高中粤教版 (2019)第三节 电磁波的发射、传播和接收教学演示课件ppt

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一、电磁波的发射、传播和接收1．填一填(1)电磁波的发射①两个条件：要有足够高的 和LC振荡电路的电场、磁场尽可能分布到 。②开放电路：一条深入高空成为 ，另一条接入地下成为 。③无线电波：无线电技术中使用的电磁波。
④调制、调幅和调频 把低频的电信号“加载”到高频等幅振荡电流上称为 。调制的方法有两种：一是调幅，使高频电磁波的 随信号的强弱而变；另一种叫调频，使高频电磁波的 随信号的强弱而变。(2)电磁波的传播①无线电波的三种传播方式：地波、天波和直线传播。
②不同波段无线电波传播方式及其应用：
(3)电磁波的接收①选台：在空间弥漫着的许多不同频率的无线电波中把需要的选出来的过程。②调谐：当接收电路的固有频率调到与需要接收的无线电波的频率相同时，该无线电波在接收电路里将激起最强的振荡电流，该过程称为调谐。③调谐电路：能够调谐的接收电路，简单的调谐电路如图所示。④检波：从高频振荡电流中“检”出它所携带的 信号电流的过程。检波是调制的逆过程，所以又叫解调。
2．判一判(1)振荡电路的频率越高，发射电磁波的本领越大。( )(2)要将传递的声音信号向远距离发射，必须以高频电磁波作为载波。( )(3)如图所示的高频波为调幅波。( )(4)只有接收电路发生电谐振时，接收电路中才有振荡电流。( )
3．想一想打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不到电台的广播，然后开大音量。在收音机附近，将电池盒的两根引线反复碰触，你会听到收音机中发出“喀喀”的响声。为什么会产生这种现象呢？提示：电磁波是由电磁振荡产生的，在收音机附近，将电池盒两引线反复碰触，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生变化的电场，这样会发出电磁波，从而导致收音机中发出“喀喀”声。
二、电磁波谱1．填一填(1)认识电磁波谱①定义：将各种电磁波按波长或频率大小的顺序排列成谱，称为电磁波谱。②组成：无线电波、 、可见光、紫外线、X射线、γ射线。③产生机理：无线电波是自由电子振荡产生的，红外线、可见光、紫外线是原子的 受到激发后产生的，X射线是原子的内层电子受到激发后产生的，γ射线是原子核受激发后产生的。
(2)电磁波家族成员的特性及其应用
2．判一判(1)X射线对生命物质有较强的破坏作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变。( )(2)γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的穿透能力还要强。 ( )(3)紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射。 ( )
3．想一想　如图，中国女航天员王亚平在“天宫一号”为中小学生授课。思考一下，王亚平授课的视频是怎样传到地面上的？提示：通过电磁波来传递。
探究(一)　　无线电波的发射和接收[问题驱动] 电台发射的信号，如声音信号，为什么不直接将声音信号转化为电信号发射出去，而是加载到高频信号中发射呢？提示：因为声音信号频率较低，而电台要向远处发射电磁波，要有足够高的频率，实践证明，只有提高发射频率才能提高发射能力，高频电磁波就是那些有用的低频信号的“载体”，而把频率较低的信号加载到高频电磁波上去的过程就是调制过程。　　　　
【重难释解】1．无线电波的发射和接收过程2．“调幅”和“调频”是调制的两个不同的方式(1)调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示。
(2)调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示。
3．电磁波的接收原理(1)电磁波在空间传播时，如果遇到导体，就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。(2)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。
4．无线电波的接收(1)无线电波的接收电路。(2)通过电谐振来选台。(3)通过解调获取信号。(4)放大电路：经解调取出携带的信号，放大后再通过扬声器和显示设备还原成声音或图像的过程。
典例1 (多选)下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是(　　)A．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快C．经过调制后的电磁波在空间传播波长不变D．经过调制后的电磁波在空间传播波长改变[解析]　调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡电流上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由v＝λf，知波长与波速和传播频率有关，C错，D对。[答案]　AD
相近概念的辨析技巧(1)调频和调幅：这是调制的两种方式，使电磁波的频率随信号改变的调制方式叫调频；使电磁波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅。(2)调制和解调：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上叫作调制；把低频电信号从高频载波中还原出来叫解调，是调制的逆过程。
