第三節(jié)電磁波的發(fā)射傳播和接收一、教材分析本節(jié)以有效發(fā)射電磁波的兩個條件為線索，閘述了無線電波在發(fā)射中的開放電路以及調(diào)制、調(diào)頻、調(diào)幅概念，然后介紹了電磁波傳播的三種主要方式，接著介紹了電磁波接收過程中的調(diào)諧、解調(diào)。本節(jié)主要是聯(lián)系實際的知識，教學(xué)中只要求簡單介紹原理，使學(xué)生有個大致的認(rèn)識即可。無線電波的發(fā)射是要解決如何運用無線電波傳遞人們需要的信息。在發(fā)射時需要解決的問題有兩個:①如何向外有效地發(fā)射無線電波？這需要利用開放電路與高頻電磁波。②如何有效地傳遞人們需要的信息、這需要通過調(diào)制來解決。教材用表4-3-1介紹了不同波段無線電波傳播的方式及其應(yīng)用，接著介紹了中、長波在傳播中的優(yōu)缺點，介紹了同步通信衛(wèi)星在無線電信號傳輸過程中的作用。在我們在周圍空間中把需要的電磁波選出來，即選臺，需要經(jīng)歷調(diào)諧和解調(diào)的過程，再經(jīng)過放大、重現(xiàn)后得到所需要的各種信息。二、學(xué)情分析電磁波是看不見，摸不著的物質(zhì)，但電磁波又跟我們的生活息息相關(guān)。學(xué)生在前面兩節(jié)的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)知道了振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的原理，也知道以及振蕩頻率的公式，也知道了電磁波是如何產(chǎn)生的。這為本節(jié)的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。三、教學(xué)目標(biāo)1、知道有效地發(fā)射電磁波的兩個條件，知道無線電波的發(fā)射過程需要調(diào)制。了解電磁波的傳播方式，知道不同波長的電磁波的傳播特點。初步了解電磁波的接收原理，接收電磁波需要調(diào)諧、解調(diào)兩個過程。2、通過對電磁波的發(fā)射、傳播、接收過程的學(xué)習(xí)，形成電磁波是種客觀存在的物質(zhì)的物理現(xiàn)念。3、通過對基本電路的分析，體驗由科學(xué)思維到科學(xué)探究的過程。4、通過了解無線電波在實際生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，體會物理.技術(shù).社會三者的關(guān)系。四、教學(xué)重、難點教學(xué)重點：1、電磁波的發(fā)射；2、電磁波的接收。教學(xué)難點：1、電磁波的發(fā)射與接收過程，是抽象的過程，這給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來定困難。2、調(diào)制過程，不是高頻信號和低頻信號的簡單疊加，它不同于機械波的疊加。五、教學(xué)流程復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)提出問題引入新課電磁波的產(chǎn)生電磁波的證實電磁波的發(fā)射電磁波的傳播電磁波的接收電磁波的接收課堂練習(xí)課堂小結(jié)教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖復(fù)習(xí)舊知識引出新課復(fù)習(xí)：變化的電場和磁場相互激發(fā),由近及遠向周圍空間傳播出去，因此在空間中可能存在著電磁波。二電磁波的證實赫茲通過實驗證實了電磁波的存在并測出了電磁波在真空中的傳播速度就是光速，從而證實了麥克斯韋的偉大預(yù)言?；貞浨懊鎸W(xué)習(xí)過的知識復(fù)習(xí)知識為新課做知識的準(zhǔn)備，同時養(yǎng)成從舊知識提出新問題的習(xí)慣。提出問題引入新課問題：電磁波在生活中有什么應(yīng)用呢回答：廣播電臺、手機通信、導(dǎo)航、雷達等都用到了電磁波引出這節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容：1如何有效發(fā)射電磁波2電磁波如何攜帶聲音圖像等信息3攜帶著信息的電磁波在空間傳播的方式有哪些4如何接收想要接收的電磁波5如何將聲音、圖像等信息提取出來思考電磁波在日常生活中有什么應(yīng)用從原有的知識提出新的問題新課教學(xué)：有效發(fā)射電磁波的條件（二）開放電路這是我們前面學(xué)習(xí)過的LC振蕩電路，該電路是一個閉合電路。電場能主要集中在電容器內(nèi)，磁場能主要集中在線圈內(nèi)；兩種能量大部分在電路中相互轉(zhuǎn)化，發(fā)射出去的能量很少。而有效發(fā)射電磁波需要兩個條件：1.要有足夠高的振蕩頻率。頻率越高發(fā)射電磁波的本領(lǐng)就越大；2.LC振蕩電路的電場和磁場要分散到盡可能大的空間。問題：如何提高LC振蕩電路的頻率？根據(jù)振蕩頻率公式，要使振蕩頻率高，電路中LC的乘積應(yīng)比較小。