4.3 无线电波的发射和接收 教学设计 -2026-2027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”核心知识点，通过收音机调台、手机干扰声的情境导入，自然引出发射与接收技术环节，衔接电磁振荡和电磁波知识，构建“发射—传播—接收”完整技术观念支架。 此资料以核心素养为导向，物理观念上形成发射与接收技术链，科学思维通过开放与闭合电路对比分析辐射原理，科学探究设计调谐方案，结合汽车雷达、水声通信等实例作业，助学生理解技术逻辑，提升教师教学效率与学生应用能力。

教学设计 课程名称 无线电波的发射和接收 教师姓名 授课时长 40分钟 知识点来源 学科：物理　　年级：高二　　教材版本：人教版（2019）选择性必修第二册 课题：第四章　电磁振荡与电磁波　第3节　无线电波的发射和接收 知识点描述 发射的两个条件：要有效地发射电磁波，振荡电路必须满足——①振荡频率足够高；②电路必须开放。把闭合电路变成开放电路，才能使电场和磁场尽量分散到空间中。 天线与地线：由天线和地线组成的开放电路是实际中常用的发射装置，电磁波从天线向周围空间辐射出去。 调制：把要传递的信息加载到高频电磁波上的过程叫作调制。使高频电磁波的振幅随信号改变叫调幅（AM）；使高频电磁波的频率随信号改变叫调频（FM）。 电谐振与调谐：接收电磁波时，调节接收电路的电容或电感，使它的固有频率与要接收的电磁波频率相同，电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振；能产生电谐振的电路叫调谐电路。 解调：从接收到的高频振荡中“取出”我们所需要的信息的过程叫作解调（检波）。无线电广播、电视、移动通信、雷达等都建立在发射与接收技术的基础之上。 教学目标（指向核心素养） 一、物理观念 1.知道无线电波发射的两个条件和调制的作用，理解“把信号加载到高频电磁波上”的技术思想。 2.知道电谐振与调谐电路的作用，理解接收电磁波的基本过程，形成“发射—传播—接收”的完整技术观念。 二、科学思维 1.能比较开放电路与闭合电路的差异，分析“为什么要采用开放电路”，发展比较与推理的能力。 2.能从调谐电路的固有频率出发分析选台原理，体会“共振”思想在技术中的应用。 三、科学探究 1.通过观察收音机的调谐旋钮与接收效果的关系，能提出“怎样才能选出想听的电台”的可探究问题。 2.能结合调谐电路的原理图，说明改变电容如何改变接收频率，并能设计简单的调谐方案。 四、科学态度与责任 1.通过无线电广播、手机通信的发展历程，体会电磁波技术对信息社会的巨大推动作用。 2.了解无线电频谱是需要管理的公共资源，形成依法使用、文明通信的意识。 教学重点 无线电波发射的两个条件与调制；电谐振现象与调谐电路的选台原理。 教学难点 “开放的振荡电路”为什么有利于发射电磁波；调谐电路通过改变或改变固有频率从而选出所需信号的过程。 适用对象 高二年级学生（人教版2019·选择性必修第二册） 课型 （注：可选择如下选项，也可以补充填写） √新授课　□复习课　□习题课　□实验课　□其他 教学用途 （注：可选择如下选项，也可以补充填写） √课堂教学　□课前预习　□课后复习　□其他 设计思路 教材与学情：学生已掌握电磁振荡和电磁波，本节把这些原理落实为“发射”和“接收”两个技术环节，难点在于把闭合电路的振荡与开放电路的辐射联系起来。 设计主线：为什么要开放电路→发射的两个条件→调制→接收与调谐→解调，全程40分钟。 难点突破：用“闭合电路中电场和磁场几乎全部集中在电容器和线圈内部，而开放电路中电场和磁场可以分布到周围空间”这一对比，说明电路开放的意义。 反馈矫正：用“把调谐电路的电容调大，收音机接收的频率变高还是变低”这一设问检验学生对的运用。 教 学 过 程 环节 内 容 设计意图 一、导入新课 （约4分钟） 【情境引入】打开收音机，转动调谐旋钮可以收到不同的电台；若把收音机的天线靠近工作中的手机，还能听到“嗒嗒”的干扰声。 【设问】电台的声音是怎样“装”到电磁波上发送出去的？收音机又是怎样从众多的电磁波中选出某一个电台的？ 用收音机调台这一日常体验引入，把“发射”和“接收”两个技术环节自然地提出来，激发学生的探究兴趣。 二、新课教学（一） （约13分钟） 1.提出问题：LC振荡电路中有振荡电流，但电场和磁场几乎全部集中在电容器和线圈内部，能量很难辐射出去，怎样才能有效地发射电磁波？ 2.电路开放：把电容器两极板拉开、把线圈拉直，电路逐渐由闭合变为开放，电场和磁场得以分布到周围空间，能量就能辐射出去（图4.3-1）。由天线和地线组成的开放电路是常用的发射装置。 图4.3-1 由闭合电路变成开放电路 3.提高频率：振荡频率越高，单位时间内辐射出去的能量越多，因此发射电磁波要使用高频振荡。 4.调制的作用：声音信号本身的频率很低，不能直接发射，必须把它“搭载”到高频电磁波上，这个过程叫调制。 5.调制方式：使高频电磁波的振幅随信号改变叫调幅（AM）；使高频电磁波的频率随信号改变叫调频（FM）（图4.3-2）。 图4.3-2 电磁波的调制 按“为什么开放—为什么要高频—怎样加载信号”的顺序展开，每一步都由前一步的困难自然引出，形成清晰的技术逻辑链。 三、新课教学（二） （约13分钟） 1.接收装置：在电磁波经过的空间放置一个接收电路，电磁波中的变化磁场会在线圈中产生感应电动势，从而在电路中激起振荡电流。 2.电谐振：调节接收电路的电容或电感，使它的固有频率与要接收的电磁波频率相同，电路中的振荡电流达到最强，这种现象叫作电谐振。 3.调谐电路：能产生电谐振的电路叫调谐电路（图4.3-3）。收音机的调谐旋钮就是在改变调谐电路中的电容，从而改变固有频率，实现“选台”。 图4.3-3 调谐电路 4.频率关系：由可知，电容越大、电感越大，固有频率越低；要接收频率更高的电台，应减小电容或电感。 5.