
二、新知学习
1.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？
无线电波的发射
我们如何才能有效的向外界发射电磁波呢？
第一，要有________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________。
我们可以采取些什么措施呢？
根据振荡频率公式 ________ ,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？
实际应用中的开放电路
1895年，一位年轻的意大利人 ________(公元1874－1937年)发明了 ________技术．线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作 ________；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。 ________就能由这样的开放电路有效地发射出去。
实际的发射装置
如何利用无线电波传递各种信号
（1）载波: ________。
（2）调制：________。
（3）调幅：________。
（4）调频：________。
无线电波音频信号的发射过程
无线电波的接收
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________，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________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________。
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________）
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_______过程，所以叫作_______（demdulatin）。调幅波的解调也叫_______。
电视广播的发射和接收
电视广播信号也是一种________。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________。这种电信号可以通过线路直接传输，但是由于________原因，很难远距离传播。因此，________。
高频信号的主要传播方式
________
________
(3)________
1．（单选）关于无线电波的发送和接收，下述说法中正确的是( )
A．为了将信号发送出去，先要进行调谐
B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的信号选出来，就要进行调制
C．为了从高频电流中取出声音信号，就要进行调频
D．为了将信号发送出去，先要进行调制
2．（单选））下列关于无线电广播需要对电磁波进行调制的原因，正确的是( )
A．经过调制后的高频电磁波向外界辐射能量的本领更强
B．经过调制后的电磁波在空间传播波长才能不变
C．经过调制后的电磁波在空间才能传播得快
D．经过调制后的高频电磁波才能把我们要告知对方的信号传递出去
3. (多选)下列关于电视的工作原理说法中正确的是( )
A．电视信号的发射、接收过程是：图像→电信号→电磁波→电信号→图像
B．摄像机在1秒钟内要传递24张画面
C．显像管是将电信号还原成景物的像的关键部件
D．画面更换迅速和视觉暂留现象使人们在荧光屏上看到的是活动影像
4.（单选）所有电磁波在真空中传播时，具有的相同物理量是( )
A．频率 B．波长 C．能量 D．波速
5．(多选)磁场的磁感应强度B随时间t变化的四种情况，如图所示，其中能产生电场的有________图所示的磁场，能产生持续电磁波的有________图所示的磁场．
6.一收音机调谐回路中线圈电感是30 μH，电容器可变，最大电容是270 pF，最小电容是30 pF，求接收到的无线电波的波长范围多大？

参考答案
1.【答案】D
【解析】 要将信号发送出去，先要进行的是调制．要从各个电台发出的电磁波中将需要的信号选出来，要进行的是调谐．要从高频电流中把声音信号取出来，要进行的是解调．
2.【答案】D
【解析】 电磁波的传播能量与电磁波的频率密切相关，一般的声音、图像信号频率太低，不足以形成电磁信号传播，而需要把声音、图像等信号通过调制加到高频电磁波上传播，且调制的电磁波频率等于发射频率．
3.【答案】 ACD
【解析】 我国电视系统每秒要传送25帧画面，所以B项错误，其余三项均正确．
4.【答案】D
【解析】不同电磁波在真空中传播时，只有速度相同，即为光速．
5.【答案】BCD BD
【解析】椐麦克斯韦的电磁场理论，可以做如下判断：A图的磁场是恒定的，不能产生新的电场，更不能产生电磁波；B图中的磁场是周期性变化的，可以产生周期性变化的电场，因而可以产生持续的电磁波；C图中的磁场是均匀变化的，能产生恒定的电场，而恒定的电场不能再产生磁场，不能产生向外扩展的电磁场，因此不能产生持续的电磁波；D图所示磁场是周期性变化的，能产生周期性变化的电场，能产生电磁波．
6.【答案】56.52 m～169.56 m
【解析】 v＝fλ① f＝eq \f(1,2π\r(LC))②
由①②得：v＝eq \f(λ,2π\r(LC))，所以：λ＝2πveq \r(LC)
λ最小＝2πveq \r(LC最小)＝2×3.14×3×108×eq \r(30×10－6×30×10－12)m≈56.52 m
λ最大＝2πveq \r(LC最大)＝2×3.14×3×108×eq \r(30×10－6×270×10－12) m≈169.56 m
所以，该收音机接收到无线电波的波长范围在56.52 m～169.56 m.