人教版选修34 电磁波的发射和接收 第1课时 教案.doc

14.3电磁波的发射和接收教学目标1.了解有效地发射电磁波的两个条件。2.了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用。3.了解电磁波在推动信息化社会发展中的巨大作用。4.了解电视、雷达、移动电话等电磁设备的基本原理。重点:对电磁波发射和接收全过程中各个环节的分析;电视、雷达、移动电话等电磁设备的基本原理。难点：了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用。教学过程：导入新课: 是谁引来了轰炸机?1940年某夏秋之夜10点钟,伦敦电台播放人们喜爱的贝多芬的命运交响曲,强大的电波信号传送着命运那激动人心的乐曲,回荡在伦敦的夜空。市民放下手中的工作,如醉如痴地听着。突然,寂静的夜空响起了一片闷雷般的轰鸣声。这是希特勒的轰炸机群借茫茫夜雾掩护,悄悄地向英国首都扑来。当伦敦市民正陶醉在音乐声中时,大轰炸开始了。炸弹如暴雨般倾泻而下。伦敦市民为此付出了沉重的代价。当时世界上还没有出现无线电导航设备,这些飞机是怎样冲破夜雾飞临伦敦上空的呢?电台播放音乐时,英国伦敦高耸入云的广播天线塔不停地向空中发射强大的电波。纳粹德国在轰炸机群的领航机上,装备了接收方向性很强的无线电收信机。当飞机航向对准伦敦的广播天线塔时,收信机所收到的广播信号就最强,领航机只要按照信号最强的方向飞行,轰炸机群就可以准确地到达伦敦的上空。可见,正是电台发射的无线电波引来了德军的轰炸机。从赫兹验证电磁波的存在到马克尼发现了无线电,开创了无线电波的实用价值;到1901年马克尼的无线电信号历史性地跨越了大西洋,实现了人类首次隔洋无线电通信;再到后来通信卫星的升空,移动通信才得以迅速发展。你知道电磁波是怎样发射和接收的吗? 1.电磁波的发射(1)条件:一要有开放电路,二要有足够高的振荡频率。(2)调制:在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术。调制的方式有调幅和调频两种。2.电磁波的接收(1)接收天线:用来接收电磁波的空中的导体就是接收天线。(2)电谐振: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的现象。(3)调谐:使接收电路发生电谐振的过程。(4)解调:使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程,即调制的逆过程。调幅波的解调也叫检波。3.电视(1)信号发射:在电视发射端,摄像管的作用是摄取景物的图像并将其转换为电信号,对高频振荡电路进行调制,然后通过天线把电磁波发射出去。(2)信号接收:在电视接收端,通过调谐、解调将电信号送到显像管,由显像管将电信号还原成图像。4.雷达(1)定义:雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电设备。(2)原理:电磁波遇到障碍物会发生反射,雷达就是利用电磁波的这个特性工作的。(3)对电磁波的要求:电磁波的波长要短。原因是这样的电磁波衍射现象不明显,传播的直线性好,有利于用电磁波定位。5.移动电话每一部移动电话都是一个无线电台,它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中,同时又相当于一台收音机,捕获空中的电磁波,使用户接收到通话对方送来的信息。重难点探究：主题1:电磁波的发射情景:图示为某一电视台的电视发射塔,电视信号就是通过这个电视发射塔将信号传送出去的。电视发射塔一般都建在地势比较高的地方,并且本身也很高,关于电视信号的发射,回答下面几个问题。问题:(1)电视发射塔建在高处,建得比较高的原因主要是什么?(从信号可能被消减的角度进行分析)(2)要想把信号发射出去,至少需要哪些基本条件?(3)要使信号随无线电波一起传播,需要经过什么步骤?解答:(1)建在高处的原因是避开建筑物,使信号直接接收,避免来回衍射、反射使信号变弱。(2)要使信号能够发射出去,需要具有开放电路和足够高的振荡频率。(3)需要对信号进行调制(即把信号“加”到高频电磁波中去)。知识链接:无线电波主要的传播方式有地波传播、天波传播和直线传播三种。主题2:电磁波的接收情景:图甲为一老式收音机,白色旋钮为其调谐旋钮,其内部构造如图乙所示,通过金属片的旋转可以改变其电容。根据以上内容,并结合电磁波的接收环节,回答以下问题。甲乙问题:(1)电磁波接收时,首先应该把我们需要的电磁波从诸多电磁波中选择出来,这个过程叫作选台,旋转调谐旋钮的目的是什么?(2)为什么调节电容器的电容就可以使接收的信号增强?(3)由调谐电路接收感应电流之后,还需要哪个环节我们才能听到声音?解答:(1)旋转调谐旋钮的目的就是使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最大,这个过程叫作调谐。(2)调节电容器的电容可以使接收电路的固有频率等于电磁波的频率,产生电谐振。(3)还需要解调环节。知识链接:使接收电路中产生电谐振的过程叫调谐,能够调谐的接收电路叫调谐电路。