人教版选修34 电磁波的发射和接收 第1课时 教案.docx

14.3 电磁波的发射和接收【教学目标】 1、知识与技能：了解无线电波的波长范围 了解无线电波的发射过程和调制的简单概念 了解调谐、检波及无线电波的接收的基本原理2、过程与方法：理解无线电波发射的过程3、情感态度与价值观：体会科学与技术的结合之美【重点难点】1、重点：调制、调幅、调频、调谐和解调2、难点：调制、调幅、调频、调谐和解调【授课内容】一、介绍无线电波的波段的划分：通常使用的无线电波的波长范围从几毫米到几千米，根据波长或频率把无线电波分成几个波段，如下表所示：二、无线电波的发射：在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要，例如，广播、电视要利用电磁波，无线电通信要利用电磁波，航空、航天中的自动控制和通信联系都要利用电磁波那么，学习了前面几节的电磁学内容，我们知道了电磁波是怎样产生的以及电磁波的性质。那么怎样利用电磁波来传递各种信号呢？下面我们便来学习无线电波的发射。1、阅读课文回答下列问题（学生通过复习电磁波一节的内容可以得到正确答案）：问题1有效的向外发射电磁波的条件是什么？（1）要有足够高的振荡频率，因为频率越高，发射电磁波的本领越大。（2）振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才有可能有效的将电磁场的能量传播出去。问题2采用什么手段可以有效的向外界发射电磁波？改造 振荡电路由闭合电路成开放电路2、教师总结无线电波的发射装置是：天线、地线、开放电路构成的基本发射装置与振荡器电路耦合构成了实际应用的发射无线电波的装置。调幅：使高频振荡的振幅随信号而改变叫做调幅。调频：使高频振荡的频率随信号而改变叫做调频。三、无线电波的接收：1、阅读课文回答下面的问题：问题3发射的无线电波如何被接收到呢？答案：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。问题4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？答案：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。2、这样我们便可以接收无线电波了，下图是收音机内接收无线电波的调谐装置：通过改变可变电容的电容大小改变调谐电路的固有频率，进而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。3、用调谐电路接收到的感应电流是调制的高频振荡电流，要直接感受到所需要的信号，还需要检波。（分步绘制）3、在利用无线电波传递信号时，需要通过调制过程，使得电磁波随着信号而改变，如图所示过程，分为调幅和调频。讲解时分步绘制。教师讲解：检波是调制的逆过程，因此也叫做解调。检波以后信号再经过放大、重现，我们就可以听到和看到了。4无线电波的发射和接收（1）无线电波：无线电技术中使用的电磁波（2）无线电波的发射：如图所示。调制：使电磁波随各种信号而改变调幅和调频（3）无线电波的接收电谐振：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，这种现象叫做电谐振。调谐：使接收电路产生电谐振的过程。调谐电路如图所示。通过改变电容器电容来改变调谐电路的频率。检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。例题：例1：某居住地a位于某山脉的一边，山脉的另一边p处建有一无线电波发射站，如图所示。该发射站可发送频率为400khz的中波和400mhz的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为3108m/s，求：(1)该中波和微波的波长各是多少？(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地a处的？(3)若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？答案：(1)750m0.75m(2)衍射(3)400khz接收效果好，因为它的波长长，衍射效果更好。解析：(1)由知，1750m，20.75m(2)无线电波绕过山脉到达a处，发生了衍射现象。