3. 电磁波的发射和接收（导学案）物理人教版选择性必修第二册

3．电磁波的发射和接收导学案 1. 物理观念：理解电磁波有效发射的条件、调制（调幅、调频）、调谐、解调（检波）、电谐振的概念，了解无线电波的波长范围及三种传播方式，建立电磁波发射与接收的完整认知。 2. 科学思维：通过类比“高铁运货”理解调制与解调过程，类比共振理解电谐振，提升模型构建与推理能力，能梳理电磁波“发射—传播—接收”的逻辑链条。 3. 科学探究：通过观察调幅波实验、分析示波器波形，培养实验观察与数据分析能力；小组讨论探究振荡电路改进、无线电波传播差异等问题，体验科学探究流程。 4. 科学态度与责任：认识电磁波技术对通信的推动作用，了解飞机禁用手机等常识，树立安全使用电磁波的意识，体会物理知识服务生活的价值。 1. 电磁波有效发射的两个条件，调制的含义及调幅、调频两种方式。 2. 无线电波的三种传播方式及应用场景，调谐、解调的原理。 3. 电谐振的概念及其在调谐过程中的作用。 4. 调制与解调的本质区别，调幅与调频的技术差异。 5. 电谐振的抽象理解，调谐电路如何通过改变固有频率实现选台。 6. 电磁波发射与接收的完整流程及各环节的逻辑关联。 （一）知识回顾 1. 电磁振荡电路中，电场主要集中在______，磁场主要集中在______，辐射电磁波的能力 。 2. 机械振动中的共振是指______。 3. 麦克斯韦电磁场理论的核心观点是______。 （二）预习新知 1. 有效地发射电磁波的两个条件是______和______。 2. 把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上的过程叫做______，分为______和______两种方式，前者是使高频振荡电流的______随调制信号变化，后者是使______随调制信号变化。 3. 无线电波的传播方式有______、______和______三种，中长波主要靠______传播，短波主要靠______传播，微波主要靠______传播。 4. 当接收电路的固有频率与接收到的电磁波频率相同时，接收电路中振荡电流最强，这种现象叫做______，实现这一现象的过程叫做______。 5. 从高频振荡电流中“检”出调制信号的过程叫做______，也叫______，是______的逆过程。 （三）预习疑问 1. 为什么低频信号不能直接发射，必须进行调制？ 2. 调幅和调频的传播效果有何差异，对应的应用场景为何不同？ （一）电磁波的有效发射 1. 思考：普通LC振荡电路辐射电磁波能力弱的原因是什么？ 2. 探究：如何改进振荡电路实现有效发射？ 3. 实际应用中的开放电路由______和______组成，前者接高空导线，后者接地，形成敞开的电容器。 振荡器产生的高频振荡电流通过______作用耦合到开放电路，激发无线电波向外发射。 4. 类比理解：用“高铁运货”类比调制过程，“高铁”对应______，“货物”对应______，“装货”对应______。 （二）无线电波的传播 1. 思考：不同频率的无线电波传播方式为何不同？ 2. 填表对比： 传播方式 适用波段 传播特点 典型应用 地波 ______ 沿地面传播，稳定可靠，能量损耗随频率升高而增大 ______ 天波 ______ 依靠电离层反射传播，传播距离远，受太阳辐射影响大 ______ 空间波 ______ 沿直线传播，能量损耗小，信号稳定 ______ 3. 讨论：为什么收音机夜晚收到的电台比白天多？ （三）电磁波的接收 1. 思考：空间中存在多种频率的电磁波，如何筛选出目标信号？ 2. 探究：收音机的调台旋钮是如何实现选台的？ 3. 接收电路由______和______组成，用于接收空间中的电磁波。 调谐电路接收到的是______的高频振荡电流，需通过______提取出低频调制信号。 检波电路常利用晶体二极管的______特性，过滤高频成分，保留低频信号。 4实验观察：观察示波器显示的调幅波波形，对比调制前的高频等幅波形与调制后的调幅波形，描述波形差异。 （四）流程 1. 画出电磁波发射与接收的流程图： ______→调制→开放电路发射→无线电波传播→调谐（电谐振）→解调→______→信号重现 2. 思考：各环节的核心作用是什么？ （五）课堂小结 1. 要有效发射低频电信号，需将其附加在高频载波上，该过程称为（ ） A. 调谐 B. 解调 C. 调制 D. 检波 2. 转换电视频道选择节目，本质是调节接收电路的（ ） A. 振幅 B. 频率 C. 相位 D. 功率 3. 下列关于无线电波传播的说法正确的是（ ） A. 短波主要靠地波传播 B. 微波主要靠天波传播 C. 中波可通过地波和天波传播 D. 空间波传播距离不受限制 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3．电磁波的发射和接收 1. 物理观念：理解电磁波有效发射的条件、调制（调幅、调频）、调谐、解调（检波）、电谐振的概念，了解无线电波的波长范围及三种传播方式，建立电磁波发射与接收的完整认知。 2. 科学思维：通过类比“高铁运货”理解调制与解调过程，类比共振理解电谐振，提升模型构建与推理能力，能梳理电磁波“发射—传播—接收”的逻辑链条。 3. 科学探究：通过观察调幅波实验、分析示波器波形，培养实验观察与数据分析能力；小组讨论探究振荡电路改进、无线电波传播差异等问题，体验科学探究流程。 4. 科学态度与责任：认识电磁波技术对通信的推动作用，了解飞机禁用手机等常识，树立安全使用电磁波的意识，体会物理知识服务生活的价值。 1. 电磁波有效发射的两个条件，调制的含义及调幅、调频两种方式。 2. 无线电波的三种传播方式及应用场景，调谐、解调的原理。 