4.3 无线电波的发射和接收&4.4 电磁波谱（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册高中同步学案（人教版）

第四章　电磁振荡与电磁波 4．3　无线电波的发射和接收 4．4　电磁波谱 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 目录 contents Part 01 课前预习 梳理教材 课堂探究 核心突破 Part 02 课堂达标 素养提升 Part 03 课时作业（十七） Part 04 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 课前预习 梳理教材 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 足够高 开放 地线 天线 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 高频 载波 振幅 频率 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 导体 天线 固有频率 频率 电谐振 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 卫星 调制 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 波长 频率 可见光 X射线 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 课堂探究 核心突破 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 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第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 课堂达标 素养提升 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 课时作业（十七） 点击进入word 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 谢谢观看 物理 选择性必修2 第四章　电磁振荡与电磁波 返回导航 返回导航 返回导航 学习目标 1.了解有效地发射电磁波的两个条件。了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振的概念及其相互关系。能解释无线电波的发射、接收的过程。 2．了解电视广播的发射与接收的原理与过程。 3．领会高频电磁波在无线电发射与接收中的重要作用。认识电磁波谱。知道各个波段的电磁波名称、特征和典型应用。 4．能解释电磁波在生产生活中的应用，体会电磁波的应用对社会发展的促进作用。 一、无线电波的发射 1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点： ①要有______的振荡频率。频率越高，发射电磁波的本领越大。 ②应采用____电路。振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。 2．开放电路 实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作____；线圈的另一端与高高地架在空中的____相连。 3．无线电发射技术 ①载波：携带要传递的信号的____电磁波。 ②调制：使____随各种信号而改变的技术。 ③调制的分类： 调幅：使高频电磁波的____随信号的强弱而变的调制。 调频：使高频电磁波的____随信号的强弱而变的调制。 二、无线电波的接收 1．接收原理 电磁波在传播时遇到____，会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收____。 2．电谐振 当接收电路的________跟接收到的电磁波的____相同时，接收电路中产生的振荡电流最强的现象。 3．调谐 使接收电路中产生______的过程。 4．解调 使声音或图像信号从接收到的高频感应电流中还原出来的过程，这个过程是调制的逆过程。调幅波的解调也叫检波。 5．高频电视信号的传播方式有三种：地面无线电传输、有线网络传输以及____传输。不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采取不同的____方式。 三、电磁波谱 1．电磁波谱：按电磁波的____大小或____高低的顺序把它们排列成的谱。按波长由长到短依次为无线电波、红外线、______、紫外线、______、γ射线等。 2．不同电磁波的特点及应用 特点 用途 无线电波 波动性强 通讯、广播、导航 红外线 热作用强 加热、遥测、遥感、红外线制导 可见光 感光性强 照明、照相等 紫外线 化学作用荧光效应 杀菌消毒、治疗皮肤病等 X射线 穿透力强 检查、探测、透视、治疗 γ射线 穿透力最强 探测、治疗 [自我诊断] 　判断下列说法的正误。 (1)频率越高，振荡电路发射电磁波本领越大。(　　) (2)当接收电路的固有频率和电磁波频率相同时，出现电谐振现象。(　　) (3)要使电视机的屏幕上出现图像，必须将电视机接收到的无线电信号解调。(　　) (4)电磁波按照频率由高到低依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。(　　) (5)太阳辐射的能量集中在红外线、可见光、紫外线三个区域。(　　) (6)各种电磁波在本质上是一样的，都能够发生反射、折射、衍射和干涉。(　　) (7)X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变。(　　) 【答案】　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√　(7)√ 一、无线电波的发射 1895年，一位年轻的意大利人马可尼(公元1874—1937年)发明了无线电通信技术。从此，携带了人类信息的电磁波开始在空间自由旅行，人们不必依赖电线，就可以在遥远的地方互通信息。