(3)频率为400khz的中波接收效果更好，因为它的波长长，衍射现象更明显。例2：如果你想利用通过同步卫星转发信号的无线电话与对方通话，你讲完电话后，至少要等多长时间才能听到对方通话？(已知地球质量m6.01024 kg，地球半径r6.4106 m，万有引力常量g6.671011 nm2/kg2) 图434【解析】同步卫星是相对地面静止的卫星，它的运动周期是t24 h，设卫星离地面的高度为h，它运动的向心力是地球对它的万有引力，即gm(rh)()2，所以hr，代入数字，求得：h3.59107 m，最短时间通信应是通话人均在同步卫星的正下方，这时，无线电波的传播距离最短，最短是：s2h，听到对方回话应是4h，所以t0.48 s.【答案】0.48 s例3：.某雷达探测高空的一颗人造卫星,如果雷达发射的电磁波反射回来用的时间是0.16 s,则这颗卫星距雷达的距离为多少?解析:雷达从发射到接收到从卫星反射回来的信号历时 t=0.16 s,设卫星离雷达距离为x,则2x=ct所以x=ct2=3.01080.162 m=2.4107 m.答案:2.4107 m课堂练习：1.关于电视接收的原理,下列说法中正确的是()a.电视接收天线收到的电磁波中包含有图像信号和伴音信号b.电视接收天线收到的电磁波经过处理还原成图像,天线上并不产生感应电流c.电视接收机收到电磁波,通过电子枪的扫描显示电视节目的图像信号和伴音信号d.电视接收机收到电磁波,经扬声器得到电视节目的伴音信号解析:电视机接收到的电磁波是带有图像信号和伴音信号的高频电流,故a项对,b项错;图像信号和伴音信号必须经过处理,才可经显像管和扬声器得到图像和声音,故c、d项错.答案:a2(多选)移动电话是现代人们最常用的通信工具之一，移动电话与其他用户通话时要靠如图所示的基站来转接，城市中高大建筑物上常常可以看到图中移动通信的基站关于移动电话的下列说法正确的是()a当两部移动电话相距较近时可不通过基站转接而直接通话b移动电话是利用无线电波进行通信的c移动电话利用光纤传送信号d移动电话既是一个电磁波发射端，又是一个电磁波接收端解析：移动电话是利用微波来传递信息的，而且必须通过基站来转接的所以只有选项b、d正确答案：bd3有关电磁场和电磁波，下列说法中正确的是(d)a麦克斯韦首先预言并证明了电磁波的存在b变化的电场一定产生变化的磁场c使用空间波来传播信息时主要是应用无线电波波长大、衍射现象明显，即可以绕过地面上的障碍物d频率为750khz的电磁波在真空中传播时，其波长为400m解析：赫兹用实验证明了电磁波的存在，a错；均匀变化的电场产生恒定的磁场，b错；空间波沿直线传播，c错；m400m，d正确。4各地接收卫星电视讯号的抛物面天线如图所示，天线顶点和焦点的连线(oo)与水平面间的夹角为仰角，oo在水平面上的投影与当地正南方的夹角为偏角，接收定位于东经105.5的卫星电视讯号(如cctv5)时，oo连线应指向卫星，则我国各地接收天线的取向情况是(我国自西向东的经度约为73135)(bd)a有可能0，90b与卫星经度相同的各地，随纬度增加而减小c经度大于105的各地，天线是朝南偏东的d在几十甚至几百平方千米的范围内，天线取向几乎是相同的解析：如图所示，随纬度的增大而减小，我国不在赤道上，不可能为零，经度大于105的各地，天线应该朝南偏西，由于地球很大，卫星距地面很高，几十甚至几百平方千米的范围内天线取向几乎是相同的。5.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,遇到障碍物就被吸收一部分,遇到导体,会在导体内产生涡流(同频率的振荡电流),故a错误,b正确;波长越短,传播方式越接近光的直线传播,移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段,故c、d正确。答案：bcd6.图中甲为一个调谐接收电路,图乙、图丙、图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解析：l1中由于电磁感应,产生的感应电动势的图象同乙图相似,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中的电流图象应是丙图。高频部分通过c2,通过耳机的电流如同丁图中的i3,只有低频的音频电流,故选项a、c、d正确。答案：acd7在无线电波发射和接收的过程中，为了如下目的，各采用的技术措施是什么？