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

该高中物理教学设计聚焦“无线电波的发射和接收”，核心涵盖有效发射条件、调制技术及调谐原理。通过闭合LC振荡电路辐射低效问题导入，衔接电磁振荡与电磁波知识，以示意图和提问搭建学习支架，引导学生探究开放电路演变与信号传输逻辑。 此资料特色在于融合物理观念、科学思维与科学态度，采用分步图解分析电路演变，波形对比区分调幅调频，结合收音机实物与动态短视频辅助教学。通过小组讨论梳理通信流程，培养模型建构与科研品格，助力学生建立完整通信认知，为教师提供实用教学策略与反思改进方向。

教学设计 课程名称 无线电波的发射和接收 选用教材 高中物理人教版选修二 教学章节 第四章第三节 授课对象 高二学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课承接电磁振荡、电磁波基础内容，开篇对比普通闭合 LC 振荡电路，提出辐射效率低的问题，引出有效发射电磁波的两个条件；第一部分展示电路由闭合逐步改造为开放天线的演变过程，说明天线、地线组成开放电路才能把电磁场分散到空间；第二部分讲解调制技术，区分载波、信号、调幅波、调频波，解释调制是为了搭载声音图像低频信号；第三部分介绍无线电波接收原理，依靠 LC 可调电路实现电谐振调谐，选出特定频率电台信号；整体遵循 “闭合电路辐射短板提问→开放天线发射电路→调制搭载信号→调谐选台接收” 逻辑链条，完整覆盖无线通信发射、接收全流程，是手机、广播、电视通信设备底层应用原理。 二、学情分析 1. 知识基础 学生已经掌握 LC 电磁振荡、法拉第电磁感应（变化磁场生电场）、电容器充电产生变化电场；知道感应电场为闭合涡旋电场；但学生只了解磁场能生电场，不知道变化电场同样能激发磁场，无法理解电场与磁场可以脱离导线、线圈在空间交替激发、自主传播；不清楚电磁波立体正交结构，不了解麦克斯韦统一电磁、赫兹验证电磁波的科学历史脉络。 2. 能力基础 学生具备单一电磁现象定性分析能力，但双向互生电磁场的循环推导能力薄弱；从二维示意图抽象三维电磁波传播模型的空间建模能力不足；串联法拉第电磁感应、LC 振荡、电磁波验证实验形成完整理论链条的综合归纳能力零散。 3. 思维基础 学生思维局限于导线、铁芯内的电磁场，缺少无介质空间自生自衍电磁场的场论思维；容易混淆 “恒定场、均匀变化场、周期性振荡场” 激发的场的区别；难以建立电场、磁场互相激发、交替向外传播形成波的动态循环模型，无法理解电磁统一理论的跨时代科学价值。 三、教学目标 1. 物理观念 掌握有效发射电磁波的两个条件，理解开放天线电路辐射原理；认识调制的意义，区分调幅、调频两种调制方式；理解接收端电谐振、调谐原理，建立无线电发射与接收完整通信物理观念。 2. 科学思维 依托闭合 LC 电路实物示意图形成辐射短板探究具象思维；借助闭合转开放电路演变示意图形成天线辐射机理分析思维；利用四类电磁波波形对比图形成调制方式图像区分思维；结合可调 LC 调谐电路图形成选台谐振建模思维，培养电路演变拆解、波形图像识别、通信流程闭环梳理、工程应用建模的综合科学思维。 3. 科学探究 对比闭合 LC 电路辐射缺陷，推导有效发射条件；分步观察电路改造为开放天线的全过程；对照波形区分载波、调幅、调频；分析可调 LC 电路调谐选台原理，完整经历 “闭合电路辐射缺陷提问→开放天线发射电路分析→调制波形对比探究→调谐接收电路拆解” 探究流程。 4. 