資源簡介

4.3 無線電波的發(fā)射和接收 ---教學(xué)評大單元分課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)
課 題 人教版(2019)高中物理·選擇性必修·第二冊 第四章 第3節(jié) 無線電波的發(fā)射和接收
課 型 新授課 復(fù)習(xí)課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時(shí)間
教學(xué)內(nèi)容分析 課標(biāo)要求： 2.3.3知道電磁波的發(fā)射、傳播和接收。 教材分析： 本節(jié)主要介紹無線電波的發(fā)射原理和接收原理。以有效發(fā)射電磁波的兩個(gè)條件為線索，講了開放電路以及調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)、電諧振等概念。然后從空間中選擇我們需要的電磁波的角度講了接收原理及方法。學(xué)好本節(jié)內(nèi)容，一可以加深對本章所學(xué)知識(shí)的理解，了解物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用到生活領(lǐng)域，加深對科學(xué)技術(shù)的親近感，激發(fā)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決一些實(shí)際問題的興趣。
學(xué)情分析 知識(shí)儲(chǔ)備：學(xué)好本節(jié)內(nèi)容，一方面可以加深對本章所學(xué)知識(shí)的理解，了解物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用到生活領(lǐng)域，加深對科學(xué)技術(shù)的親近感，激發(fā)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決一些實(shí)際問題的興趣，另一方面可以幫助學(xué)生深入研究無線電理論打下一定的基礎(chǔ). 能力基礎(chǔ)：教能根據(jù)實(shí)際生活中的應(yīng)用場景，進(jìn)行了解無線電波的發(fā)射和接收過程。 思維能力：這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、提升對物理學(xué)的興趣有極大的裨益!
核心素養(yǎng) 物理觀念∶理解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)、電諧振等概念，能看懂無線電波發(fā)射和接收示意圖。 科學(xué)思維∶學(xué)會(huì)分析無線電波發(fā)射、接收的工作原理，領(lǐng)會(huì)無線單波在實(shí)際生活生產(chǎn)中的應(yīng)用流程。 科學(xué)探究：通過實(shí)物展示電視廣播的發(fā)射接收過程，鍛煉學(xué)生對實(shí)際生活問題的研討能力。 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過電磁波的應(yīng)用，體會(huì)科技發(fā)展的過程及對社會(huì)的推動(dòng)作用。
教學(xué)重難點(diǎn) 重點(diǎn)：理解無線電波的發(fā)射和接收過程，以及調(diào)制、解調(diào)等概念。 難點(diǎn)：應(yīng)用無線電技術(shù)，分析電視廣播的發(fā)射和接收過程。
教學(xué)準(zhǔn)備 多媒體課件
活動(dòng)設(shè)計(jì)
教學(xué)內(nèi)容 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 評價(jià)任務(wù)
環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課
