人教版高中物理教案-电磁波与信息化社会

4.電磁波與資訊化社會
1．瞭解電磁波的應用。

2．瞭解電視和雷達的基本原理。

3．瞭解電磁波在科技、經濟、社會發展中的作用。

人類通信經歷了這些階段：古代的的烽火臺、擊鼓鳴金、信鴿、旗語、驛站等；19世紀的電報、電話；20世紀的無線電通信；現在已經進入了資訊時代。

2011年11月，在地面遙控下順利實現了天宮一號與神舟八號的對接。

請你查閱有關的資料找一下，人類使用的第一種無線電設備是什麼？在此之後走進人們生活的無線電設備依次又有哪些？
電報機
提示：第一個使用的無線電設備是電報機。

在此之後又有了收音機、電視機、手機、電腦等。

1．電磁波與資訊的傳遞
電磁波的傳輸特點：可以通過______、______進行有線傳輸，也可以______傳輸。

電磁波的頻率越高，相同時間內傳輸的信息量越大。

2．電視
(1)電視發射系統：在電視發射端，攝像鏡頭將被攝物體的像成在______的屏上。

電子槍發出的電子束按一定規律偏轉，對屏上的圖像進行逐行掃描。

通過光電轉換器件把一幅圖像按照各個部分的明暗情況，逐點地變為強弱不同的信號電流，完成光電轉換，然後將信號電流調製成________，通過發射機的天線把帶有信號的______發射出去。

(2)電視接收系統：電視接收機的天線接收到______後，將視訊訊號與音訊信號分開。

視訊訊號通過________中的電子槍發射的受視訊訊號控制的電子束對螢光屏的掃描，將視訊訊號即電視信號轉換為圖像。

音訊信號通過揚聲器轉換成聲音。

(3)攝像機與電視接收機中電子束掃描速率的關係：兩種電器中電子束掃描的速率______。

3．雷達
(1)雷達的作用：是利用無線電波來測定________的無線電設備。

(2)雷達用的無線電波的波段屬於______。

(3)雷達天線的作用：發射出去的電磁波遇到______時反射回來又被天線接收。

(4)雷達確定障礙物位置的方法：通過測定微波從發射到反射回來的______來確定目標的距離，並結合微波的____________來確定目標的位置。

4．行動電話
每一部行動電話都是一個______電臺，它將用戶的聲音轉變為高頻電信號發射到空中；同時它又是一台________，捕捉空中的電磁波，使用戶接收對方送來的資訊。

思考：乘過火車的人都有這樣的體驗：在火車上拿出收音機，無論怎樣調整方向，都聽不清廣播電臺的節目，而在火車上打行動電話卻絲毫不受影響。

收音機和行動電話都靠無線電波傳遞信號，為什麼在火車上無法用收音機收聽廣播卻能打行動電話？
5．網際網路
網際網路從根本上改變了我們的生活和工作方式，通過網際網路可以聽音樂、看電影、聊天、購物；可以查閱資料、遠端教學、遠端醫療，資訊資源的共用將我們的地球真的變成了“________”。

答案：1．電纜 光纜 無線
2．(1)攝像管 高頻電流 電磁波 (2)電磁波 顯像管 (3)相等
3．(1)物體位置 (2)微波 (3)障礙物 (4)時間 方向和仰角
4．無線 收音機
思考
提示：廣播電臺發射的無線電波屬於中、短波範圍，有一定的繞射能力，可進行遠距離通信，但穿透能力很弱，一旦遇到金屬就會被遮罩掉，所以火車上收不到電臺節目。

而行動電話頻率通常在900 MHz 以上，穿透能力強，可以穿過窗戶進入車廂。

5．地球村
雷達的基本原理是什麼？
雷達是利用無線電波來判定物體位置的無線電設備，它是利用電磁波遇到障礙物要反射的特點來工作的。

通過電磁波的發射、反射和接收，可以測定障礙物的方位和距離。

雷達利用的電磁波在微波波段，因為微波的波長越短，衍射現象越不明顯，傳播的直線性越好，方向性越好，反射性越強。

它每隔大約0.1 ms 向某一方向發射一次時間約為1 μs 的不連續的微波(即脈衝)，微波遇到障礙物反射回來，這樣可在顯示器的螢光屏上呈現發射和接收到的兩個尖形波，通過計算可得到障礙物到雷達站的距離，再根據發射微波的方向和仰角，便可判定障礙物的位置了。

雷達既可用於探測飛機、艦艇、導彈等軍事目標，又可用來為飛機、船隻導航，在天文
學上用來研究天體，在氣象上用來探測暴風、雷雨、雲層等。

測得從發射信號到接收目標反射信號的時間t ，就可知道目標到雷達的距離s ＝12
ct ，並可確定目標方向。

類型一 對電視工作原理的理解
【例1】 下列說法中正確的是( )。

A ．攝像機實際上是一種將光信號轉變為電信號的裝置
B ．電視機實際上是一種將電信號轉變為光信號的裝置
C ．攝像機在1 s 內要送出25幅畫面
D ．電視機接收的畫面是連續的
解析：攝像機把光信號轉化成電信號，然後經過發射裝置發射出去。

電視機中的顯像管將接收到的電信號還原成光信號。

攝像機在1 s 內要送出25幅畫面，同樣電視機在1 s 內接收25幅畫面，畫面是不連續的。

答案：ABC
題後反思：我們看電視時感覺到畫面是連續的，這是由於視覺暫留效應造成的，實際上畫面是不連續的。

類型二 雷達測距原理
【例2】 一個雷達向遠處發射無線電波，每次發射的時間為1 μs ，兩次發射的時間間隔為100 μs ，在指示器的螢光屏上呈現出的尖形波如圖所示，已知圖中刻度ab ＝bc ，則障礙物與雷達之間的距離是多大？
解析：圖中a 和c 處的尖形波是雷達向目標發射無線電波時出現的，b 處的尖形波是雷
達收到障礙物反射回來的無線電波時出現的，由ab ＝bc ，可知無線電波發射到返回所用時間為50 μs 。

設雷達離障礙物的距離為s ，無線電波來回時間為t ，波速為c ，由2s ＝ct ，得s ＝ct 2
＝3.0×108×50×10－62
m ＝7.5×103 m 。

答案：7.5×103 m
題後反思：在螢光屏上根據波幅很容易區分發射波和反射波，根據兩個尖形波距離，可直接從螢光屏上的刻度讀出障礙物的距離。

1關於雷達的特點，下列說法中正確的是( )。

A ．雷達所用無線電波的波長比短波更長
B ．雷達只有連續發射無線電波，才能發現目標
C ．雷達的顯示幕上可以直接讀出障礙物的距離
D ．雷達在能見度低的黑夜將無法使用
2利用雷達測雲層與觀測點之間的距離時，電磁波從發射到吸收共經歷時間10－3 s ，則
該雲層離觀測點多遠( )。

A ．100 km
B ．200 km
C ．150 km
D ．250 km
3在海灣戰爭中，利用紅外線探測儀發現目標飛毛腿導彈，然後將信號發射給通信衛星，再由通信衛星發射到美國本部，經計算處理再發出指揮，由原來的通道返回戰場發射“愛國者”，對導彈進行攔截，請你粗略估算一下，這信號在空中傳播要多長時間，假定地面距離衛星的距離為36 000 km( )。

A ．0.12 s
B ．0.15 s
C ．0.24 s
D ．0.1 s
4有一種“隱形飛機”，可以有效避開雷達的探測，秘密之一在於它的表面塗有一層特殊材料，這種材料能夠__________(選填“增強”或“減弱”)對電磁波的吸收作用，秘密之二在於它的表面製成特殊形狀，這種形狀能夠__________(選填“增強”或“減弱”)電磁波反射回雷達設備。

答案：1．C
2．C 根據公式s ＝v t 可以得，s ＝3.0×108×12
×10－3 m ＝1.5×105 m ＝150 km 。

3．C 根據公式s ＝v t 可以得，t ＝38
36000102s 3.010s v ⨯⨯=⨯＝0.24 s 。

4．解析：“隱形飛機”並不是指肉眼看不到，而是指雷達無法探測到，所以在飛機的表面塗有一層材料可以吸收電磁波，在形狀上盡可能使電磁波不反射回敵方雷達。

答案：增強 減弱。