科学态度与责任 通过广播、电视、手机无线通信日常实例，养成依托 LC 电路辐射缺陷提出工程优化问题、分步拆解电路改造过程、借助波形图区分调制类型、梳理完整无线通信流程的求真科研品格；天线、调制解调、调谐电路是无线通信核心基础模块，我国 5G 基站、手机射频芯片全部实现自主研发，认识无线电波通信技术支撑数字信息产业，树立学好电磁通信知识助力国产无线射频元器件自主研发的责任意识。 四、教学重难点 重点 有效发射电磁波的两个条件，开放天线、地线组成的开放电路 调制的作用，调幅、调频波形区分 接收电路电谐振，LC 可调电路调谐选台原理 难点 理解为什么低频声音图像信号不能直接发射，必须依靠载波调制 区分发射端调制、接收端调谐两种不同电路功能 完整梳理从电台发射到收音机接收的全流程逻辑 五、教学方法 情境导入法：闭合 LC 振荡电路示意图，提出辐射效率低的现实问题； 分步图解分析法：闭合转开放电路演变示意图讲解天线辐射原理； 波形对比分析法：载波、信号、调幅、调频波形图区分调制方式； 电路图解分析法：可调 LC 调谐电路图分析电谐振选台； 小组合作讨论法：合作梳理无线通信完整发射接收流程； 生活实例拓展法：收音机、手机、电视无线通信拓展应用。 六、教学资源 人教版选择性必修第二册课本；闭合 LC 振荡电路示意图、闭合转开放电路演变示意图、电磁波四类调制波形图、LC 可调调谐电路图；可变电容器、电感线圈、示波器、收音机实物；多媒体课件、黑板、直尺、通信流程梳理思考题。 七、教学设计 教学环节 教师活动 学生活动 闭合 LC 电路情境导入，抛出高效辐射电磁波核心问题 · 展示闭合 LC 振荡电路示意图 · 提出教材开篇问题：普通 LC 电路电场集中在电容、磁场集中在线圈，向外辐射能量极少，怎样才能有效发射电磁波？给学生两分钟同桌交流，结合电磁波传播知识自主猜想优化方案。 · 告知学生本节课先学习有效发射电磁波的两个条件，分析由闭合电路改造为开放天线的过程；再讲解调制技术，区分调幅、调频；最后分析收音机接收端 LC 调谐选台电路，梳理完整无线通信流程。 · 递进抛出导学思考题 1：人说话的低频声波电信号，能不能直接通过天线远距离发射？预留调制环节验证猜想。 观看闭合 LC 振荡电路示意图，结合电磁振荡、电磁波知识交流提升辐射效率的猜想；回顾 LC 振荡、电磁波传播相关内容；抄写课题《无线电波的发射和接收》，带着 “怎样把电磁场分散到空间、低频信号如何远距离传输” 的疑问进入新课学习。 开放天线发射电路、调制技术探究 · 展示闭合转开放电路演变示意图 · 分步讲解电路改造逻辑：逐步拉开极板、拉长导线，最终形成天线与地线组成的完全开放电路；总结有效发射电磁波两大条件：高频振荡、电场磁场充分分散到广阔空间。 · 展示电磁波四类调制波形图 · 依次讲解载波、音频信号、调幅波、调频波；说明低频信号无法远距离辐射，需要搭载高频载波向外发射，这个搭载过程叫调制；对比调幅（振幅随信号变化）、调频（频率随信号变化）波形差异。 · 出示配套思考讨论题：广播电台使用调幅还是调频？两种调制方式分别有什么优势？带领学生对照波形完整作答。 · 组织三分钟四人小组讨论：天线、地线在开放电路中各自起到什么作用？每组推选代表从分散电场、磁场角度完整说明。 观看闭合转开放电路演变示意图，记录电路逐步开放、场向外扩散的过程；观看四类调制波形图，在草稿纸上标注载波、信号、调幅、调频波形特征；独立完成广播调制方式判断思考题；小组讨论天线与地线功能，听完讲评建立无线发射完整定性认知。 调谐接收电路、课堂总结、分层课后任务 · 展示 LC 可调调谐电路图 · 讲解接收原理：天线捕捉空间所有频率电磁波，改变可变电容调整 LC 电路固有频率，与目标电台频率一致时发生电谐振，选出单一电台信号，该过程称为调谐。 · 整合四张配图梳理课堂主线：闭合 LC 振荡电路示意图抛出辐射低效问题→闭合转开放电路演变示意图讲解开放天线发射条件→四类调制波形图分析载波与调制技术→LC 可调调谐电路图拆解接收选台原理，完整覆盖情境提问、发射电路、调制技术、接收电路四层核心内容。 · 按照课本行文梳理全课脉络：闭合 LC 电路辐射短板导入提问→借助演变示意图讲解开放天线，总结有效发射两个条件→波形图对比讲解调制，区分调幅、调频→可调 LC 电路图分析接收端电谐振调谐原理，黑板同步思维导图，标记开放发射条件、调制、调谐三大核心知识点。 · 分层布置贴合课本的课后任务：基础任务整理有效发射电磁波两个条件、调谐原理，完成 2 道调制类型判断题；拓展任务拆解废旧收音机外壳，观察内部可变电容与线圈，下节课课堂分享。 观看 LC 可调调谐电路图，记录可变电容改变固有频率、电谐振选台完整过程；两人一组复述 “电台发射 — 空间传播 — 收音机调谐接收” 完整通信链条；小组合作对比调幅、调频波形差异；整合本节课四张图文知识点，容易混淆调制与调谐功能、低频信号能否直接发射、开放电路作用三类高频易错点；记录分层课后作业要求，规划习题书写、收音机拆解拓展任务。 课堂收尾 · 回扣开篇闭合 LC 振荡电路示意图完整总结：高效发射电磁波需要高频振荡、开放天线电路，天线地线将电磁场分散到广阔空间；低频声音图像信号无法直接发射，依靠调制搭载高频载波传播；接收端依靠可调 LC 电路发生电谐振调谐，选出特定频率电台信号；调制、天线发射、调谐接收共同构成完整无线通信系统，完成电磁振荡、电磁波、无线电通信完整知识闭环。 回顾开放发射条件、调制分类、调谐选台原理全部知识点，整理电路演变、波形对比、调谐电路分析笔记，规划课后任务完成顺序。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托闭合 LC 振荡电路示意图、闭合转开放电路演变示意图、电磁波四类调制波形图、LC 可调调谐电路图四组素材开展辐射短板情境导入、开放天线电路分步拆解、调制波形对比区分、调谐接收电路分析、日常无线通信实例拓展教学，培养学生依托普通 LC 电路辐射缺陷提出工程优化问题、分步拆解电路开放改造流程、借助波形图像区分两种调制方式、梳理完整无线通信收发闭环的求真科研品格；天线、调制解调、LC 调谐电路是广播、电视、手机、5G 基站的核心底层电路模块，我国实现无线通信射频芯片、基站天线全产业链自主研发，支撑全国移动通信与数字媒体产业发展，让学生认识无线电发射接收理论事关国家信息通信产业发展，引导学生扎实掌握开放发射条件、调制、调谐相关知识，树立依托电磁通信理论助力国产无线射频元器件、通信芯片自主研发的责任意识。 十、教学反思和修改 教学反思：本节课使用四张教材配图完成闭合电路辐射导入、开放天线电路讲解、调制波形对比、调谐接收电路分析全流程教学，但学生普遍存在三类典型认知误区：一是误以为低频音频信号可以直接远距离发射；二是混淆发射端 “调制” 和接收端 “调谐” 的功能；三是不清楚地线和天线共同组成开放电路，忽略地线的作用。小组讨论时部分学生不能完整梳理从信号发射到收音机选台的完整通信流程。 修改措施：课前印制调制与调谐功能区分、发射条件填空预习学案；播放收音机调台、天线辐射动态短视频；延长四人一组调制波形对比、完整通信流程梳理讨论时长，强化低频信号发射限制、调制调谐功能区分、开放天线地线作用三类专项训练；增加调制类型判断、通信流程排序随堂小题，课堂即时纠错。 学科网（北京）股份有限公司 $