主题3:雷达情景:如图所示,从左到右分别是蝙蝠、海豚和雷达,它们判断目标位置的方法有相同之处。根据图像和我们所学的电磁波知识,回答以下问题。问题:(1)蝙蝠、海豚判断目标位置的方法是什么?(2)雷达的工作原理是什么?(3)为了避免敌军的雷达发现我们战机的行踪,人们研制了隐形飞机。我们用肉眼能不能看到隐形飞机?为什么?解答:(1)利用超声波的反射。(2)利用电磁波遇到障碍物要反射的特点来工作,通过电磁波的发射、反射和接收,可以测定障碍物的方位和距离。(3)能看到。隐形飞机不反射敌方雷达的探测波,对雷达“隐形”。但可以反射可见光,肉眼能直接看到。知识链接:雷达可以探测飞机、导弹等军事目标;可以用于导航;在天文学上可以研究星体;在气象上可以用于探测台风、雷雨、乌云。课堂练习：1.(考查电磁波的发射与接收)关于电磁波的发射与接收,下列说法中正确的是()。a.发射的lc电路是开放的b.电信号频率低,不能直接用来发射c.调谐是调制的逆过程d.接收电路也是一个lc振荡电路【解析】如果lc电路是闭合的,它不能向外发射电磁波,因为发射电磁波需要把振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间中,才能有效地把能量传播出去,所以a对;电磁波是将电信号加到载波上进行传播的,所以b对;解调是调制的逆过程,所以c错;接收是利用lc电路进行的,所以d对。【答案】abd【点评】发射无线电波需要开放电路,而且频率越高,发射能力越大。2.(考查调制)调制的主要作用是()。a.使高频振荡的振幅或频率随要传播的电信号而改变b.把需要的电信号从高频振荡中取出来c.选择要接收的电台d.发生电谐振【解析】调制主要是将有用信号附加到高频振荡的电磁波上。【答案】a【点评】调制就是加入信号,它有调幅和调频两种形式。3.(考查电磁波的接收)关于无线电广播的接收,下列说法中正确的是()。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【解析】本题主要在于区分解调和调谐的概念,解调又叫检波,是把音频信号从高频信号当中取出的过程;调谐是使接收电路产生电谐振的过程。【答案】bd【点评】解调也叫检波,是调制的逆过程。4.(考查雷达)关于雷达的特点,下列说法正确的是()。a.雷达所用无线电波的波长比短波更长b.雷达只有连续发射无线电波,才能发现目标c.雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离d.雷达在能见度低的黑夜将无法使用【解析】雷达一般采用直线性好,反射性强的微波,不是连续地发射无线电波,每次发射的时间及两次发射的时间间隔都有一定要求,障碍物的距离等情况都由显示屏显示出来,通过分析可知c项正确。【答案】c【点评】雷达是先发射电磁波,再接收反射回来的电磁波,用来确定探测对象的位置。思维导图：作业：1.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.增大电容器极板间距b.使振荡电容器的正对面积足够大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【解析】要提高lc振荡电路辐射电磁波的本领,应从两个方面考虑,一是提高振荡频率,二是使电磁场尽可能地分散开,所以c正确;由f=12lc可知,当增大电容器极板间的距离时,c变小,f增大,a正确;使电容器正对面积变大,c变大,f变小,b错误;增大回路中的l、c,f变小,d也错误。【答案】ac2.下列说法正确的是()。a.当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流b.当处于电谐振时,只有被接收的电磁波才能在接收电路中产生感应电流c.由调谐电路接收的感应电流,再经过耳机就可以听到声音了d.由调谐电路接收的感应电流,再经过检波、放大,通过耳机才可以听到声音【解析】当处于电谐振时,所有的电磁波仍能在接收电路中产生感应电流,只不过频率跟谐振电路固有频率相等的电磁波,在接收电路中激发的感应电流最强。由调谐电路接收的感应电流,要再经过检波(也就是调制的逆过程)、放大,通过耳机才可以听到声音,故正确答案为a、d。【答案】ad3.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【解析】通过摄像机摄到景物的光信号,再通过特殊装置(扫描)转变为电信号;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张画面,由于画面更换迅速和视觉暂留,我们感觉看到的图像是活动的,所以a、b、c选项正确。【答案】abc4.某雷达工作时,发射电磁波的波长=20 cm,每秒脉冲数n=5000,每个脉冲持续时间t=0.02 s,问电磁波的振荡频率为多少?最大侦察距离是多少?【解析】电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c,由波速、波长和频率三者间的关系可求得频率。根据雷达显示屏上发射波形和反射波形间的时间间隔,即可求得侦察距离,为