2016-2017学年高中物理第3章电磁技术与社会发展第4节电磁波的技术应用第5节科学、技术与社会的协调教师用书

第四节电磁波的技术应用
第五节科学、技术与社会的协调
课标解读重点难点
1.了解电磁波在生产和生活中的应用，知道无线电波的发射及接收过程.
2.简单了解无线电广播、电视、雷达的工作原理.
3.知道科学技术对社会发展的促进作用，了解它对社会带来的负面影响. 1.电磁波的应用．(重点)
2.无线电波的发射及接收．(难点)
3.广播、电视、雷达的工作原理．(难点)
4.科学技术的作用．(重点)
电磁波的技术应用
1.基本知识
(1)1895年，意大利的马可尼利用电磁波成功地实现了无线电通信，揭开了人类通信史
上的新篇章．
(2)电磁波最重要、最广泛的应用是用来进行信息传递．
①无线电广播和电视：通过振荡电路将声音和图画转变为音频和视频信号，放大后搭载到高频电磁波上，然后由天线向周围空间发送；接收机上的天线接收到所有电磁波，然后经调谐器选择出所需要的电磁波，再经检波取出携带的信号，放大后还原成声音或图画．
②雷达：雷达是利用电磁波进行测距、定位的仪器．
③移动电话：无绳电话、无线对讲机、移动电话均是通过电磁波实现信号的发射与接收的．
2．思考判断
(1)摄像机摄像管实际上是一种将光信号转变为电信号的装置．(√）
(2)雷达用的是中波波段的无线电波．(×）
(3)移动电话是利用无线电波进行通信的．(√）
3．探究交流
飞机上为什么禁止使用手机？
【提示】因为手机在使用时会发射电磁波，对飞机的导航系统产生电磁干扰，容易造成事故．
科学、技术与社会的协调
1.基本知识
(1)科学技术推动社会发展
科学技术的进步使人们不仅能探索地球上的一切，还能通过研究来自宇宙的电磁辐射来
探索宇宙的奥秘．
(2)科学技术是一把“双刃剑”
电磁污染是科学技术发展带来的负面影响之一，电磁污染的方式是电磁辐射．
2．思考判断
(1)医院里常用紫外线对病房进行消毒．(√）
(2)电磁波不会污染环境．(×）
3．探究交流
当我们用手机与千里之外的亲友互致问候时，当我们从荧屏上看到“神舟”５号飞船上杨利伟那充满自信的微笑时，当我们接收到“勇气”号穿越亿万千米的太空从火星上传回的
高清晰度照片时，你知道是什么在其中发挥了重要作用吗？
【提示】电磁波的发现为信息插上了飞翔的翅膀，电磁波帮助人类实现了飞向太空的
梦想，掌握着飞船的“举动”，传递着天上人间的信息．“电磁波”是现代文明的神经中枢．
无线电波的发射与接收
【问题导思】
1.无线电波是怎样发射的？
2.无线电波是怎样接收的？
1．无线电波的发射
(1)发射电磁波的条件
①要有足够高的振荡频率．理论研究表明，振荡电路向外辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量与频率的四次方成正比，频率越高，发射电磁波的本领越大．
②开放电路．只有使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间，才能有效地把电磁场的能量传播出去．用开放电路可以把电磁波发射出去．
(2)发射电磁波的电路特点
在如图3-4-1(a)～(d)所示的发射无线电波的装置中，由闭合电路变成开放电路的变化过程．
在实际发射无线电波的装置中，在开放电路旁还需加一个振荡器电路与之耦合(如图3-4-1(e)，振荡电路产生的高频振荡电流．通过L1和L2的互感作用，使L1也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发无线电波，向四周发射)．
图3-4-1
无线电波的发射过程
产生高频交变电流的振荡电路→
载波和
调制
→
能够把电磁波发射
出去的振荡电路
2．无线电波的接收
(1)选台与电谐振
①选台：接收电磁波时，从诸多的电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台．
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，这种现象叫电谐振．
(2)调谐与调谐电路
①调谐：使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．
②调谐电路：能够调谐的接收电路叫做调谐电路．
(3)解调
从接收到的高频电磁波中“检”出所携带的信号，叫做检波，也叫解调，它是调制的逆过程．
(4)无线电波的接收
天线收到的所有的电磁波，经调谐器选择出所需要的电磁波，再经过检波取出携带的信号，放大后还原成声音或图象的过程．
关于无线电波的发射和接收，下列说法正确的是( )
A．为了将信号发送出去，先要进行解调
B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的电磁波选出来，就要进行解调
C．为了从高频电流中取出声音信号，就要进行调频
D．利用开放电路可以有效地把电磁波发射出去
【解析】为了将信号发送出去，首先要进行调制；从各个电台发出的电磁波中将需要的电磁波选出来，要进行调谐；从高频电流中取出声音信号，需要解调；利用开放电路可以有效地发射电磁波．故只有D正确．
【答案】 D
1．无线电波的接收过程如下：
无线电波的接收→调谐→电谐振→检波.
2．在电磁波发射和接收的过程中要明确调制、调谐的含义，不能混淆．
1．下面说法中正确的是( )
A．调制的目的是为了让高频电磁波携带低频信号
B．调频是让高频电磁波的频率随时间周期性变化
C．调幅是让高频电磁波的频率随时间周期性变化
D．发射广播信号时进行调制是没有必要的
【解析】进行无线电通信必须利用调制电路将信号加载到高频电磁波上，并经放大发射出去，调制的目的是为了让高频电磁波携带低频信号，故A正确，D错误；调制可分为调频和调幅，调频就是使高频载波的频率随声音或图象信号的变化而变化，调幅就是使高频载波的振幅随声音或图象信号的变化而变化，而非它们随时间周期性变化，故B、C错误．【答案】 A
科学技术是一把“双刃剑”
【问题导思】
1.电磁辐射有哪些危害？
2.火力发电及废旧电池有哪些危害？
1．科学技术创造了巨大的物质财富
2．科学技术对人类和自然界产生的负面影响
(1)电磁污染
电磁辐射：电力、电子设备都会向外辐射电磁波，称为电磁辐射．
电磁污染：指各种电器设备所产生的，对其他仪器设备的正常工作产生干扰或者对人、
动物、植物等生物体产生损害的电磁辐射．
电磁污染源：广播电视系统的发射设备、通信设备、焊接设备、高压输变电系统、高频
设备、手机、电脑、家用电器等工作时都是电磁污染源．
电磁污染的危害：干扰通信系统，损害人(动物)的中枢神经系统、心血管系统、内分泌系统、生殖系统等，表现出头晕、失眠、易疲劳、记忆力减退、情绪不佳等症状．
(2)火力发电造成的环境污染
温室效应、水资源污染、酸雨、空气污染等．
(3)废旧电池造成的污染
水土污染，重金属污染和硫酸化合物污染，重金属铅、汞、镉、锰等能损害动物和人的
神经系统和造血功能，导致血液中毒．
关于电磁辐射，以下说法中正确的是( )
A．电子设备不论是否使用，都向外辐射电磁波
B．长期、过量的电磁辐射会对人体造成较大的伤害
C．电磁辐射对电器设备的影响不大
D．由于电磁辐射会影响人的健康，因此人们不应使用手机等电器
【审题指导】电子设备只有工作时才会产生电磁辐射，电磁辐射会干扰电子设备的工作，损害生物体．
【解析】逐项分析如下：
选项诊断结论
A 电子设备内的电子线路中的高频电场和高频磁场，能够产生电磁波且向
外辐射．当设备停止工作时，高频电场和高频磁场消失，不再产生电磁
波向外辐射.
×
B 长期、过量的电磁辐射会对人、动物、植物产生损害，如损害人的中枢
神经系统、心血管系统、内分泌系统、生殖系统等，临床表现为头晕、
失眠、疲劳、记忆力减退、情绪不佳等.
√
C电器设备产生的电磁辐射对其他电器设备的工作产生干扰.×D
手机等电器使用的电磁波虽然能够产生电磁辐射，但只要正常使用，尤
其是不连续长时间的使用，不会对人体造成损害.
×【答案】 B
2．下列设备不属于电磁辐射污染源的是( )
A．高压变电站B．电视发射塔
C．移动电话发射塔D．电灯
【解析】电灯中通过的交变电流的频率很低电流很小，不会产生电磁污染．
【答案】 D
【备课资源】
电击枪
美国的泰瑟国际公司从美军特种部队和特警队请来了60位志愿者，让他们“以身试枪”．技术人员手持一种新奇的枪向志愿者射击，结果有效率为100%.中枪者像被点了要害
穴位一样，半秒钟之内全都动弹不得，这便是著名的电击枪试验，试验的是M26型电击枪．M26型电击枪是美国泰瑟国际公司的产品，1998年面世，它没有子弹，靠发射带电的像飞镖似
的探针制服目标．命中目标后，目标浑身肌肉痉挛，痛得缩成一团，泰瑟“电流飞镖”的速
度为60 m/s，因此目标反应速度再快，也无法躲避．
1．(多选)下列对电磁波在发射技术中应用的理解，正确的是( )
A．使发射的信号振幅随高频振荡信号而改变叫调幅
B．使高频振荡信号振幅随发射的信号而改变叫调幅
C．使发射的信号频率随高频振荡信号而改变叫调频
D．使高频振荡信号的频率随发射的信号而改变叫调频
【解析】熟悉发射接收流程是解题关键．
【答案】BD
2．(多选)如图3-4-2为调幅振荡电流图象，此电流存在于电磁波发射和接收的哪些阶
段( )
图3-4-2
A．经调制后B．经调谐后
C．经检波后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的变化而变化，成为调幅振荡电流，这就是调幅．在接收电路中，经过调谐，回路将出现调幅振荡电流，经检波后，调幅振荡电流将波“切”
去一半，变为单向脉冲电流，而在耳机中只有随信号变化的音频电流．
【答案】AB
3．(多选)雷达采用微波的原因是( )
A．微波具有很高的频率
B．微波具有沿直线传播的特性
C．微波的反射性强
D．微波比其他无线电波(长波、中波、短波等)传播的距离更远
【解析】微波具有频率高、反射性强、沿直线传播的特点，A、B、C正确．
【答案】ABC
4．手机是现代人们最常用的通信工具之一，手机间通话和收发信息是利用( )
A．电磁波传送B．超声波传送
C．光纤传送D．空气传送
【解析】手机相当于一个小型电磁波发射台，又相当于一个接收台，捕捉空中的电磁波，使用户接收到通过对方送来的信息．选项A正确．
【答案】 A。