4. 无线电波的发射、传播与接收 5. 无线电波与移动互联网-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

本讲义聚焦无线电波的发射、传播与接收及移动互联网应用，系统梳理发射条件（开放电路、高频）、调制方式（调幅、调频），传播途径（地波、天波、直线传播），接收原理（调谐、解调），构建从原理到应用的完整知识支架。 通过情境导入（马可尼发明、电视塔问题）激发兴趣，实验演示（感应圈铝管实验）促进科学探究，类比（货物运输理解调制）和流程图培养科学思维，联系手机通信、Wi-Fi等生活实例深化物理观念，课中辅助教学互动，课后助力学生回顾强化，弥补知识盲点。

4．无线电波的发射、传播与接收 5．无线电波与移动互联网 【素养目标】　1.理解发射无线电波的两个条件。　2.通过自主阅读、小组讨论、教师讲解和实验演示，理解无线电波发射和接收的过程，能画出其流程图。　3.通过类比共振现象，理解电谐振的概念，知道收音机调谐电路的构造及原理。　4.了解无线电波在移动互联网中的应用。 知识点一　无线电波的发射 【情境导入】　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？ 提示：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。 【教材梳理】 (阅读教材P96－P97完成下列填空) 1．要有效地发射无线电波，必须具有两个条件 (1)振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放空间中，才能有效地把电磁场的能量传播出去。 (2)要有足够高的振荡频率。频率越高，振荡电路向外发射电磁波的本领越强。 2．无线电发射技术 (1)载波：用来“运载”信号的高频等幅波。 (2)调制：把传递的信号“加”到载波上的过程。 学生用书第120页 (3)调制的分类 调幅：使高频振荡的振幅随信号而变的调制方法。 调频：使高频振荡的频率随信号而变的调制方法。 【师生互动】　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。 任务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，能看到什么现象？为什么？ 任务2.当把感应圈两极上的铝管拆掉后，把手柄靠近感应圈，能看到什么现象？为什么？ 提示：任务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。 任务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。 (多选)如图甲为无线电波实际发射过程的示意图，如图乙、丙、丁为发射过程产生的电流图像，关于这三种图像，下列说法中正确的是 (　　) A．图乙为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流 B．图丙为人对着话筒说话时产生的低频信号 C．图丁表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变 D．图丁表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变 答案：ABC 解析：由高频振荡器产生的高频振荡电流如题图乙所示，选项A正确；题图丙为人对着话筒说话时产生的低频信号，选项B正确；题图丁的调制方法是调幅，可以使载波的振幅随信号的强弱而变，选项C正确，D错误。 1．对开放电路的认识 要有效发射电磁波，电磁波的频率必须足够大，而且要采用开放电路。采用开放电路，使振荡电路的电磁场必须尽可能地分布到较大的空间。天线和地线可组成开放电路。　　 2．电磁波的发射与调制 在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制。调制的装置如图a所示。 (1)调幅：使高频振荡的振幅随信号而改变叫作调幅。调幅示意图如图b所示。 甲：声音信号的波形。乙：高频等幅振荡电流的波形。丙：经过调幅的高频振荡电流的波形。 (2)调频：使高频振荡的频率随信号而改变叫作调频。调频的示意图如图c所示。 甲：声音信号的波形。乙：高频等幅振荡电流的波形。丙：经过调频的高频振荡电流的波形。 一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，都采用调幅波；电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波。低频信号类比成货物，高频信号类比成运载工具，调制的过程类比成将货物装载到运载工具上。 (3)电磁波的发射示意图如图d所示。 针对练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 答案：B 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，由f＝可知，可减小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，可采用增大极板间距离、减小极板正对面积、减小相对介电常数的方法，故B正确。 学生用书第121页 针对练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．调制器可以把低频信号的信息加载到高频电磁波的振幅上去 C．调制器可以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 解析：调制器的作用是把低频信号加载到高频电磁波上去，A正确，D错误；如果高频电磁波的振幅随低频信号的变化而变化则是调幅，B正确；如果高频电磁波的频率随低频信号的变化而变化则是调频，C正确。 知识点二　无线电波的传播和接收 【情境导入】　收音机能接收到电台发射的信号，你知道这些信号是通过什么方式传播的吗？ 提示：地波传播 【教材梳理】 (阅读教材P97－P99完成下列填空) 1．无线电波的传播 (1)地波：沿地球表面空间传播的无线电波。长波、中波、和中短波可用地波传播。 (2)天波：依靠电离层的反射来传播的无线电波。短波最适宜以天波的形式传播。 (3)直线传播：沿直线传播的波。微波是沿直线传播的。 2．无线电波的接收 (1)接收原理：电磁波在空间传播中遇到导体时，会在导体里感应出振荡电流。 (2)电谐振：当振荡电路的固有频率与传播来的电磁波的频率相等时，电路中激起的感应电流最强的现象。 (3)调谐：使接收电路产生电谐振的过程。 【师生互动】　如图所示，我们调节旋钮改变的是什么？调节的目的又是什么？ 提示：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固有频率，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。 如图为电视接收过程示意图，其工作过程顺序正确的是 (　　) A．解调——放大——调谐——显示 B．调谐——放大——解调——显示 C．调谐——解调——放大——显示 D．放大——调谐——解调——显示 答案：C 解析：电磁波的接收过程是调谐——解调——放大——显示，故C正确。 1．无线电波的接收原理 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。 针对练1.(多选)关于无线电波的传播，下列说法正确的是(　　) A．发射出去的电磁波，可以传到无限远处 B．无线电波遇到导体，就可以在导体中激起同频率的振荡电流 C．波长越短的电磁波，越接近直线传播 D．移动电话是利用无线电波进行通信的 答案：BCD 解析：无线电波在传播过程中，遇到障碍物就会被吸收一部分，遇到导体，会在导体内产生感应电流(同频率的振荡电流)，故选项A错误，B正确；波长越短的电磁波，传播方式越接近直线传播，移动电话发射或接收的电磁波属于无线电波的高频段，故选项C、D正确。 针对练2.收音机中的调谐电路线圈的自感系数为L，要想接收波长是λ的电台信号，应把调谐电路中电容器的电容调至(c为光速)(　　) A． B． C． D． 答案：D 解析：电台信号的频率f＝，则＝，解得C＝，D正确。 学生用书第122页 知识点三　无线电波与移动互联网 【情境导入】　随着通信技术的不断发展，手机成为人们通信、上网最便捷的方式，你知道手机是通过什么媒介来传递信息的吗？ 提示：无线电波。 【教材梳理】 (阅读教材P102－P106完成下列填空) 1．要让手机与其他网络终端实现信息传递，就需要借助大型的固定无线电台来转接，这样固定的无线电台就是基站。 2．智能手机、平板电脑和个人计算机处理的信号都是用幅度恒定的脉冲电压来表示的数字信号，它包含二进制数据。 【师生互动】　移动通信的过程如图所示。思考问题： 任务1.两个人在同一地点用手机通话时，信号是直接相互传播的吗？ 任务2.信号采用哪种方式进行传播的？ 提示：任务1.不是。两个人在同一地点用手机通话时，信号也要通过附近的基站传到总机，总机对信号处理后再传给基站发射出来，由另一部手机接收。不过此时两部手机共用一个基站。 任务2.移动通信中的电磁波信号采用直线传播的方式，所以要建设许多的基站。 (多选)(2024·浙江宁波期末)如图所示，蓝牙设备和Wi­Fi已经广泛应用于我们的日常生活中。由于Wi­Fi和蓝牙设备都在全球通用频段2.4 GHz上工作，因此它们共存时会相互干扰，影响数据传输。