高二物理電磁波的發(fā)射和接收知識(shí)點(diǎn)
電磁波，（又稱(chēng)：電磁輻射、電子煙霧）是能量的一種。以下是物理網(wǎng)為大家整理的高二選修1物理學(xué)科第四章知識(shí)點(diǎn)，希望可以解決您所遇到的相關(guān)問(wèn)題，加油，物理網(wǎng)一直陪伴您。
【教學(xué)目標(biāo)】
�。ㄒ唬┲R(shí)與技能
1。了解無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)范圍。
2。了解無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射過(guò)程和調(diào)制的簡(jiǎn)單概念。
3。了解調(diào)諧、檢波及無(wú)線(xiàn)電波接收的基本原理。
�。ǘ┻^(guò)程與方法
通過(guò)觀察總結(jié)了解無(wú)線(xiàn)電波的基本應(yīng)用，了解現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用方法，學(xué)會(huì)基本原理。
�。ㄈ┣楦小B(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)對(duì)無(wú)線(xiàn)電波應(yīng)用原理的基本認(rèn)識(shí)感悟科學(xué)技術(shù)的價(jià)值和重要性。端正科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)科學(xué)的價(jià)值觀。
【教學(xué)重點(diǎn)】對(duì)本節(jié)基本概念的理解。
【教學(xué)難點(diǎn)】對(duì)調(diào)諧的理解，無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射與接收過(guò)程。
【教學(xué)方法】演示推理法和分析類(lèi)比法
【教學(xué)用具】信號(hào)源，示波器，收音機(jī)，錄音機(jī)，調(diào)頻發(fā)射機(jī)，計(jì)算機(jī)多媒體，實(shí)物投影儀等。
【教學(xué)過(guò)程】
（一）引入新課
師：在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，電磁波對(duì)我們來(lái)說(shuō)越來(lái)越重要，無(wú)論是廣播、電視還是無(wú)線(xiàn)電通信以及航空、航天中的自動(dòng)控制和通信聯(lián)系，都離不開(kāi)電磁波。在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)中使用的電磁波叫做無(wú)線(xiàn)電波，那么無(wú)線(xiàn)電波是怎樣發(fā)射和接收的呢？這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)電磁波的發(fā)射和接收。
�。ǘ┻M(jìn)行新課
1。無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射
師：請(qǐng)同學(xué)們討論，在普通LC振蕩電路中能否有效地發(fā)射電磁波？
學(xué)生討論。
生：在普通LC振蕩電路中，電場(chǎng)主要集中在電容器的極板之間，磁場(chǎng)主要集中在線(xiàn)圈內(nèi)部。在電磁振蕩過(guò)程中，電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的相互轉(zhuǎn)化主要是在電路內(nèi)部完成的，輻射出去的能量很少。不能有效地發(fā)射電磁波
師：有效地發(fā)射電磁波的條件是什么？
學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容。
師生總結(jié)：要有效地向外發(fā)射電磁波，振蕩電路要滿(mǎn)足如下條件：
（1）要有足夠高的振蕩頻率。
（2）振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)必須分散到盡可能大的空間，才能有效地把電磁場(chǎng)的能量傳播出去。
引導(dǎo)學(xué)生討論：如何改造普通的LC振蕩電路，才能使它能夠有效地發(fā)射電磁波？
師生一起討論后，引出開(kāi)放電路的概念。將閉合電路變成開(kāi)放電路就可以有效地把電磁波發(fā)射出去。
如圖所示，是由閉合電路變成開(kāi)放電路的示意圖。
師：無(wú)線(xiàn)電波是由開(kāi)放電路發(fā)射出去的。
講解：在實(shí)際應(yīng)用中常把開(kāi)放電路的下端跟地連接。跟地連接的導(dǎo)線(xiàn)叫做地線(xiàn)。線(xiàn)圈上部接到比較高的導(dǎo)線(xiàn)上，這條導(dǎo)線(xiàn)叫做天線(xiàn)。天線(xiàn)和地線(xiàn)形成了一個(gè)敞開(kāi)的電容器，電磁波就是由這樣的開(kāi)放電路發(fā)射出去的。電視發(fā)射塔要建得很高，是為了使電磁波發(fā)射得較遠(yuǎn)。實(shí)際發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波的裝置中還需在開(kāi)放電路旁加一個(gè)振蕩器電路與之耦合，如圖所示。
振蕩器電路產(chǎn)生的高頻率振蕩電流通過(guò)L2與L1的互感作用，使L1也產(chǎn)生同頻率的振蕩電流，振蕩電流在開(kāi)放電路中激發(fā)出無(wú)線(xiàn)電波，向四周發(fā)射。
師：發(fā)射電磁波是為了利用它傳遞某種信號(hào)。例如無(wú)線(xiàn)電報(bào)傳遞的是電碼符號(hào)，無(wú)線(xiàn)電廣播傳遞的是聲音，電視廣播傳遞的不僅有聲音，還有圖像。這就要求發(fā)射的電磁波隨信號(hào)而改變。電磁波是怎樣傳遞這些信號(hào)的呢？