根據(jù)自感系數(shù)的決定因素，可通過減少線圈匝數(shù)來減小自感系數(shù)L。結(jié)合平行板電容器的電容公式,通過減小電容器兩極板的正對面積、增大極板間距可減小電容器的電容C；問題：如何讓電磁場分布到足夠大的空間？將閉合回路改成開放電路，如圖：將LC振蕩電路進行改造，增大電容器極板間的距離，減小電容器兩極板的正對面積，減少自感線圈的匝數(shù)，甚至演化成為一條導(dǎo)線，電場和磁場擴展到電容器的外部，這樣的振蕩電路稱開放電路。實際應(yīng)用中廣播電臺或電視臺的天線都可以看成是開放電路，它的一端伸向高空，另一端接入地下。電磁波就由這樣一個開放電路發(fā)射出去。從教師的講解中，知道發(fā)射電磁波的兩個條件，并思考如何設(shè)計電路滿足發(fā)射電磁波的條件。從閉合的LC回路的特點和發(fā)射電磁波的的兩個條件，提出如何修改LC回路以滿足發(fā)射電磁波的要求。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的能力。新課教學(xué)：（三）調(diào)制問題：如何將聲音、圖像等信息通過電磁波傳送出去呢？解答：信號傳輸前，首先要將聲音、圖像等信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?；但這種電信號頻率很低，不能直接送到天線上向空間發(fā)射。把聲音圖像的信息加載到高頻振蕩電磁波上，讓高頻振蕩電磁波的振幅或者頻率隨信號變化。這樣，高頻電磁波既含有了信號的變化特征，又可以有效發(fā)射出去。把低頻電信號加載到高頻振蕩電流上這個過程稱為調(diào)制。實現(xiàn)調(diào)制過程的裝置叫調(diào)制器。用于加載和傳遞信號的高頻振蕩電流叫載波。打個比方，信號傳輸?shù)倪^程就像運送貨物，那么，低頻電信號就像要被運送出去的貨物，高頻振蕩電流（載波）就像運載貨物的工具，比如貨車。調(diào)制就類似于把貨物裝到貨車上去的過程。調(diào)制的方式有兩種：調(diào)幅（AM)、調(diào)頻（FM)注意：注意的是調(diào)制過程，并不是兩列電信號的簡單疊加。該過程需要特殊的儀器，調(diào)制器去完成。問題：中央人民廣播電臺音樂之聲的頻道是FM87.4MHZ，用剛才學(xué)的知識說明一下FM87.4MHZ是什么意思呢思考問題，知道調(diào)制的作用以及調(diào)制的過程。通過解決“低頻信號有信息的變化特性但不能直接發(fā)射、高頻電磁波能直接發(fā)射但不含信息變化特征”這一矛盾，學(xué)會解決問題的思路和方法。通過思考音樂之聲頻道FM87.4M的物理意義，形成理論聯(lián)系實際的習(xí)慣。新課教學(xué)：（四）電磁波的發(fā)射裝置發(fā)射電磁波采用感應(yīng)耦合開放電路，如圖所示。根據(jù)電磁感應(yīng)的原理左邊的調(diào)制信號被復(fù)制到右邊的開放電路上，通過天線發(fā)射出去活動：整理一下把信息通過電磁波發(fā)射出去的過程。整理電磁波發(fā)射出去的基本流程。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要經(jīng)常學(xué)會整理知識。新課教學(xué)：電磁波的傳播方式問題：電磁波發(fā)射出去了，它們在空間又是如何傳播的呢首先來了解一下無線電波的知識。（一）無線電波1.無線電波：無線電技術(shù)中使用的電磁波。2.波長不同的無線電波，有著不同的傳播特性。無線電波波長越長，越容易繞過障礙物；波長越短，越不易繞過障礙物，直線傳播的特性越明顯。根據(jù)無線電波的傳播特點，無線電波不同波段采用不用的傳播方式。無線電波的傳播方式：簡單來說：具體區(qū)分：思考電磁波是如何傳播的，學(xué)習(xí)電磁波的傳播方式。根據(jù)不同波長的電磁波的傳播特點，以及電磁波具有的幾種傳播方式，思考不同的波段的電磁波應(yīng)采用哪種傳播方式。培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力。新課教學(xué)：電磁波的接收問題：空間有許多不同頻率的電磁波。如何從中把需要的選出來呢？原理：在空間傳播的電磁波如果遇到導(dǎo)體，會在導(dǎo)體中產(chǎn)生微弱的感應(yīng)電流。（一）調(diào)諧1.電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強的現(xiàn)象?！半娭C振”類似于機械振動中的“共振”。2.調(diào)諧：接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。3.調(diào)諧電路：能夠調(diào)諧的接收電磁波的電路。然而接收到的高頻電磁波，并不能直接轉(zhuǎn)換成聲音或圖像必須經(jīng)過解調(diào)器。把它所攜帶的低頻信號從高頻振蕩電流中檢出來，這個過程叫檢波（二）檢波（解調(diào)）1.從高頻振蕩電流中“檢”出它所攜帶的低頻信號電流的過程稱為檢波。2.檢波是調(diào)制的逆過程，所以又叫解調(diào)。類比于機