高考資源網（） 您身邊的高考專家電磁波的發射和接收教學設計河南省確山縣第一高級中學劉玉中【教學內容】人教版高中物理選修3-4第十四章第3節。【教學目標】1了解有效地發射電磁波的兩個條件。2了解調制、調幅、調頻、調諧、解調、電諧振在電磁波發射、接收過程中的作用。3通過對電磁波的產生、發射、接收過程及基本電路的簡單分析，領會無線電波在實際生活、生產中的作用。4了解無線電波的波長范圍。【教學重點】1電磁波有效發射的條件，調制的含義及調制方式。2無線電波接收原理。【教學難點】1無線電波調制的含義及調幅和調頻的區別。2“電諧振”概念。【教學用具】多媒體投影儀，示波器。【教學方法】講解法，學生自學、討論法【教學過程】一、提出問題、引入新課1古代人們有那些傳遞信息的方式？（烽火臺，鴿子，驛站，郵差等）2請問現在我們有那些傳遞信息的方式？（廣播，電視，電話，手機，互聯網等）（過渡）：現在的傳遞方式有線和無線之分，無線主要依靠電磁波，在無線電技術中使用的電磁波叫做無線電波。上節課我們學習了電磁振蕩的知識，知道：在LC振蕩電路中，電場主要集中在電容器的極板之間，磁場主要集中在線圈內部，電場能和磁場能主要在不同元件之間相互轉化，輻射出去的電磁能或者電磁波很少。那么如何才能有效地發射和接收電磁波呢？二、新課過程（一）無線電波的發射 師：要有效地向外發射電磁波，振蕩電路必須具有哪些特點呢？（學生閱讀教材，然后回答。）生：1要有足夠高的振蕩頻率。因為頻率越高，發射電磁波的本領越大。2振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，只有這樣才能有效地把電磁能（電磁波）傳播出去。師：要滿足上述兩述條件，就需要把振蕩電路改造變成開放電路（教師在黑板上畫出圖1、圖2、圖3、圖4），那么如何改造呢？同學們仔細觀察一下，圖1到圖4是如何變化？師生討論得出：圖2中，電容器的極板傾斜，張口變大，便于把電磁能輻射出去；線圈的匝數變少，其自感系數變小，便于發射高頻率的電磁波。圖3中電容器極板間的距離增大，正對面積減少，線圈匝數進一步減少，便于發射較高頻率的電磁波，圖4中電容器極板間的距離進一步增大，正對面積減少至為零，線圈匝數為零，以便能夠發射更高頻率的電磁波。 圖1 圖2 圖3 圖4師：那么，實際中的開放電路是如何發射電磁波的呢？圖5師：在實際應用中常把開放電路的下端跟地連接。跟地連接的導線叫做地線。線圈上部接到比較高的導線上，這條導線叫做天線。天線和地線形成了一個敞開的電容器，電磁波就是由這樣的開放電路發射出去的。電視發射塔要建得很高，是為了使電磁波發射得較遠。實際發射無線電波的裝置中還需在開放電路旁加一個振蕩器電路與之耦合，如圖5所示，振蕩器電路產生的高頻率振蕩電流通過L2與L1的互感作用，使L1也產生同頻率的振蕩電流，振蕩電流在開放電路中激發出電磁波，向四周發射。調制：調幅與調頻 （以教師講解為主）師：發射電磁波是為了利用它傳遞某種信號。要想電磁波傳得遠，就必須使用高頻率的電磁波。但我們要傳遞的信號卻是一些低頻信號，如：聲音信號頻率只有幾百至幾千赫茲，圖象信號頻率也不過上萬赫茲，不可能把它們直接發送出去。這就要求發射的電磁波隨信號而改變。在電磁波發射技術中，如果把這種電信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，那么，載有信號的高頻振蕩電流產生的電磁波（也就是載波）就載著要傳送的信號一起發射出去把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使電磁波隨各種信號而改變的技術叫做調制。高頻振蕩電流，類似于可遠飛的信鴿；要傳送的信號類似于要發出的信件，調制類似于把信件綁在信鴿的身上。師：一種調制的方法是使高頻振蕩電流的振幅隨信號的強弱而改變，這種調制叫做調幅（結合課本相應圖講解）。另一種調制的方法是使高頻振蕩電流的頻率隨調制信號的強弱而改變，這種調制叫做調頻（結合課本相應圖講解）。圖6電波的發射：結合圖6闡述低頻信號的調制和發射過程。低頻信號電流疊加在高頻振蕩電流上，這就是調制，調制后的振蕩電流通過互感作用經開放電路向外發射出電磁波。（二）電磁波的接收 師：發射的無線電波如何被接收到呢？（學生先閱讀課文，教師引導學生回答）生：電磁波在空間傳播時，如果遇到導體，會使導體產生感應電流，感應電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同。因此利用放在電磁波傳播空間中的導體，就可以接收到電磁波了。師：如何使我們需要的電磁波在接收天線中激起的感應電流最強呢？生：當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強。在無線電技術里，是利用電諧振來達到這個目的的。當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強。這種現象叫做電諧振，相當于機械振動中的共振。（用示波器觀察電諧振波形）。接收電路產生電諧振的過程叫做調諧，能夠調諧的接收電路叫做調諧電路。如圖7，調節可變電容器的電容可以改變 調諧電路的頻率，使它跟要接收的電臺發出的電磁波的頻率相同，這個頻率的電磁波在調諧電路里激起較強的感應電流，這樣就選出了這個電臺。圖8中收音機內的接收電路就是調諧電路。圖7 圖8解調（以教師講解為主）由調諧電路接收到的感應電流，是經過調制的高頻振蕩電流，還不是我們需要的聲音或圖像信號。因此還要使聲音或圖像信號從高頻振蕩電流中還原出來。從接收到的高頻振蕩電流中“檢”出所攜帶的調制信號過程，叫做解調。解調是調制的逆過程，調制的方法不同，解調的方法也不同。如圖9是調幅波的解調，也叫檢波。解調類似于把綁在信鴿的信取下來。解調之后的信號再經過放大、重現，我們就可以聽到或看到了。圖9（三）無線電波知識（學生自主學習為主）在信息技術高速發展的今天，電磁波對我們來說越來越重要，無論是廣播、電視還是無線電通信以及航空、航天中的自動控制和通信聯系，都離不開電磁波。無線電報的波長從幾毫米到幾十千米。通常根據波長或頻率把無線電波分成長波、中波、中短波、短波和微波等幾個波段。（教師可以結合教材上相應表格中數據，讓學生比較各個波段的波長范圍和頻率范圍，簡述各波段無線電波的傳播方式以及主要用途。還可以適當補充一些其它知識，如：調幅廣播（AM）一般使用中波和短波波段。調頻廣播（FM）和電視廣播都采用調頻的方法來調制，通常使用微波中的甚高頻（VHF）和超高頻（UHF）波段。例題1：一臺收音機的接收頻率范圍從f1=22MHz到f=22MHz；設這臺收音機能接收的相應波長范圍從1到2，調諧電路中電容器的相應電容量變化范圍從C1到C2，求1：2； C1：C2引導學生解答：由得，所以例題2：請設計一個方框圖說明調制、調諧、解調之間的關系。教學反思：本節以有效發射電磁波的兩個條件為線索，學習了開放電路以及調制、調頻、