高中物理第三章电磁振荡电磁波第4节无线电波的发射、传播和接收教案教科版选修3_4

四 无线电波的发射、传播和接收
教学目标
1.了解开放电路和实际发射电磁波的过程。

2.知道电磁波的三种传播方式及其特点。

3.了解电磁波的接收原理和过程。

重点难点
重点：
1.电磁波有效发射的条件，调制的含义及调制方式。

2.无线电波的传播方式及其应用。

3.无线电波接收原理。

难点：
1.无线电波调制的含义和方式的区别。

2.“电谐振”概念的形成。

设计思想
对本节的要求是比较低的“了解”层次。

电磁波的发射，不同波长的电磁波的传播特点是很有用的常识，应该了解。

电磁波的接收重在其物理过程，学生可做常识性了解。

本节大部分内容可让学生自主学习,有难点则可通过讨论交流及教师点拨及时来突破。

教学资源 课件
教学设计
【课堂引入】
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，无论是广播、电视还是无线电通信以及航空、航天中的自动控制和通信联系，都离不开电磁波．在无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波，那么无线电波是怎样发射、传播和接收的呢？这节课我们就来学习电磁波的发射、传播和接收。

【课堂学习】
学习活动一：无线电波的发射
问题1：在普通LC 振荡电路中能否有效地发射电磁波？
在普通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。

在电磁振荡过程中，电场能和磁场能的相互转化主要是在电路内部完成的，辐射出去的能量很少。

不能有效地发射电磁波。

问题2：有效地发射电磁波的条件是什么？
学生阅读教材有关内容后回答，要有效地向外发射电磁波，振荡电路要满足如下条件：
（1）要有足够高的振荡频率。

（2）振荡电路的电场和磁场必须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。

问题3：怎样提高发射频率？
提示相关公式： f =LC π21
C =kd
S πε4 问题4：如何改造普通的LC 振荡电路，才能使它能够有效地发射电磁波？
师生一起讨论后，引出开放电路的概念。

将闭合电路变成开放电路就可以有效地把电磁波发射出去。

如图所示，是由闭合电路变成开放电路的示意图。

无线电波是由开放电路发射出去的。

教师讲解：在实际应用中常把开放电路的下端跟地连接。

跟
地连接的导线叫做地线。

线圈上部接到比较高的导线上，这条导
线叫做天线。

天线和地线形成了一个敞开的电容器，电磁波就是
由这样的开放电路发射出去的。

电视发射塔要建得很高，是为了使电磁波发射得较远。

实际发射无线电波的装置中还需在开放电
路旁加一个振荡器电路与之耦合，如图所示。

振荡器电路产生的高频率振荡电流通过L 2与L 1的互感作用，
使L 1也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中激发出无线电波，向四周发射． 问题5：发射电磁波是为了利用它传递某种信号。

例如无线电报传递的是电码符号，无线电广播传递的是声音，电视广播传递的不仅有声音，还有图像。

这就要求发射的电磁波随信号而改变。

电磁波是怎样传递这些信号的呢？
在电磁波发射技术中，如果把这种电信号“加”到高频等幅振荡电流上，那么，载有信号的高频振荡电流产生的电磁波就载着要传送的信号一起发射出去。

把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。

进行调制的装置叫做调制器。

要传递的电信号叫做调制信号。

使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅（AM ）。

使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频（FM ）。

通过以下两组图象理解
调幅 调频
学习活动二：无线电波的传播
学生阅读课本相关内容，回答以下问题
问题1：无线电波的有哪几种传播方式？各有何特点？
无线电波的传播方式：天波、地波、和直线传播
利用大气中的电离层的反射来传播无线电波的方式叫天波。

沿地球表面传播无线电波的方式叫地波。

沿直线传播无线电波的方式叫直线传播
问题2：同步地球通讯卫星的作用？为什么说：“合理设置三颗同步通信卫星，其信号就几
乎可以覆盖全球”？
提示：地球的半径为6400km ，同步卫星的高度大约为36000km 。