【素养训练】1．有一个LC接收电路，原来接收较低频率的电磁波，现在要想接收较高频率的电磁波，下列调节正确的是(　　)A．增加电源电压B．使用调频的调制方式C．把可动电容器的动片适当旋出一些D．在线圈中插入铁芯
2．世界各地有许多无线电台同时广播，用收音机一次只能收听到某一电台的播音，而不是同时收听到许多电台的播音，其原因是 (　)A．因为收听到的电台离收音机最近B．因为收听到的电台频率最高C．因为接收到的电台电磁波能量最强D．因为接收到的电台电磁波与收音机调谐电路的固有频率相同，产生了电谐振解析：选台就是调谐过程，使f固＝f电磁波，在接收电路中产生电谐振，激起的感应电流最强，D正确。答案：D　
3．实际发射无线电波如图所示，高频振荡器产生高频等幅振荡电流如图甲所示，人对着话筒说话产生低频振荡电流信号如图乙所示，根据这两个图像，发射出去的电磁波图像应是图中的(　　)
解析：高频振荡器产生高频等幅振荡电流，话筒里面有碳膜电阻，它的阻值随压力变化而变化。当我们对着话筒说话时，空气对它的压力随着声音信号的变化而变化，那么它的电阻也就随声音信号的变化而变化，振荡电流的振幅也就随着声音信号的变化而变化，这就是调制。它不但影响了正半周，也影响了负半周，故选B。答案：B　
探究(二)　　各种电磁波的特性[问题驱动](1)白光经三棱镜后发生色散，形成光谱，各种色光按波长大小如何排列的？(2)为什么有些动物在夜间也可以“看到”物体，红外线主要有哪些作用呢？提示：(1)各种色光按波长由大到小排列为：红橙黄绿青蓝紫。(2)因为一切物体都不停地发射红外线，温度越高的物体发射的红外线越强，有些动物能感知红外线，所以就能在夜间看清物体；红外线的作用有：①红外遥感：勘测地热、寻找水源、人体检查等；②红外遥控：家用电器的遥控器；③加热物体：红外线很容易使物体的温度升高。　　　　
【重难释解】1．共性(1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义。(2)都遵循公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s。(3)它们的传播都不需要介质。(4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。2．个性(1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强。
(2)同频率的电磁波，在不同介质中传播速度不同。不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。(3)产生机理不同(4)用途不同：无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒，X射线应用于医学上的X光照片，γ射线检查金属部件的缺陷等。
典例2 下列说法正确的是(　　)A．只有物体温度较高时才能向外辐射红外线B．紫外线的主要作用是热作用C．可见光比红外线容易发生衍射现象D．X射线穿透力强，可用来进行人体透视[解析]　任何物体在任何温度下均会向外辐射红外线，A错误；紫外线的主要作用是化学作用和荧光作用，B错误；可见光的波长小于红外线的波长，故可见光相对红外线不容易发生衍射现象，C错误；X射线穿透力强，医学上常用于人体透视，D正确。[答案]　D
不同的电磁波具有不同的特点，会有不同的用途，要熟知它们的特点和在现代科技、生活中的应用，还要将它们与学过的有关知识联系起来。
【素养训练】1．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是(　　)A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线解析：电磁波的频率由小到大的顺序依次是无线电波、红外线、紫外线和γ射线，这也是波长由长到短的顺序。故A正确。答案：A　
2．(多选)下列说法符合实际的是(　　)A．医院里常用X射线对病房和手术室消毒B．医院里常用紫外线对病房和手术室消毒C．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用紫外线有较好的分辨能力D．在人造地球卫星上对地球进行拍摄是利用红外线有较好的穿透云雾烟尘的 能力解析：紫外线具有杀菌、消毒的作用，X射线穿透能力较强，因此医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒，用X射线透视人体；在人造地球卫星上对地球进行拍摄利用了红外线的衍射能力较强、容易透过云雾烟尘的特性，所以正确选项为B、D。答案：BD　
3． (多选)关于物理知识在生活中的应用，下列说法正确的是 (　　)A．机场、车站所用的测量人体温度的测温仪应用的是紫外线B．雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的无线电设备C．γ射线可以用来治疗某些癌症D．医院给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强
解析：一切物体均发出红外线，随着温度不同，辐射强度不同，测量人体温度的测温仪应用的是红外线，故A错误；雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的，故B正确；γ射线可以破坏生命物质，可以用来治疗某些癌症，故C正确；给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强，故D正确。答案：BCD　