在普通的LC振蕩電路中，電場主要集中在電容器的極板之間，磁場主要集中在線圈內(nèi)部。在電磁振蕩的過程中，電場能和磁場能主要是在電路內(nèi)互相轉(zhuǎn)化，輻射出去的能量很少，也就不能有效地發(fā)射電磁波，那怎樣才能有效地發(fā)射電磁波呢？ 之前學(xué)習(xí)的LC振蕩電路，它可以有效發(fā)射電磁波嗎？ 動(dòng)圖展示：振蕩電路的變化過程。 引導(dǎo)學(xué)生回顧前面兩節(jié)的內(nèi)容并設(shè)置問題引出本節(jié)內(nèi)容 1.回顧前面課所學(xué)的主要內(nèi)容； 2.思考老師提出的問題。 1.評價(jià)學(xué)生的復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)習(xí)慣；
環(huán)節(jié)二：新課教學(xué) 活動(dòng)一：無線電波的發(fā)射
1.有效發(fā)射電磁波的條件 第一，要有足夠高的振蕩頻率。 振蕩電路向外界輻射能量的本領(lǐng)，與振蕩頻率密切相關(guān)。頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)就越大。 振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間。 這樣才能有效地把能量輻射出去。 2.有效發(fā)射電磁波的方法 根據(jù)振蕩頻率公式可知減小自感系數(shù)L或減小電容C，都可增大頻率。 ①減小電容C：增大板間距d，減小正對面積S 從而使電場和磁場擴(kuò)展到電容器的外部。原先我們的電路是這樣的，現(xiàn)在增大板間距d，減小正對面積S變成這樣。這樣的振蕩電路叫作開放電路。 ②減小自感系數(shù)L：開放電路變?yōu)槌蔀橐粭l導(dǎo)線 這樣就能使得頻率很高，就可以有效地把電磁波發(fā)射出去了。 3.實(shí)際應(yīng)用 地線：線圈的一端用導(dǎo)線與大地相連 天線：線圈的另一端與架在空中 此時(shí)天線和大地就構(gòu)成了一個(gè)巨大的電容。無線電波就從這巨大的開放電路中發(fā)射出去啦。 再將發(fā)射塔建的很高，這樣電容極板間距離很大，使得電容C就會(huì)更小小，保證電磁波傳遞的較遠(yuǎn)。 問題：發(fā)射電磁波干嘛？ 用來遠(yuǎn)距離傳遞信號，這可是人類的重要發(fā)明。人們用無線電報(bào)傳遞電碼符號，用無線廣播傳遞聲音，用電視廣播傳遞圖像和聲音。 4.如何利用無線電波傳遞各種信號 困難：信號的頻率太低，發(fā)射不出去；振蕩器產(chǎn)生的高頻電磁波不具有信號特征。 辦法：把信號加載在高頻電磁波上 具體做法 有一種叫調(diào)制的電子技術(shù)，能使高頻電磁波隨著各種信號而改變，他可以把聲音圖像信號加載到高頻電磁波上。習(xí)慣上把需要被傳遞的信號叫做調(diào)制信號，把充當(dāng)運(yùn)載工具的高頻正弦波叫做載波，用來調(diào)制的設(shè)備叫做調(diào)制器。 比如改變振動(dòng)的幅度這種調(diào)制叫做調(diào)幅，簡稱AM。 或者改變振動(dòng)的頻率，這種調(diào)制叫做調(diào)頻，簡稱FM。 都能使高頻電磁波隨信號變化而改變。于是，通過把改造后的高頻電磁波發(fā)射出去，也就把信號傳遞出去。 5.無線電的發(fā)射過程 用話筒收集聲音信號，用振蕩電路產(chǎn)生高頻電磁波。 問題：那我們?nèi)绾谓邮諢o線電信號呢？ 1.介紹有效發(fā)射電磁波的條件和方法； 講解電磁波的實(shí)際應(yīng)用； 提出問題 1.專心聽講，認(rèn)真思考； 思考與討論 讓學(xué)生養(yǎng)成分析問題要從本質(zhì)出發(fā)； 培養(yǎng)學(xué)生的分析能力與合作精神； 評價(jià)學(xué)生的合作討論情況
活動(dòng)二：無線電的接收
1.接收原理和設(shè)備 ①原理:電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體遇到電磁波會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 ②設(shè)備：接收天線 存在的困難：世界上有許許多多的無線電臺(tái)、電視臺(tái)以及各種無線電通信設(shè)備，它們不斷地向空中發(fā)射各種頻率的電磁波，這些電磁波彌漫在我們周圍。天線不會(huì)分辨，而是把所有的電磁波都轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電流，結(jié)果跟噪音一樣，無法傳遞信息。 辦法：在諸多的信號中篩選出能在接收天線中激起的感應(yīng)電流最強(qiáng)的那部分。 