解调：接收到的高频振荡还必须经过解调（检波），把它“还原”成原来的信号，才能送到扬声器或显示器。 用“共振”的已有经验解释电谐振，把抽象的选台过程与学生熟悉的共振现象联系起来；再把“调制—调谐—解调”三步串成一条完整的信息链。 四、巩固练习 （约6分钟） 1.条件辨析：为什么发射电磁波要采用开放电路？如果继续用闭合的LC振荡电路，会出现什么情况？ 【答】闭合的 LC 振荡电路中，电场主要集中在电容器内、磁场主要集中在电感线圈内，能量很难向外辐射。把电路变成开放的振荡电路后，电场和磁场能够分布到周围空间中，能量就可以有效地以电磁波的形式发射出去。若继续使用闭合电路，能量大部分只在电容器和线圈之间来回转化，发射出去的电磁波极其微弱。 2.调谐分析：某收音机调谐电路的固有频率为 1000 kHz，若要接收 1500 kHz 的电台信号，应把电容调大还是调小？ 【答】由 可知，要接收的频率由 1000 kHz 升高到 1500 kHz，必须减小 的乘积，因此应把电容调小（或减小电感）。 3.过程梳理：按顺序写出无线电广播从“声音→电信号→发射→接收→声音”的完整过程，并指出调制和解调分别发生在哪一步。 【答】声音经话筒转换成音频电信号→在发射端进行调制，把信号加载到高频电磁波上并由天线发射→在接收端用调谐电路选出所需频率的电磁波→经解调（检波）还原出音频电信号→送到扬声器还原为声音。调制发生在发射端，解调发生在接收端。 4.综合辨析：调幅与调频的区别是什么？它们分别改变了高频电磁波的哪个物理量？ 【答】调幅是使高频电磁波的振幅随信号改变，调频是使高频电磁波的频率随信号改变；两者都是把要传递的信息加载到高频载波上的调制方式。 四道题围绕“发射条件—调谐选台—完整过程—调制方式”展开，帮助学生把原理与应用对应起来。 五、课堂小结与作业 （约4分钟） 1.知识主线：开放电路与高频振荡→调制（调幅、调频）→接收与电谐振→调谐选台→解调。 2.方法提炼：分析无线电技术问题要抓住“高频载波”“调制加载”“调谐选择”“解调还原”四个关键词。 3.作业布置：完成教材“练习与应用”1～4题。 以“两个条件、三步过程”小结本节，要求学生画出声音信号从电台到收音机的传递框图。 课堂作业（典型题3道） 题1．预碰撞安全系统是智能技术在汽车安全性上的重要应用。如图所示，后车系统配备的微波雷达发射毫米级电磁波（毫米波），并利用传感器和电子控制单元对前车反射的毫米波进行收集与运算，当系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号，则（　） A．毫米波的频率比可见光高 B．毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象 C．后车发射的毫米波频率高于被前车反射后接收到的频率 D．前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流 题2．（多选）以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段。2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录。此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波 B．“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波 C．“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现 D．“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程 题3．（多选）图为小罗同学用手机收听“FM97.5衢州交通音乐广播”的软件界面截图，下列说法正确的是（　　） A．FM97.5电磁波的波长约为 B．真空中的电磁波比的电磁波传播速度更快 C．FM97.5在信号调制的过程中载波的振幅不变 D．为了能接收到FM107.5的信号，在其他条件不变的情况下需要增大接收模块的电容 参考答案 题1．D 从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低，故A错误；毫米波的波长远小于车的大小，所以遇到前车时不会发生明显衍射现象，故B错误；被前车反射后的电磁波，相当于接收者在靠近波源导致频率变大，故C错误；系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号，说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流，故D正确。 题2．BD 选BD, 由题知，“奋斗者”号与“探索一号”通信是通过水声音通信，由下而上，故信息载体属于纵波，故A错误；由题知，“奋斗者”号与“沧海”号通信是通过水声音通信，由左向右，故信息载体属于横波，故B正确；因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁通信来实现，故C错误；在传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确。 题3．AC 选AC,根据波速公式得A正确；真空中的电磁波与的电磁波传播速度一样，均是光速。B错误；FM97.5在信号调制的过程中，载波的频率变化，振幅不变。C正确；信号频率增大，根据振荡电路频率公式 可知，需要减小接收模块的电容。D错误。 教学反思 1.“为什么要把闭合电路变成开放电路”是本节的核心问题，应通过对比让学生自己得出结论。 2.调谐与共振的联系能有效降低理解难度，宜借助学生已有的共振经验进行类比。 3.调制、调谐、解调三个术语读音相近、含义不同，板书时应写清楚并配以流程图，避免混淆。 8 学科网（北京）股份有限公司 $