第2节 电磁波的发射、传播和接收（教学课件）物理鲁科版选择性必修第二册

第4章 电磁波 物理选择性必修第二册 •鲁科版2019 第2节 电磁波的发射、传播和接收 导入新课 1895年,意大利科学家马可尼在自家阳台上,用一台简陋的装置，成功让无线电信号跨越了2公里。他激动地写下：“我成功了！人类终于可以不用电线传递信息了！” 马可尼是如何让电波‘飞’起来的？ 电波如何在空气中传播？ 我们就来当一回“电波侦探”，破解这些谜题。 物理观念 能理解电磁波发射的调制原理、三种传播方式（地波、天波、微波）的特点，掌握接收时调谐与检波的作用，建立“信号处理→电磁波传播→信号还原”的完整认知链。 科学思维 能区分调幅与调频的技术差异，分析不同传播方式的适用场景，运用电磁波传播规律解释通信设备的工作逻辑，提升分类辨析与逻辑推理能力。 科学探究 能参与“简易电磁波发射与接收”模拟实验，设计调谐电路参数、观察信号还原现象，分析实验误差原因，培养实验设计与现象分析能力。 科学态度 与责任 认识电磁波通信技术对信息社会的推动作用，了解电磁辐射的合理防护方法，树立科学利用电磁波、兼顾技术发展与安全防护的责任意识。 学习目标 重点难点 重点 掌握电磁波发射的调制、接收的调谐与检波原理及传播特点。 难点 理解调制与检波的技术逻辑，区分不同传播方式的适用场景。 有效发射电磁波的条件和方法 01. 第一：要有足够高的振荡频率。 振荡电路向外界辐射能量的本领，与振荡频率密切相关。频率越高，发射电磁波的本领就越大。 1.减小电容C：增大板间距d，减小正对面积S 2.减小自感系数L 第二：振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。 振荡电路变为成为一条导线 有效发射电磁波的条件和方法 01. 无线电波的发射 天线 地线 实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。无线电波就能由这样的开放电路有效地发射出去。 调制 04. 为了利用电磁波传递信号，例如传递声音、电视图像，就要让高频的电磁波随着被传递的信号而改变。这种用来携带信号的高频电磁波叫作载波。在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制（modulation）。 常用的调制方式 05. 调幅：使高频电流或电压的振幅随信号改变，这种调制叫做调幅，用AM表示。 调频：使高频电流或电压的频率随信号改变的调制方式叫做调频。用FM表示。 调制 中国国际广播电台 EasyFM 91.5MHz FM99.6：中央人民广播电台 中国高速公路交通广播 AM747：中央人民广播电台 娱乐广播 FM106.1：中央人民广播电台 中国之声 无线电波的波段划分 1.地波:沿地球表面空间传播的无线电波。无线电技术中，通常采用地波的形式传播长波、中波和中短波。 二 2.天波:靠大气层中电离层的反射传播的无线电波。短波最适合采用天波传播。 3.空间波:像光束那样沿直线传播的无线电波。这种方式适用于超短波和微波通信。 电磁波的传播 02. 无线电波的接收 03. 接收设备：接收天线 接收原理:电磁感应现象 ，导体遇到电磁波会产生感应电流。 鱼骨天线 卫星接收天线 各种信号 调谐 接收电磁波后首先要从诸多的信号中筛选出自己想要的，这就要设法使我们所需的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。 当接收电路的固有频率跟收到的电磁波的频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫做电谐振。  调谐：使接收电路发生电谐振的过程。 解调处理过程 接收端首先将接收到的微弱信号进行放大，确保信号强度足以进行后续处理。 信号放大 01 通过混频器将信号的频率转换到中频，便于滤波和放大，这是解调前的重要步骤。 频率转换 02 滤波器用于去除信号中的噪声和不需要的频率成分，保证信号质量。 滤波处理 03 解调器将调制的信号还原为原始的视频和音频信号，是接收端的核心处理过程。 解调 04 解调：从高频振荡电流中把音频信号还原出来的过程，是调制的逆过程，也叫检波。 17 光信号 图像电信号 声信号 声音电信号 调制 调制 发射机 电视信号的采集过程与发射 04. 电视信号的主要传播方式 1.无线电传输 2.有线网络传输 3.卫星传输 ：电缆、光缆 信号不受外界干扰 收视质量更好 （有线电视） 电视信号的接收 调谐 接收天线 解调 图像电信号 声音电信号 显示图像 放大器 发出声音 有线传输 光信号 图像电信号 声信号 声音电信号 周期 课堂小结 无线电波的发射 第一：要有足够高的振荡频率。第二：振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。 无线电波的接收 解调：从高频振荡电流中把音频信号还原出来的过程，是调制的逆过程，也叫检波。 电磁波的发射、传播和接收 5G 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制（modulation）。 电磁波的传播 1.浙江·高考真题)有关下列四幅图的描述，正确的是( ) C A.图1中， B.图2中，匀速转动的线圈电动势正在增大 C.图3中，电容器中电场的能量正在增大 D.图4中，增大电容C，调谐频率增大 提升训练 23 【答案】AC 2.（多选）第四代移动通信技术（4G）采用1 880 MHz~2 635 MHz频段的无线电波；现在我国正在全面推行第五代移动通信技术（5G），采用3 300 MHz~5 000 MHz频段的无线电波。未来5G网络的传输速率是4G网络的50~100倍。下列说法正确的是（　　） A．5G信号和4G信号都是电磁波 B．在真空中5G信号比4G信号传播速度大 C．在真空中5G信号比4G信号的波长小 D．5G信号和4G信号在空间产生的磁场的磁感应强度随时间是均匀变化的 提升训练 【答案】B 3.图为手机信号屏蔽器.该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由信道的低端频率向高端扫描.该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，达到屏蔽信号的目的，下列说法正确的是（    ） A．手机信号必须在介质中才能传播 B．由于手机信号屏蔽器的作用，考场内没有电磁波了 C．手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的 D．手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的 提升训练 04. 4.雷达是现代战争重要的军事装备。如图所示，若雷达向飞机发出的电磁波从发射到反射回来的时间为52μs（1μs=10-6s），电磁波的传播速度等于光速，此时飞机与雷达的距离为      m。（光的速度是3×108m/s） 【答案】7800 提升训练 【解析】电磁波的速度为 电磁波从射出到返回的时间为 由此可知，电磁波经过的路程为 电磁波走过的路程为飞机与雷达之间距离的二倍，因此飞机与雷达间的距离为   提升训练 5.某同学自己绕制天线线圈，制作一个最简单的收音机，用来收听中波的无线电广播。他发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。为了收到这个电台，他应该增加还是减少线圈的匝数？说明理由。 解析:频率较高的电台接收不到，是因为收音机调谐电路的固有频率达不到接收信号的频率，不能产生电谐振，这就需要增加电路的固有频率。由 .可知，要增加 f 则应减小L,故应减少线圈匝数。 提升训练 6.要有效地发送低频电信号，必须把低频电信号附加在高频载波上，这个过程在电磁波的发射过程中叫做（　　） A、调谐　　　B、解调 C、调制　　　D、检波 C 解析:电信号加在载波上，称为调制，C正确，调谐、解调和检波是在电磁波接收过程中发生的。 提升训练 7.调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率电台发出的电信号.要收到该电台的信号，应采用哪些方法( ) A.增强调谐电路中线圈的匝数 B.加大电源电压 C.减少调谐电路中线圈的匝数 D.减小电源电压 C 动片旋入旋出改变的是电容器正对面积，可知达不到要求，要提高频率，需减少匝数，进而使L减小 提升训练 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.49 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.73 $