講解：在電磁波發(fā)射技術(shù)中，如果把這種電信號(hào)加到高頻等幅振蕩電流上，那么，載有信號(hào)的高頻振蕩電流產(chǎn)生的電磁波就載著要傳送的信號(hào)一起發(fā)射出去。把要傳遞的信號(hào)加到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號(hào)而改變的技術(shù)叫做調(diào)制。
進(jìn)行調(diào)制的裝置叫做調(diào)制器。要傳遞的電信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)。
使高頻振蕩電流的振幅隨調(diào)制信號(hào)而改變叫做調(diào)幅（AM）。
使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號(hào)而改變叫做調(diào)頻（FM）。
右圖是調(diào)幅裝置的示意圖。接在振蕩器和線(xiàn)圈之間的話(huà)筒就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的調(diào)制器，由聲源發(fā)出的聲音振動(dòng)使話(huà)筒里的碳粒發(fā)生時(shí)松時(shí)緊的變化，它的電阻也發(fā)生時(shí)大時(shí)小的變化。所以，雖然振蕩器產(chǎn)生的是高頻等幅振蕩電流，但是線(xiàn)圈通過(guò)的卻是隨聲音而改變的高頻調(diào)幅電流。由于線(xiàn)圈的互感作用，從開(kāi)放電路中發(fā)射的也是這種高頻調(diào)幅電流。這種電磁波叫調(diào)幅波。（多媒體演示：調(diào)幅波）
（用示波器觀察調(diào)幅波形）
2。無(wú)線(xiàn)電波的接收
師：處在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)作中感應(yīng)電流的頻率與激起它的'電磁波頻率相同，因此，利用放在電磁波傳播空間中的導(dǎo)體，就可以接收到電磁波，這樣的導(dǎo)體就是接收天線(xiàn)。
在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)中，用天線(xiàn)和地線(xiàn)組成的接收電路來(lái)接收電磁波。
講解：世界上有許許多多的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)、電視臺(tái)以及各種無(wú)線(xiàn)電通訊設(shè)備，它們不斷地向空中發(fā)射不同頻率的電磁波，這些電磁波強(qiáng)弱不等地彌漫在我們周?chē)�。如果不加選擇地把它們都接收下來(lái)，那必然是信號(hào)一片混亂，分辨不清，達(dá)不到我們傳遞信息的目的。所以，接收電磁波時(shí)，首先要從諸多的電磁波中把我們需要的選出來(lái)，通常叫做選臺(tái)。這就要設(shè)法使我們需要的電磁波在接收天線(xiàn)中激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)。在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)里，是利用電諧振來(lái)達(dá)到這個(gè)目的的。當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)。這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)中的共振。
�。ㄓ檬静ㄆ饔^察電諧振波形）
師：接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。
如圖是收音機(jī)的調(diào)諧電路。調(diào)節(jié)可變電容器的電容來(lái)改變調(diào)諧電路的頻率，使它跟要接收的電臺(tái)發(fā)出的電磁波的頻率相同，這個(gè)頻率的電磁波在調(diào)諧電路里激起較強(qiáng)的感應(yīng)電流，這樣就選出了這個(gè)電臺(tái)。（演示調(diào)諧過(guò)程）
講解：收音機(jī)接收的經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩電流（對(duì)應(yīng)圖講解），這種電流通過(guò)收音機(jī)的耳機(jī)或揚(yáng)聲器，并不能使它們振動(dòng)而發(fā)聲，為什么呢，假定某一個(gè)半周期電流的作用是使振動(dòng)片向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，下一個(gè)半周期電流就以幾乎同樣大的作用使振動(dòng)片向反方向運(yùn)動(dòng)。高頻電流的周期非常短，半周期更短，而振動(dòng)片的慣性相當(dāng)大，所以在振動(dòng)片還沒(méi)有來(lái)得及在電流的作用下向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，就立刻有一個(gè)幾乎同樣大的作用要使它向反方向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果振動(dòng)片實(shí)際上不發(fā)生振動(dòng)。要聽(tīng)到聲音，必須從高頻振蕩電流中檢出聲音信號(hào)，使揚(yáng)聲器（或耳機(jī)）中的動(dòng)片隨聲音信號(hào)振動(dòng)。
從接收到的高頻振蕩電流中檢出所攜帶的調(diào)制信號(hào)過(guò)程，叫做檢波。檢波是調(diào)制的逆過(guò)程，因此也叫解調(diào)。由于調(diào)制的方法不同，檢波的方法也不同。檢波之后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大、重現(xiàn)，我們就可以聽(tīng)到或看到了。