問題：如何實(shí)現(xiàn)篩選呢？ 2.篩選裝置 可以用LC電路，因?yàn)楫?dāng)某個(gè)電磁波的頻率與LC電路的固有頻率相等時(shí)，他產(chǎn)生了感應(yīng)電流就會(huì)最強(qiáng)，從而很容易選中他。這種現(xiàn)象類似機(jī)械振動(dòng)中的共振，被叫做電諧振。于是只要調(diào)節(jié)電路的固有頻率，就能篩選出不同的電磁波. 由于改變線圈很不方便，所以一般就改變電容，如圖所示的可變電容器。 接收電路發(fā)生電諧振的過程，就被叫做調(diào)諧。能夠調(diào)諧的電路稱為調(diào)諧電路。比如生活中選擇電臺(tái)就是調(diào)諧過程。 問題：那這個(gè)感應(yīng)電流就是原信號嗎？ 不是，由調(diào)諧電路接收到的感應(yīng)電流，是經(jīng)過調(diào)制的高頻電流，還不是我們需要的聲音或圖像信號，因此還要把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來。 3.解調(diào)過程：還原聲音和圖像信號 高頻電流中分離出信號的過程叫做解調(diào)。意為解除調(diào)制，它是調(diào)制的逆過程。 當(dāng)然，調(diào)制的方法不同，解調(diào)的方法也不同，其中調(diào)幅波的解調(diào)也叫減波，至此終于還原出想要的信號啦。但因?yàn)槁吠具b遠(yuǎn)，這也使得信號已經(jīng)很虛弱了，那就得用放大電路補(bǔ)充能量。信號完全復(fù)活后，輸入喇叭或者顯示器，最終還原為聲音和圖像啦，完成了信息的傳遞。 4.無線電的接收全過程 1.介紹無線電波的接收原理和接收設(shè)備； 2.了解存在的困難； 1.了解無線電波的接收原理的接收設(shè)備； 2.思考克服困難的辦法； 培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和總結(jié)的能力 評價(jià)學(xué)生的思考能力
環(huán)節(jié)三：電視廣播的發(fā)射和接收
電視可以說是20世紀(jì)最有影響力的發(fā)明之一，他第一次真正打開了人們的眼界，極大的豐富了人們的生活，下面就來詳細(xì)了解一下。在1927年，英國發(fā)明家貝爾德在倫敦公開表演了向遠(yuǎn)處傳遞活動(dòng)圖像的技術(shù)，標(biāo)志著電視的誕生。之后飛速發(fā)展，形成了一個(gè)現(xiàn)代電視系統(tǒng)。 1.電視信號的采集過程與發(fā)射 如圖所示，這個(gè)攝像管中的攝像鏡頭把景物呈下來，攝像管的屏幕上，然后電子槍發(fā)出電子束，通過偏轉(zhuǎn)線圈的控制，將圖像從行掃描一遍。如右圖所示，從這里開始，像這樣掃描下去，一直到這里結(jié)束。將屏幕上每個(gè)點(diǎn)的明暗情況，也就是景物的光信號都轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)弱不同的圖像電信號。同時(shí)，電視的伴音信號則通過話筒來采集，把聲信號也轉(zhuǎn)換為變化的聲音電信號。經(jīng)過調(diào)制后加載到高頻電磁波上，通過發(fā)射天線傳播出去。 2.電視信號的主要傳播方式 這種電信號可以通過線路直接傳輸，但是由于傳輸失真、損耗等原因，很難遠(yuǎn)距離傳播。因此，需要通過載波將信號調(diào)制成高頻信號再進(jìn)行傳播。目前，高頻電視信號的傳播方式主要有三種，即 ①地面無線電傳輸 ②有線網(wǎng)絡(luò)傳輸 優(yōu)點(diǎn)：信號不受外界干擾，收視質(zhì)量更好。 ③衛(wèi)星傳輸 不同的傳播方式使用不同頻率范圍的電磁波，采取不同的調(diào)制方式。 3.電視信號的接收 電視臺(tái)發(fā)出的高頻電磁波，通過傳播被天線接收到后（或者有線傳輸），經(jīng)過調(diào)諧篩選出正確的高頻信號，再通過解調(diào)之后分離出圖像電信號和聲音電信號。其中圖像電信號被傳輸?shù)斤@像管中，控制著電子束的強(qiáng)弱，當(dāng)電子束像攝像管那樣掃描屏幕時(shí)，也就重現(xiàn)了電視畫面，攝像機(jī)在一秒內(nèi)要掃描25幅畫面，那顯像管兒也就以相同的頻率在屏幕上掃描出25幅畫面。由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，加上畫面的更換迅速，人感覺到看到的便是活動(dòng)的畫面。而聲音電信號經(jīng)過放大后被傳送到揚(yáng)聲器就能聽到聲音。整個(gè)過程就是兩種電信號轉(zhuǎn)化為光信號和聲信號。 4.電視廣播的發(fā)射和接收的全過程 介紹電視信號的采集與發(fā)射過程 思考信號的采集和發(fā)射過程，形成常識(shí) 評價(jià)學(xué)生對生活現(xiàn)象的思考能力
