优秀教案系列
第3节无线电波的发射和接收
教学分析
教学分析
教学目标
1.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。
2.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广泛应用。
3.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。用所学过的知识来解决相关现象、解释相关问题。
评价目标
1.通过对反馈练习的讨论和展示,检验目标1的达成情况。
2.通过对小组讨论用无线电波知识解释生活中与之联系的现象,检测目标2的达成情况。
3.通过对学生独立对本节知识点的总结,根据学生的总结发言情况辅助举手调查的方式检测学生对教学目标3的达成情况。
教学重难点
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。
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。
教学方法
讲授法、讨论总结法。
课时安排
1课时
教学准备
多媒体课件、学案。
教学
教学设计
一、情境导入
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?
图4.3-1
二、新课讲授
探究点一、无线电波的发射
1.我们如何才能有效地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f=12πLC,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离d
【思考】:同学们想想还有哪些措施呢?
图4.3-2
甲乙丙
图4.3-3
老师引出:
如图4.3-4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。
图4.3-4
3.实际应用中的开放电路
图4.3-5
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.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。
甲载波乙信号
丙调幅波丁调频波
图4.3-6
探究点二、无线电波的接收
1.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。
2.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。(这种现象叫作电谐振)
图4.3-7为收音机的简单的调谐电路,调节可调电容器的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。
图4.3-7收音机的调谐电路
3.如何还原声音与图像信号呢?
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(demodulation)。调幅波的解调也叫检波。
图4.3-8简单收音机的接收
探究点三、电视广播的发射和接收
卫星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
图4.3-9图4.3-10图4.3-11
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