探究(三)　　雷达的原理及应用【重难释解】1．雷达的原理：利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性。2．雷达的构造及特点：一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。(1)雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端。(2)雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段。
典例3 一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中刻度 ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？[解题指导]　应用ab段为无线电波发射到返回的时间，可求出电磁波的路程，即可求出障碍物与雷达之间的距离。
雷达侦察问题的解决方法(1)电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，可求得侦察距离。(2)根据发射无线电波的方向和仰角，确定被侦察物体的位置。(3)雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离的一半。
【素养训练】1．(多选)关于电磁波的传播，下列叙述正确的是(　　)A．电磁波频率越高，越宜用地波传播B．电磁波频率越高，越易沿直线传播C．短波适宜以天波形式传播D．电磁波在各种介质中传播时波长恒定解析：由v＝λf可知，电磁波频率越高，波长越短，衍射能力越差，不宜用地波传播，频率高的电磁波的传播跟光的传播相似，沿直线传播，故选项B正确，A错误；电离层对短波吸收少反射多，故短波适宜以天波形式传播，选项C正确；电磁波在不同介质中传播时，速度改变，频率不变，由v＝λf，可判断出波长改变，选项D错误。答案：BC　
2．(多选)关于无线电波的传播，下列说法正确的是(　　)A．发射出去的电磁波，可以传到无限远处B．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流C．波长越短的电磁波，越接近直线传播D．移动电话是利用无线电波进行通信的解析：无线电波在传播过程中，遇到障碍物就会被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生感应电流(同频率的振荡电流)，故选项A错误，B正确；波长越短，传播方式越接近直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，故选项C、D正确。答案：BCD　
3．一雷达站探测敌机时荧光屏上出现的记录图像如图所示，A是发射时的雷达探索波的脉冲波形，B是敌机反射回来的脉冲波形，则敌机距雷达站的距离是(　　)A．9×105 m　　　　　　B．4.5×105 mC．3×105 m D．无法确定
一、培养创新意识和创新思维1．北京出租车某司机在开车时喜欢听中央人民广播音乐之声FM90 MHz、文艺广播FM87.6 MHz和有线古典音乐FM97.4 MHz三个文艺广播电台，但是在上午他喜欢听中央广播音乐之声FM90 MHz的节目，这三种无线电波同时传向车载收音机的接收天线。(1)上午他应该把收音机的调谐电路的频率调到多少？(2)中央广播音乐之声FM90 MHz的无线电波的波长是多少？(3)如果想接收到有线古典音乐FM97.4 MHz的信号，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些还是旋出一些？
二、注重学以致用和思维建模2．雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统，海豚也具有完善的声呐系统，它能在黑暗中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，远远优于现代化的无线电系统。海豚的定位、雷达的定位分别利用了自身发射的(　　)A．电磁波　次声波　　　　B．红外线 光线C．次声波　红外线 D．超声波 电磁波解析：海豚能发射超声波，它是一种频率高于2×104 Hz的声波，它的波长非常短，因而能定向发射，而且在水中传播时因能量损失小，要比无线电波传播得远。海豚就是靠自身发出的超声波的回声，在混浊的水里准确确定远处小鱼的位置而猛冲过去吞食的。雷达是一个电磁波的发射和接收系统，因而是靠发射电磁波来定位的。答案：D　
3．验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器的遥控器发出的“光”，能用来控制电风扇、电视机、空调器等电器的开启与关闭。对于它们发出的“光”，下列说法中正确的是(　　)A．验钞机和遥控器发出的“光”都是紫外线B．验钞机发出的“光”是紫外线，遥控器发出的“光”是红外线C．验钞机和遥控器发出的“光”都是红外线D．验钞机发出的“光”是红外线，遥控器发出的“光”是紫外线解析：紫外线可以使钞票上的荧光物质发光，所以验钞机发出的“光”是紫外线，红外线可以用在遥控器上，遥控器发出红外线，实现了无线控制家中的用电器，方便人们的生活。答案：B　
4．太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信，威胁卫星，而且会破坏臭氧层，臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中波长较短的紫外线。若某种紫外线的频率为1.5×1015 Hz。(1)该紫外线的波长是多少？(2)紫外线的主要作用有哪些？(3)简要说明人体不接受紫外线照射和被紫外线照射过量分别会产生什么后果？