为缓解上述干扰，目前不少路由器的Wi­Fi采用双频段模式，即同时工作在2.4 GHz和5 GHz的模式下，其中2.4 GHz信号在空气或障碍物中传播时衰减小，而5 GHz信号更加高速且稳定。下列说法正确的是(　　) A．2.4 GHz信号与5 GHz信号仍然可能产生干涉 B．2.4 GHz信号比5 GHz信号的衍射能力更强 C．5 GHz信号在空气中的传播速度大于2.4 GHz信号在空气中的传播速度 D．Wi­Fi和蓝牙设备均是利用电磁波来传递信息的 答案：BD 解析：2.4 GHz信号与5 GHz信号的频率不同，不可能产生干涉，选项A错误；5 GHz信号与2.4 GHz信号都是电磁波，它们在空气中的传播速度约等于光速，均为3×108 m/s，选项C错误，D正确；由λ＝可知，2.4 GHz信号的波长比5 GHz信号的更长，则2.4 GHz信号的衍射能力更强，选项B正确。 针对练．(2024·辽宁沈阳期末)网络信号的稳定传输通常需要用到光纤和Wi­Fi无线路由器，如图所示，下列表述正确的是(　　) A．光纤通信利用光纤来传输包含信息的电流信号 B．光纤通信利用光的全反射原理传输包含信息的光信号 C．Wi­Fi无线路由器发射包含信息的超声波信号 D．Wi­Fi无线信号可以绕过障碍物传播利用了波的干涉原理 答案：B 解析：光纤通信利用光的全反射原理传输包含信息的光信号，故A错误，B正确；Wi­Fi无线路由器发射包含信息的电磁波信号，故C错误；Wi­Fi无线信号可以绕过障碍物传播利用了波的衍射原理，故D错误。 学生用书第123页 1．(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的波长不变 D．经过调制后的电磁波在空间传播的波长改变 答案：AD 解析：调制是把要发射的信号“加”到高频等幅电磁波上去，频率越高，向外辐射能量的本领越强，传播信息能力越强，A正确；电磁波在空气中以接近光速传播，B错误；由v＝λf可知波长与波速和传播频率有关，C错误，D正确。 2．关于电磁波的发射和接收，下列说法正确的是(　　) A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，振荡电路的频率越低越好 B．使高频振荡信号振幅随发射信号强弱而改变叫作调频 C.当接收电路的固有频率与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弱 D．要使电视机的屏上有图像，必须要有解调过程 答案：D 解析：为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，振荡电路的频率越高越好，必须是开放电路，选项A错误；在电磁波发射技术中，使高频振荡信号振幅随发射信号的强弱而改变叫作调幅，选项B错误；当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同时，发生电谐振，接收电路中产生的振荡电流最强，选项C错误；将信号从高频电磁波上分离出来的过程称为解调，又称为检波，所以要使电视机的屏上有图像，必须要有解调过程，选项D正确。 3．(2024·湖北武汉期中)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.增加谐振线圈的匝数 D．减少谐振线圈的匝数 答案：D 解析：要想接收到电台信号，应增大收音机的频率f，由于f＝，则C与L的乘积越小，f越大。动片旋出，电容器两极板的正对面积S减小，C减小，S调到最小，即C最小时，f还未达到所需的频率，则必须使L减小，即减少谐振线圈的匝数，选项C错误，D正确；频率f与电源电压无关，选项A、B错误。 4．(选自粤教版新教材课后练习)某居住地A位于某山脉的一侧，山脉的另一侧P处建有一无线电波发射站，如图所示。该发射站可发送频率为400 kHz的中波和频率 为400 MHz的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108 m/s。 (1)求该中波和微波的波长。 (2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的？请说明理由。 (3)若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好。为什么？ 答案：(1)750 m　0.75 m　(2)(3)见解析 解析：(1)根据v＝λf可得 中波波长λ1＝ m＝750 m， 微波波长λ2＝ m＝0.75 m。 (2)衍射，因为电磁波绕过了山脉从P处传到A处。 (3)中波接收效果更好，因为波长越大越容易发生衍射。 学科网（北京）股份有限公司 $