电视台发射电视信号为什么要建高耸入云的发射塔呢？ 【答案】　电视信号要有效地发射出去，必须采用高频开放电路，电视信号所用电磁波的波长比较短，以直线传播为主，遇到障碍物会被阻挡，所以发射天线要架得高一些。 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，如下图。 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改变的调制技术，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)下列对无线电广播要对电磁波进行调制的原因的说法正确的是(　　) A．经过调制后的高频电磁波向外辐射能量的本领更强 B．经过调制后的电磁波在空间传播得更快 C．经过调制后的电磁波在空间传播波长不变 D．经过调制后的电磁波在空间传播波长改变 【解析】　调制是把要发射的信号“加”到高频等幅振荡电流上去，频率越高，传播信息能力越强，A对；电磁波在空气中以接近光速传播，B错；由v＝λf，知波长与波速和传播频率有关，C错D对。 【答案】　AD 核心素养·思维升华 相近概念的辨析技巧 (1)调频和调幅：这是调制的两种方式，使电磁波的频率随信号改变的调制方式叫调频；使电磁波的振幅随信号改变的调制方式叫调幅。 (2)调制和解调：把低频电信号加载到高频等幅振荡电流上叫作调制；把低频电信号从高频载波中还原出来叫解调，是调制的逆过程。 ◆针对训练1　为了增大无线电台向空间发射无线电波的能力，对LC振荡电路的结构可采用下列哪些措施(　　) A．增大电容器极板的正对面积 B．增大电容器极板的间距 C．增大自感线圈的匝数 D．提高供电电压 【解析】　要增大无线电波向空间发射电磁波的能力，必须提高其振荡频率，即减小L或减小C。要减小L，可通过减小线圈匝数、向外抽铁芯的方法；要减小C，可采用增大板间距、减小极板正对面积、减小介电常数的办法，故B正确。 【答案】　B 二、无线电波的接收 　如图，我们调节旋钮改变的是什么？调节的目的又是什么？ 【答案】　调节旋钮改变的是可变电容器的电容，可以改变调谐电路的频率，使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同，这个频率的电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了这个电台。 1．原理 利用电磁感应在接收电路产生和电磁波同频率的电流。 2．方法 (1)利用调谐产生电谐振，使接收电路的感应电流最强。 (2)利用解调把接收电路中的有用信号分离出来。 (3)调谐和解调的区别：调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程。 　调节收音机的调谐回路时，可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号，为接收到该电台信号，则应(　　) A．加大电源电压 B．减小电源电压 C．增加谐振线圈的圈数 D．减少谐振线圈的圈数 【解析】　由于f＝eq \f(1,2π\r(LC))，C越小、L越小，f越大。动片旋出。正对面积S减小，C减小，S调到最小，即C最小时，f还未达到高频率f0，则必须调节L减小，即减少谐振线圈的圈数，选项C错误，D正确；频率f与电源电压无关，选项A、B错误。 【答案】　D 核心素养·思维升华 调谐电路的调节，要特别注意以下问题 1．调节方向：由题中情景准确判断出电路的固有频率应该调大还是调小。 2．频率公式f＝eq \f(1,2π\r(LC))，根据(1)中的调节方向，可进一步准确判定电容C和电感L是该调大还是调小。 ◆针对训练2　(多选)关于无线电波的接收，下列说法中正确的是(　　) A．当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，该电磁波在接收电路中激起的感应电流最大 B．使接收电路中产生电谐振的过程叫作调谐 C．收音机的接收电路是LC振荡回路 D．从接收到的高频率振荡中“检”出所携带的信号，叫作调谐 【解析】　接收电路与电磁波发生电谐振时，即接收电路的固有频率等于电磁波的频率时，电路中激起的感应电流最大，选项A正确；根据调谐概念可知，选项B正确，D错误；收音机的接收电路是LC回路，选项C正确。 【答案】　ABC 三、无线电波的分类及传播特点 1．无线电波 λ>1 mm的电磁波叫无线电波。无线电波可以分成若干波段。 波段 波长 频率 传播方式 主要用途 长波 30 000～3 000米 10～100千赫 地波 调幅广播、导航 中波 3 000～200米 100～1 500千赫 地波和天波 中短波 200～50米 1500～6 000千赫 天波 调幅广播、电报、通信 短波 50～10米 6～30兆赫 微波 米波 10～1 米 30～300兆赫 近似直线传播 调频广播、电视、导航 分米波 10～1 分米 300～3 000兆赫 直线传播 电视、雷达、导航 厘米波 10～1 厘米 3 000～30 000 兆赫 毫米波 10～1 毫米 30 000～300 000 兆赫 2.雷达的原理及应用 (1)雷达的原理 利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性。 (2)雷达的构造及特点 一般由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置(显示器)、电源、用于控制雷达工作和处理信号的计算机以及防干扰设备等构成。 ①雷达既是无线电波的发射端，又是无线电波的接收端。 ②雷达使用的无线电波是直线性好、反射性能强的微波波段。 　一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中刻度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？ 【解析】　图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab＝bc可知，无线电波从发射到返回所用时间为50 μs。 设雷达离障碍物的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c，由2s＝ct得s＝eq \f(ct,2)＝eq \f(3.0×108×50×10－6,2) m＝7.5×103 m。 【答案】　7.5×103 m 核心素养·思维升华 雷达侦察问题的解决方法 (1)电磁波在空中的传播速度可认为等于真空中的光速c，根据雷达荧光屏上发射波形和反射波形间的时间间隔，可求得侦察距离。 (2)根据发射无线电波的方向和仰角，确定被侦察物体的位置。 (3)雷达的最大侦察距离应等于电磁波在雷达发射相邻两个脉冲的时间间隔内传播距离的一半。 ◆针对训练3　(多选)下列关于无线电波的叙述中，正确的是(　　) A．无线电波是波长从几十千米到几毫米的电磁波 B．无线电波在任何介质中的传播速度均为3.0×108 m/s C．无线电波不能产生干涉和衍射现象 D．无线电波由真空进入介质传播时，波长变短 【解析】　无线电波中长波波长有几十千米，微波中的毫米波只有几毫米，A项正确；无线电波在介质中的传播速度小于在真空中的传播速度3.0×108 m/s，B项错误；无线电波也能产生干涉和衍射现象，C项错误；无线电波由真空进入介质传播时，由于传播速度减小，由λ＝eq \f(v,f)可知波长变短，D项正确。 【答案】　AD 四、各种电磁波的特性 1．共性 (1)它们在本质上都是电磁波，它们的行为服从相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义 (2)都遵循公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝3.0×108 m/s。 (3)它们的传播都不需要介质。 (4)它们都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。 2．个性 (1)不同电磁波的频率或波长不同，表现出不同的特性，波长越长越容易产生干涉、衍射现象，波长越短穿透能力越强。 (2)同频率的电磁波，在不同介质中传播速度不同。不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。 (3)产生机理不同 无线电波 振荡电路中电子周期性运动产生 红外线、可见光和紫外线 原子的外层电子受激发后产生 X射线 原子的内层电子受激发后产生 γ射线 原子核受激发后产生 (4)用途不同：无线电波用于通信和广播，红外线用于加热和遥感技术，紫外线用于杀菌消毒，X射线应用于医学上的X光照片，γ射线检查金属部件的缺陷等。 　关于电磁波的特性和应用，下列说法正确的是(　　) A．红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上检查人体的内部器官 B．过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康 C．电磁波频率最大的是γ射线，最容易用来采观察衍射现象 D．紫外线和X射线都可以使感光底片感光 【解析】　X射线有很强的穿透本领，常用于医学上检查人体的内部器官，红外线没有，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；电磁波中频率最大的是γ射线，其波长最短，最不容易发生衍射现象，C错误；紫外线和X射线都具有明显的化学反应，可以使感光底片感光，D正确。 【答案】　D 核心素养·思维升华 　　不同的电磁波具有不同的特点，会有不同的用途，要熟知它们的特点和在现代科技、生活中的应用，还要将它们与学过的有关知识联系起来。 ◆针对训练4　电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是(　　) A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线 B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线 C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波 D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线 【解析】　电磁波的频率由小到大的顺序依次是无线电波、红外线、紫外线和γ射线，这也是波长由长到短的顺序。故A正确。 【答案】　A 1．(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是(　　) A．波长不同的电磁波在本质上完全相同 B．电磁波的波长若差异太大则会出现本质不同的现象 C．电磁波谱的频带很宽 D．电磁波的波长很短，所以电磁波的频带很窄 【解析】　电磁波谱中的电磁波在本质上是完全相同的，只是波长或频率不同而已。其中波长最长的波跟波长最短的波之间的频率相差1020倍，因此电磁波谱的频带很宽。 【答案】　AC 2．(多选)关于调制器的作用，下列说法正确的是(　　) A．调制器的作用是把低频信号的信息加载到高频电磁波上去 B．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频电磁波的振幅上去 C．调制器的作用可以是把低频信号的信息加载到高频电磁波的频率上去 D．调制器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 【答案】　ABC 3．在如图所示的LC振荡电路中，已知线圈的电感不变，电容器为可调电容器，开始时电容器的电容为C0，要发生电谐振应使振荡电路的固有频率加倍。则电容器的电容应变为(　　) A．4C0　　　　　　　B．2C0 C.eq \f(1,2)C0 D.eq \f(1,4)C0 【解析】　由题意，固有频率变为原来的2倍，即周期变为原来的eq \f(1,2)，由T＝2πeq \r(LC)知，L不变，只有C＝eq \f(1,4)C0时符合要求，D正确。 【答案】　D 4.如图所示的容器中盛有含碘的二硫化碳溶液，在太阳光的照射下，地面呈现的是圆形黑影，在黑影中放一支温度计，可发现温度计显示的温度明显上升，则由此可判定(　　) A．含碘的二硫化碳溶液对于可见光是透明的 B．含碘的二硫化碳溶液对于紫外线是不透明的 C．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是透明的 D．含碘的二硫化碳溶液对于红外线是不透明的 【答案】　C $$