下面介紹收音機(jī)中對(duì)調(diào)幅波的檢波。
右圖是晶體二極管的檢波電路，是利用晶體二極管的單向?qū)щ娦詠?lái)進(jìn)行檢波的。調(diào)諧電路中產(chǎn)生的是經(jīng)過(guò)調(diào)幅的高頻振蕩電流，L1和L2繞在同一磁棒上，由于互感作用，在L2上產(chǎn)生的是高頻交變電壓。由于二極管的單向?qū)щ娦�，通過(guò)它的是單向脈動(dòng)電流，這個(gè)單向脈動(dòng)電流既有高頻成分，又有低頻的聲音信號(hào)，高頻成分基本從電容器C（復(fù)習(xí)旁路電容器）通過(guò)，剩下的音頻電流通過(guò)耳機(jī)發(fā)聲。（用示波器觀察檢波過(guò)程）實(shí)際上就是一個(gè)晶體二極管收音機(jī)的電路圖。這種收音機(jī)聲音很小，只能用開(kāi)機(jī)收聽(tīng)本地電臺(tái)。為了提高收音機(jī)的接收性能，需要用放大器把微弱的信號(hào)放大。圖示是加有放大器的收音機(jī)方框圖。由天線(xiàn)和調(diào)諧電路接收到的高頻調(diào)幅電流，先通過(guò)放大器進(jìn)行高頻放大，然后進(jìn)行檢波和低頻放大，放大后的音頻電流輸送到喇叭，使它們發(fā)出聲音。
下面我們通過(guò)調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式，來(lái)看看無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射和接收的全過(guò)程。
�。�1）調(diào)幅發(fā)射和接收。（實(shí)驗(yàn)演示）
�。�2）調(diào)頻發(fā)射和接收。（實(shí)驗(yàn)演示）
比喻：
高頻電流火車(chē) 音頻電流貨物
調(diào)制發(fā)射傳播調(diào)諧解調(diào)
裝貨出站運(yùn)行進(jìn)站卸貨
師：我們?cè)賮?lái)看一下無(wú)線(xiàn)電波的分段。（投影）
波段波長(zhǎng)頻率傳播方式主要用途
長(zhǎng)波30 000 m~3 000 m10 kHz~100 kHz地波超遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)通訊和導(dǎo)航
中波3 000 m~200 m100 kHz~1 500 kHz地波和天波調(diào)幅無(wú)線(xiàn)電廣播、電報(bào)、通信
中短波200 m~50 m1500 kHz~6 000 kHz
短波50 m~10 m6MHz~30 MHz天波
微波米波10 m~1 m30MHz~300MHz近似直線(xiàn)傳播調(diào)頻無(wú)線(xiàn)電廣播、電視、導(dǎo)航
分米波1 m~0。1 m300 MHz~3 000 MHz直線(xiàn)傳播電視、雷達(dá)、導(dǎo)航
厘米波10 cm~1 cm3 000 MHz~30 000 MHz
毫米波10 mm~1 mm30000MHz~300 000 MHz
（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)
本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容
1。電磁波的產(chǎn)生和發(fā)射條件。
2。開(kāi)放電路的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。
3。電磁波的發(fā)射過(guò)程和接收過(guò)程
（四）課余作業(yè)
完成P92問(wèn)題與練習(xí)中的題目。閱讀P91科學(xué)足跡。
預(yù)習(xí)下一節(jié)：電磁波的發(fā)射和接收。
附：鞏固訓(xùn)練
1。電磁波的調(diào)制有哪兩種方式？
2。什么叫電諧振？
3。調(diào)諧過(guò)程中，若接收同一波段內(nèi)的不同信號(hào)，通常是改變電路中哪個(gè)元件的值？
4。發(fā)射電磁波為什么要用開(kāi)放電路？
5。接收電磁波信號(hào)時(shí)，為什么要調(diào)諧？
6。調(diào)諧電路中可變電容器的動(dòng)片從完全旋入到完全旋出仍接收不到某較高頻率電臺(tái)發(fā)出的電信號(hào)，要收到該電臺(tái)的信號(hào)，應(yīng)該怎么辦？
A。增加調(diào)諧電路線(xiàn)圈的匝數(shù)B。加大電源電壓
C。減少調(diào)諧電路線(xiàn)圈的匝數(shù)D。減小電源電壓
參考答案：
1。電磁波的調(diào)制有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方式。
2。當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫電諧振。
3。調(diào)諧過(guò)程中，通常是改變調(diào)諧電路中電容器的電容。
4。振蕩電路要有效地向外發(fā)射電磁波必須具備兩個(gè)條件：（1）有足夠高的振蕩頻率。（2）振蕩電路的電場(chǎng)和磁場(chǎng)要盡量分散到大的空間，只有開(kāi)放電路才能滿(mǎn)足這兩個(gè)條件，因此，發(fā)射電磁波要使用開(kāi)放電路。
5。在空間里有大量的不同頻率的電磁波傳播。要接收到其中某一頻率的信號(hào)，必須使這一信號(hào)在接收電路中引起電諧振，因此必須進(jìn)行調(diào)諧。
6。C
最后，希望小編整理的高二選修1物理學(xué)科第四章知識(shí)點(diǎn)對(duì)您有所幫助，祝同學(xué)們學(xué)習(xí)進(jìn)步。
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