可供选择的答案有：a调制b开放电路c解调d调谐(1)为了向外界更多、更有效地发射电磁波，采用()(2)为了把某种信号传递出去，采用()(3)为了接收某种频率的电磁波，采用()(4)为了从高频振荡电流中分离得到信号，采用()【解析】采用开放电路一方面使电场和磁场敞开，另一方面使lc电路的振荡频率提高，从而有利于电磁波的发送；发射信号需要将信号随传输信号的变化而变化，这个过程是调制过程；信号接收首先要调谐信号，然后解调，分离信号【答案】(1)b(2)a(3)d(4)c8(多选)如图433所示为调幅振荡电流图象，此电流存在于电磁波发射和接收中的哪些阶段()图433a经调制后b经调谐后c经解调后d耳机中【解析】为了把信号传递出去，需要将信号“加”到高频振荡电流上，这就是调制调制的方法之一是使高频振荡电流的振幅随信号而变化，成为调幅振荡电流，这就是调幅在接收电路中，经过调谐，使电路与所需接收的电磁波产生电谐振，电路中将会出现调幅振荡电流经解调后，信号电流被从高频振荡电流中“取”出【答案】ab9(多选)下列说法中正确的是()a发射图象信号不需要调制过程b接收到的图象信号要经过调谐、解调c电视信号包括图象信号和伴音信号d电视信号中的图象信号和伴音信号的传播速度不同【解析】发射图象和声音信号都需调制，所以选项a错；电视信号中的图象信号和伴音信号都以无线电波的形式发送，所以传播速度相同，选项d错【答案】bc10.电视机换台时,实际上是在改变()a.电视台的发射频率b.电视机的接收频率c.电视台发射的电磁波的波速d.电视机接收的电磁波的波速解析:电视机接收到的电磁波的频率不同,从而收看到的电视频道不同,所以是改变电视机的接收频率.答案:b作业：1当代人类的生活和电磁波紧密相关，关于电磁波，下列说法正确的是()a只要把带电体和永磁体放在一起，就会在周围空间产生电磁波b电磁波在传播过程中，随介质的变化其波速是变化的c电视机、收音机和手机所接收的信号都属于电磁波d微波炉内所产生的微波不是电磁波，而是波长很短的机械波e电磁波在传播过程中其频率是不变的【答案】bce2关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是() a必须对信号进行调制b必须使信号产生电谐振c必须把传输信号加到高频电流上d必须使用开放电路e必须使用闭合电路【答案】acd32014年3月8日马来西亚航班mh370失联前与塔台和卫星之间通过电磁波相联系以下说法正确的是()a航班与卫星间联系主要以微波的形式bmh370发出的电磁波频率是定值，不能改变c电磁波由真空进入介质，速度变小d电磁波由真空进入介质，频率不变e只要发射电路的电磁振荡停止，产生的电磁波立即消失【答案】acd4调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应_调谐电路中线圈的匝数或将线圈中的_取走【答案】减小铁芯5在无线电波广播的接收中，调谐和检波是两个必须经历的过程，接收过程的顺序应是_高频放大_音频放大.【答案】调谐检波6电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为天线处在变化的电磁场中，天线中产生_，相当于电源，通过馈线输送给_电路【答案】感应电流lc7收音机的调谐电路中线圈的自感系数为l，要想接收波长为的电磁波，应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)多少？【答案】8一个lc电路中的电感l3.6103h，电容c14 400 pf，求它所发射的电磁波的波长. 【答案】13 564.8 m9如图1432所示是一个调谐接收电路，甲、乙、丙为电路中的电流随时间变化的图象，则()甲乙丙图1432ai1是l1中的电流图象bi1是l2中的电流图象ci2是l2中的电流图象di3是流过耳机的电流图象ei3是l2中的图象【答案】acd10.如图1433所示，原线圈频率为f的交流电源，将电感为l的副线圈接一个适当的电容器成为lc振荡电路，这种振荡和机械振动中的_振动相类似，其振荡周期等于_改变电容器的电容量，当电容等于_时，振荡电流的幅度值可达最大值. 图1433【答案】受迫11lc振荡电路电容器的电容为3105 f，线圈的自感系数为3 mh，它与开放电路耦合后，(1)发射出去的电磁波的频率是多大？(2)发射出去的电磁波的波长是多大？【答案】(1)530 khz(2)566 m12有波长