4.3 无线电波的发射和接收 教学设计 -2025--2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

4.3 无线电波的发射和接收

一、教学目标

1.物理观念

知道有效发射电磁波的两个条件：足够高的振荡频率、采用开放电路。

了解调制、调幅、调频、调谐、电谐振、解调等核心概念，理解无线电波发射与接收的全过程。

知道电视广播信号的发射、传输与接收的基本方式。

2.科学思维

通过对比开放电路与闭合 LC 电路，理解有效辐射电磁波的物理原理。

通过对比调幅与调频，体会不同信号传输方式的特点。

类比机械共振理解电谐振，建立物理模型思维。

3.科学探究

能根据发射和接收流程，说明各环节器材与技术的作用。

能简单分析无线电通信中信号加载、传输、选台、还原的过程。

4.科学态度与责任

了解无线电技术在通信、广播、电视中的广泛应用，体会物理对现代科技的推动作用。

认识人类在信息传递中利用物理规律的智慧，激发科技探索兴趣。

二、教学重难点

（一）教学重点

1.有效发射电磁波的两个条件。

2.调制、调谐、解调的作用与意义。

3.电谐振与调谐在选台中的应用。

（二）教学难点

1.理解开放电路为什么能有效辐射电磁波。

2.调制的必要性：为什么低频信号不能直接发射。

3.电谐振的物理机制与调谐的工作过程。

三、教学过程

（一）导入新课

教师展示普通的LC 振荡电路图片。

提问：在普通的LC 振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，

磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能主要是在电路内互相转化，辐射出去的能量很少，怎样才能有效地发射电磁波呢？我们又是怎样从无数电磁波中选出想听的电台的？

学生思考并回答问题，通过讨论自然引入课题，激发探究兴趣。

（二）新课讲授

一、无线电波的发射

教师提问：

问题1： 为什么普通的LC振荡电路不能有效发射电磁波？

问题2： 将电容器极板拉开、减小正对面积，对电场和磁场的分布有什么影响？

问题3： 开放电路为什么能更有效地辐射电磁波？

问题4： 为什么要用高频电磁波作为载波来传递声音等信号？

问题5： 调幅和调频两种调制方式在原理上有何不同？

（1）有效发射电磁波的两个条件

普通 LC 电路电场、磁场集中，辐射能量极少。

有效发射条件一：要有足够高的振荡频率，频率越高，辐射本领越强。

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。

引导学生归纳：提高频率的方法：减小电容 C（增大板间距、减小正对面积）、减小自感 L。

有效发射条件二：采用开放电路，把电场和磁场分散到尽可能大的空间。

教师展示闭合 LC 电路与开放电路对比图：

讲解：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。

学生观察电路变化，回答总结开放电路与高频的作用。

提问：如何改造普通的 LC 振荡电路，增大其频率并使它有效地发射电磁波呢？

学生回答：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。

 3.如何利用无线电波传递各种信号

提问：声音、图像是低频信号，不能直接远距离发射，怎么办？

学生回答，教师总结：

① 载波：用来携带信号的高频电磁波。

② 调制：让载波随信号改变的技术。

③ 调幅（AM）：高频载波的振幅随信号强弱变化。

④ 调频（FM）：高频载波的频率随信号强弱变化。

教师展示调幅波与调频波波形图，播放调制过程动画。

总结发射流程——以音频信号为例：

二、无线电波的接收

教师提问：

问题1： 为什么收音机天线能接收到空中的电磁波？
问题2： 众多电台同时发射信号，收音机如何只选出我们想听的那一个？
问题3： 当接收电路的频率与某电磁波频率相同时，为什么感应电流会更强？
问题4： 接收到的高频电流是否可以直接驱动扬声器发声？
问题5： 如何从高频电流中还原出原始的声音信号？

教师讲解：