问题3：微波为什么采用直线的传播的方式？它有哪些运用？
过渡：处在电磁波传播空间中的导体，会产生感应电流，导作中感应电流的频率与激起它的电磁波频率相同，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，这样的导体就是接收天线。

学习活动三：无线电波的接收
问题1：世界上有许许多多的无线电台、电视台以及各种无线电通讯设备，它们不断地向空中发射不同频率的电磁波，这些电磁波强弱不等地弥漫在我们周围。

如果不加选择地把它们都接收下来，那必然是信号一片混乱，分辨不清，达不到我们传递信息的目
的。

所以，接收电磁波时，首先要从诸多的电磁波中把我们需要的选出来，
通常叫做选台。

如何从许多不同频率的电磁波中把需要的选出来？
设法使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。

在无线电
技术里，是利用电谐振来达到这个目的的。

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，相当于机械振动中的共振。

如图是收音机的调谐电路。

调节可变电容器的电容来改变调谐电路的频
率，使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同，这个频率的电磁波在调
谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了这个电台。

教师讲解：收音机接收的经过调制的高频振荡电流，这种电流通过收音机的耳机或扬声器，并不能使它们振动而发声，要听到声音，必须从高频振荡电流中“检”出声音信号，使扬声器(或耳机)中的动片随声音信号振动。

从接收到的高频振荡电流中“检”出所携带的调制信号过程，叫做检波。

检波是调制的逆过程，因此也叫解调。

由于调制的方法不同，检波的方法也不同。

检波之后的信号再经过放大、重现，我们就可以听到或看到了。

【课堂小结】
问题1：发射电磁波为什么要用开放电路？
问题2：电磁波的调制有哪两种方式？
问题3：什么叫电谐振？
问题4：调谐过程中，若接收同一波段内的不同信号，通常是改变电路中哪个元件的值？
【板书设计】
第四节 无线电波的发射、传播和接收
课堂反馈 1
电流进行A C
2A B 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
3．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( CD )
A．增大调谐电路中线圈的匝数
B．加大电源电压
C．减少调谐电路中线圈的匝数
D．将线圈的铁芯取走
4．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，下列关于接收过程的顺序，正确的是( A )
A．调谐→高频放大→检波→音频放大
B．检波→高频放大→调谐→音频放大
C．调谐→音频放大→检波→高频放大
D．检波→音频放大→调谐→高频放大
5．关于调制器的作用，下列说法正确的是( ABC )
A．调制器的作用是把低频声音信号加载到高频信号上去
B．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的振幅上去
C．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频信号的频率上去
D．调制器的作用是将低频声音信号变成高频信号，再放大后直接发射出去
课后测评
1．下列说法中正确的是( D )
A．发射电磁波要使用振荡器、调谐器和天线
B．接收电磁波要使用天线、调制器、检波器和喇叭
C．电磁波只能传递声音信号，不能传递图像信号
D．电磁波在真空中的传播速度为3×108 m/s
2．如图所示为某种实际发射无线电波的装置示意图．高频振荡器产生高频等幅振荡电流如图甲所示，回路中串联一个碳粒话筒，当声音波形如图乙所示，使振膜振动，振膜内的碳粒被压紧和放松，阻值发生变化，同时使高频振荡电流的幅度发生变化，实现调幅，发射出去的电磁波是下图中的哪一个( B )
图14－3－4
3．关于无线电波的发送和接收，下列说法中正确的是( D )
A．为了将信号发送出去，先要进行调谐
B．为了从各个电台发出的电磁波中将需要的选出来，就要进行调制
C．为了从高频电流中还原出声音信号，就要进行调频
D．以上说法都不对
4．为了增大无线电台向空间辐射无线电波的能力，对LC振荡电路结构可采取下列哪些措施( B )
A．增大电容器极板的正对面积
B．增大电容器极板的间距
C．增大自感线圈的匝数
D．提高供电电压
5．在LC振荡电路的电容器极板距离减小后与某一外来电磁波发生电谐振，那么振荡电路原来的周期T1与外来电磁波的周期T2的关系是( A )
A．T1＜T2B．T1＞T2
C．T1＝T2D．均有可能。