環(huán)節(jié)三：課堂練習(xí)
1（單選）為了使需要傳遞的信息(如聲音、圖像等)加載在電磁波上發(fā)射到遠(yuǎn)方，必須對振蕩電流進(jìn)行(　　) A．調(diào)諧　　　 B．放大 C．調(diào)制 D．解調(diào) 解：把低頻信號加到高頻電磁波上去的過程叫調(diào)制．2．調(diào)制有調(diào)幅和調(diào)頻兩種，選C。 例2：要提高LC振蕩電路輻射電磁波的本領(lǐng)，應(yīng)該采取的措施是(　 　) 使用開放電路，且高高架在空中 使振蕩電容的正對面積足夠小 盡可能使電場和磁場分散開 增加回路中的電容和電感 解：振蕩電路向外界輻射能量的本領(lǐng)，與振蕩頻率密切相關(guān)。頻率越高，發(fā)射電磁波的本領(lǐng)就越大。根據(jù)振蕩頻率公式 ,可知減小自感系數(shù)L或減小電容C，都可增大頻率。增大板間距d，減小正對面積S。選B。 例3：(多選)下列說法正確的是(　　 ) A.攝像機(jī)實(shí)際上是將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置 B.電視接收機(jī)實(shí)際上是一種將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕难b置 C.由于畫面更換迅速和視覺暫留現(xiàn)象使人們看到的是活動(dòng)的圖像 D.電視機(jī)接收到的畫面是連續(xù)的 解：通過攝像機(jī)攝到景物的光信號,再通過特殊裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?在1 s內(nèi)傳遞25幅畫面;電視機(jī)通過顯像管將接收到的電信號再轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?最后還原為圖像和景物,每秒要接收到25幅畫面,由于畫面更換迅速和視覺暫留,我們感覺到的便是活動(dòng)的圖像,所以A、B、C選項(xiàng)正確。 1.展示練習(xí)題，讓學(xué)生當(dāng)場完成；請同學(xué)們分析； 1.分析并并作答；。 鍛煉學(xué)生的應(yīng)用能力
環(huán)節(jié)四：課堂小結(jié)
學(xué)到了什么？ 引導(dǎo)學(xué)生小結(jié) 小組討論，總結(jié)本節(jié)課得失 培養(yǎng)學(xué)生梳理能力
環(huán)節(jié)五：作業(yè)設(shè)計(jì)
作業(yè)設(shè)計(jì)： 教材82頁“練習(xí)與應(yīng)用”。 指導(dǎo)學(xué)生完成練習(xí)，面批練習(xí)。 按要求完成練習(xí)。 鍛煉學(xué)生應(yīng)用能力
主板書設(shè)計(jì)
4.3無線電波的發(fā)射和接收 無線電波的發(fā)射 1.有效發(fā)射電磁波的條件 2.有效發(fā)射電磁波的方法 3.應(yīng)用開放電路 ∶將發(fā)射塔建的很高 4.如何有效發(fā)射電磁波 二、無線電波的接收 1.原理;電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體遇到電磁波會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。 2.設(shè)備 ∶接收天線 3.篩選裝置∶調(diào)諧電路 4.調(diào)諧 ∶使接收電路發(fā)生電諧振的過程 5.電諧振∶類似機(jī)械振動(dòng)中的共振，找到最強(qiáng)電流 三、電視廣播的發(fā)射和接收
教學(xué)反思

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