第4章 第3节 电磁波的发射、传播和接收-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修 第二册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第三节　电磁波的发射、传播和接收 【核心素养目标】 物理观念 认识电磁波的发射、传播和接收的过程，知道无线电通信的基本原理。理解调制、调幅、调频、调谐、解调等概念。 科学思维 结合LC振荡电路理解电磁波的发射和接收原理。 科学探究 探究收音机接收无线电广播的原理，并能解释其调台过程中是如何接收不同波段无线电信号的。 知识点一　电磁波的发射 将两根铝管固定在感应圈的两极上，另两根铝管接微安表头并固定在绝缘手柄上，如图所示。 (1)接通感应圈电源，把手柄上两铝管平行靠近感应圈上的两铝管，你看到什么现象了？为什么？ (2)当把感应圈两极上的铝管拆掉后，把手柄靠近感应圈有什么现象？为什么？ 提示：(1)微安表头指针偏转，这说明绝缘手柄上的铝管收到了电磁波。 (2)没有装铝管时，微安表头指针不偏转，说明绝缘手柄上的铝管没有收到电磁波。因为发射电磁波要有天线。 学生用书↓第101页 1．要有效地发射电磁波，LC振荡电路必须具备以下两个条件： (1)要有足够高的振荡频率。频率越高，发射电磁波的本领越大。 (2)要使LC振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。 2．开放电路 为了满足以上两个条件，应将LC振荡电路进行改造。可以增大电容器极板间的距离，减小电容器两极板的正对面积，减少自感线圈的匝数，甚至演化为一条导线，使电场和磁场扩展到电容器的外部，这样的振荡电路称为开放电路。 3．无线电技术 (1)在无线电技术中使用的电磁波称为无线电波。 (2)把低频的电信号“加载”在高频振荡电流上的过程称为调制。调制的方法有两种：一是调幅，使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变；二是调频，使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。 【判断正误】 1．频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大。(√) 2．电视台发射的电磁波都经过了调制。(√) 3．各种频率的电磁振荡都能辐射电磁波，振荡周期越大，越容易辐射电磁波。(×) 4．为了有效地向外辐射电磁波，振荡电路必须采用开放电路，同时提高振荡频率。(√) 5．调幅就是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。(√) 1．有效发射电磁波的条件 要有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有的两个特点： (1)要有足够高的振荡频率。频率越高，振荡电路发射电磁波的本领越大，如果是低频信号，要用高频信号运载才能将其更有效地发射出去。 (2)采用开放电路。采用开放电路可以使振荡电路的电磁场分散到尽可能大的空间，如图。 2．调制 (1)概念：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种信号而改变。 (2)调制的分类 ①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术，如图所示。 ②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术，如图所示。 (多选)要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是(　　) A．增加辐射波的波长 B．增加辐射波的频率 C．使振荡电容器的正对面积足够小 D．尽可能使电场和磁场分散开 BC　[提高电磁波发射本领(功率)应增大f，电磁场应尽可能扩散到周围空间，形成开放电路。f＝，C＝，要使f增大，应减小L或C，故B、C正确。] 学生用书↓第102页 特别提醒 　　发射电路的固有频率由电容C和线圈的自感系数L共同决定，f＝。　　 针对练1．实际发射无线电波的过程如图甲所示，高频振荡器产生高频等幅振荡如图乙所示，人对着话筒说话时产生低频信号如图丙所示。则发射出去的电磁波图像应是(　　) B　[由各选项的图形可知，该调制波为调幅波，即发射信号的振幅随声音信号振幅的变化而变化，故选项B正确。] 针对练2．(多选)关于调制的作用，下列说法正确的是(　　) A．调制的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波上去 B．调幅的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波的振幅上去 C．调频的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波的频率上去 D．调频的作用是将低频信号变成高频信号，再放大后直接发射出去 ABC　[调制是把低频信号加载到高频信号上去，故A正确；调制可以分为调频和调幅，使高频信号的频率随低频信号的变化而变化，是调频；使高频信号的振幅随低频信号的变化而变化，是调幅，综上所述，B、C正确，D错误。] 知识点二　电磁波的传播与接收 老式的收音机中与调台旋钮相连的电子器件由两组铝片组成，一组铝片固定，称为静片；另一组铝片可以旋转，称为动片。收音机调台时就是通过转动动片，改变动片与静片的正对面积，从而实现选台的目的，你知道这是如何实现的吗？ 提示：两组铝片之间是互相绝缘的，动片旋入得越多，正对面积越大，电容也就越大。它是振荡电路的一部分，由振荡电路周期T＝2π知，调节电容C，可以改变振荡周期，即可以改变振荡频率。当LC回路振荡频率与待接收的电磁波频率相同时，接收电路中振荡电流最强，从而将需要的电台信号选出来。