3. 电谐振的概念及其在调谐过程中的作用。 4. 调制与解调的本质区别，调幅与调频的技术差异。 5. 电谐振的抽象理解，调谐电路如何通过改变固有频率实现选台。 6. 电磁波发射与接收的完整流程及各环节的逻辑关联。 （一）知识回顾 1. 电磁振荡电路中，电场主要集中在______（电容器极板之间），磁场主要集中在______（线圈内部），辐射电磁波的能力 （较弱）。 2. 机械振动中的共振是指______（当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振动幅度最大的现象）。 3. 麦克斯韦电磁场理论的核心观点是______（变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场）。 （二）预习新知 1. 有效地发射电磁波的两个条件是______和______（足够高的振荡频率；电磁场分散到尽可能大的空间）。 2. 把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上的过程叫做______（调制），分为______（调幅）和______（调频）两种方式，前者是使高频振荡电流的______随调制信号变化，后者是使______随调制信号变化（振幅；频率）。 3. 无线电波的传播方式有______、______和______三种（地波；天波；空间波），中长波主要靠______传播，短波主要靠______传播，微波主要靠______传播（地波；天波；空间波）。 4. 当接收电路的固有频率与接收到的电磁波频率相同时，接收电路中振荡电流最强，这种现象叫做______（电谐振），实现这一现象的过程叫做______（调谐）。 5. 从高频振荡电流中“检”出调制信号的过程叫做______（解调），也叫______（检波），是______的逆过程（调制）。 （三）预习疑问 1. 为什么低频信号不能直接发射，必须进行调制？ 2. 调幅和调频的传播效果有何差异，对应的应用场景为何不同？ （一）电磁波的有效发射 1. 思考：普通LC振荡电路辐射电磁波能力弱的原因是什么？ （电场和磁场集中在元件内部，能量难以向外辐射） 2. 探究：如何改进振荡电路实现有效发射？ （将LC振荡电路改造为开放电路，增大极板间距、减少线圈匝数，使电磁场分散到更大空间） 3. 实际应用中的开放电路由______和______组成，前者接高空导线，后者接地，形成敞开的电容器（天线；地线）。 振荡器产生的高频振荡电流通过______作用耦合到开放电路，激发无线电波向外发射（互感）。 4. 类比理解：用“高铁运货”类比调制过程，“高铁”对应______，“货物”对应______，“装货”对应______（高频等幅振荡电流/载波；要传递的信号/调制信号；调制）。 （二）无线电波的传播 1. 思考：不同频率的无线电波传播方式为何不同？ （波长不同，衍射能力、电离层反射能力存在差异） 2. 填表对比： 传播方式 适用波段 传播特点 典型应用 地波 ______（中长波） 沿地面传播，稳定可靠，能量损耗随频率升高而增大 ______（超远程通信、导航） 天波 ______（短波） 依靠电离层反射传播，传播距离远，受太阳辐射影响大 ______（短波广播） 空间波 ______（微波） 沿直线传播，能量损耗小，信号稳定 ______（电视、雷达、卫星通信） 3. 讨论：为什么收音机夜晚收到的电台比白天多？ （夜晚电离层厚度增加，对短波的反射能力增强，能接收到更远距离的电台信号） （三）电磁波的接收 1. 思考：空间中存在多种频率的电磁波，如何筛选出目标信号？ （通过调谐使接收电路与目标电磁波发生电谐振） 2. 探究：收音机的调台旋钮是如何实现选台的？ （调台旋钮连接可变电容器，调节电容可改变接收电路的固有频率，使电路与目标电台电磁波频率发生电谐振，从而选出该电台信号） 3. 接收电路由______和______组成，用于接收空间中的电磁波（天线；地线）。 调谐电路接收到的是______的高频振荡电流，需通过______提取出低频调制信号（经过调制；解调/检波）。 检波电路常利用晶体二极管的______特性，过滤高频成分，保留低频信号（单向导电性）。 4实验观察：观察示波器显示的调幅波波形，对比调制前的高频等幅波形与调制后的调幅波形，描述波形差异。 （调制后高频波的振幅随低频信号规律变化）。 （四）流程 1. 画出电磁波发射与接收的流程图： ______→调制→开放电路发射→无线电波传播→调谐（电谐振）→解调→______→信号重现（低频信号；信号放大） 2. 思考：各环节的核心作用是什么？ （调制：加载信号；调谐：筛选信号；解调：还原信号） （五）课堂小结 1. 要有效发射低频电信号，需将其附加在高频载波上，该过程称为（ ） A. 调谐 B. 解调 C. 调制 D. 检波 答案：C。 解析：调制是将低频信号加载到高频载波的过程，C正确。 2. 转换电视频道选择节目，本质是调节接收电路的（ ） A. 振幅 B. 频率 C. 相位 D. 功率 答案：B。 解析：选台过程即调谐，通过改变接收电路固有频率，使其与目标频道电磁波频率产生电谐振，B正确。 3. 下列关于无线电波传播的说法正确的是（ ） A. 短波主要靠地波传播 B. 微波主要靠天波传播 C. 中波可通过地波和天波传播 D. 空间波传播距离不受限制 答案：C。 解析：短波主要靠天波传播，A错误；微波主要靠空间波传播，B错误；中波可通过地波和天波传播，C正确；空间波沿直线传播，受地球曲率限制，传播距离较短，D错误。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $