1、新课引入新知初感悟第四章 电磁振荡与电磁波第三节第三节 无线电波无线电波的发射和接收的发射和接收第三节|无线电波的发射和接收核心素养点击物理观念通过对电磁波的产生、发射、接收过程及基本电路的简单分析，领会无线电波在实际生活、生产中的作用科学思维通过科学思维、分组讨论，明确调制的含义和调制的方式科学探究过对已有知识的深人分析和讨论的过程，确认电磁波的有效发射条件科学态度与责任注重体现物理学科本质，培养学生的物理学科核心素养思维导图 古代人们可以通过烽火台、驿站、信鸽等传递信息，但一封十万火急的“战报”也要很多天才能送到执政者手里。到了近代，邮差的出现，大大地提高了信息传送的速度，但还是无法及时方
2、便地传递信息。现在，我们如果需要传递信息，光速就可以完成。那我们现在是用什么样的方式传递信息的呢？新课引入现在的传递方式有线和无线之分，无线主要依靠电磁波，上节课我们学习了什么是电磁波。在信息技术高速发展的今天，电磁波对我们来说越来越重要，无论是广播、电视还是无线电通信以及航空、航天中的自动控制和通信联系，都离不开电磁波。在无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波，那么无线电波是怎样发射和接收的呢？一、无线电波的发射要想有效地向外发射电磁波，振荡电路必须具有哪些特点呢？（1）要有足够高的振荡频率，理论研究表明，振动电路向外辐射能量的本领，即单位时间内辐射出去的能量，与频率的四次方成正比，频率越高，
3、发射电磁波的本领越大。（2）振荡电路的电场和磁场，必须分散到尽可能大的空间，才能有效地把电磁场的能量传播出去。【思考与讨论】 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？ 将闭合电路变成开放电路：【结论】开放电路：将电容器两个极板拉开，增大电容器极板间的距离，减小电容器两极板的正对面积，从而使电场和磁场扩展到电容器的外部。这样的振荡电路叫作开放电路。如图所示，开放电路甚至可以演化成为一条导线，这样就可以有效地把电磁波发射出去了。在实际应用中，常把开放电路的下端跟大地连接，这条导线叫作地线；线圈上部接到比较高的导线上，这条导线叫作天线。天线和地线形成了一个敞开的电容器，电磁波
4、就是由这样的开放电路发射出去的。小组讨论发射电磁波是为了利用它传递某种信号。例如，无线电报传递的是文字信号；无线电广播传递的是声音信号；电视广播传递的不仅有声音信号，还有图像信号。要想让电磁波传得足够远，就必须使用高频率的电磁波。但我们要传递的信号却是一些低频信号，如声音信号频率只有几百至几千赫兹，图像信号的频率也不过上万赫兹，不可能把它们直接发送出去。这就要求发射的电磁波要随信号而改变。电磁波是怎样传递这些信号的呢？ 在电磁波发射技术中，如果把这种电信号“加”到高频等幅振荡电流上，那么，载有信号的高频振荡电流产生的电磁波（也就是载波）就能载着要传送的信号一起发射出去。 把要传递的信号“加”到
5、高频等幅振荡电流上，使电磁波随各种信号而改变的技术叫作调制。高频振荡电流类似于可远飞的信鸽，要传送的信号类似于要发出的信件，调制类似于把信件绑在信鸽的身上。进行调制的装置叫作调制器，要传递的电信号叫作调制信号。 一种调制的方法是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变，这种调制叫作调幅；一种调制的方法是使高频电磁波的频率随信号的强弱而变，这种调制叫作调频。【典例一】 1、要有效地发送低频电信号，必须把低频电信号附加在高频载波上，这个过程在电磁波的发射过程中叫( )A.调谐 B.解调C.调制 D.检波解题思路：把低频电信号附加在高频载波上的过程叫调制，C正确。答案：C二、无线电波的接收 世界上有许许多
6、多的无线电台、电视台以及各种无线电通信设备，它们不断地向空中发射不同频率的电磁波，这些电磁波弥漫在我们周围，如果不加选择地把它们都接收下来，那必然是一片混乱的信号，达不到我们传递信息的目的。所以，在接收电磁波时，首先要从诸多的信号中把我们需要的信号选择出来，比如收看电视节目时就需要选台。如何从许多不同频率的信号中把需要的信号选出来呢？ 电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率相同。因此，利用放在电磁波传播空间中的导体（天线和地线组成的电路），就可以接收到电磁波了。思考与讨论如何使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强呢？ 当接收电路的
7、固有频率跟接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强。这种现象叫作电谐振，相当于机械振动中的共振（用示波器观察电谐振的波形）。在无线电技术里，就是利用电谐振来达到接收自己需要的电磁波的目的的。 使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。如图所示，调节可变电容器的电容可以改变调谐电路的频率，使它跟要接收的电磁波的频率相同，这个频率的电磁波调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了要接收的电磁波信号。 如何听到或看到接收到的信号？ 如图，收音机对应图讲解 收音机接收的经过调制的高额振荡电流，这种电流通过收音机的耳机或扬声器，并不能使它们振动而发声，假定某一个
8、半周期电流的作用是使振动片向某个方向运动，下一个半周期电流就以几乎同样大的作用使振动片向反方向运动。高频电流的周期非常短，半周期更短，而振动片的惯性相当大，所以在振动片还没有来得及在电流的作用下向某个方向运动的时候，就立刻有一个几乎同样大的作用要使它向反方向运动，结果振动片实际上不发生振动。要听到声音，必须从高频振荡电流中“检”出声音信号，使扬声器(或耳机)中的动片随声音信号振动。 从接收到的高频振荡电流中“检”出所携带的调制信号过程，叫做检波。检波是调制的逆过程，因此也叫解调。由于调制的方法不同，检波的方法也不同。检波之后的信号再经过放大、重现，我可以听到或看到了。 【小结】无线电波接收的过
9、程：接收电路电谐振调谐检波。【典例二】 2、电视机的室外天线能把电信号接收下来，是因为( )A.天线处于变化的电磁场中，产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路B.天线只处于变化的电场中，产生感应电流，相当于电源，通过馈线输送给LC电路C.天线只是有选择地接收某电台信号，而其他电视台信号则不接收D.天线将电磁波传输到电视机内解题思路：室外天线处于空间变化的电磁场中，天线中产生了感应电流，此电流通过馈线输送给LC电路，在此电流中空间各电视台信号激起的电流均存在，但只有频率与调谐电路频率相等的电信号对应的电流最强，然后再通过解调处理输入后面电路，故选项A正确，BCD错误。答案：A三、电视广
10、播的发射和接收电视广播信号也是一种无线电信号。在现代电视发射系统中，首先通过摄像机的感光器件将景物的光信号转变为电信号。这种电信号可以通过线路直接传输，但是由于传输失真、损耗等原因，很难远距离传播。因此，需要通过载波将信号调制成高频信号再进行传播。目前，高频电视信号的传播方式主要有三种，即地面无线电传输、有线网络传输以及卫星传输。不同的传播方式使用不同频率范围的电磁波，采取不同的调制方式。在电视接收端，接收到高频电磁波信号以后，经过解调处理，就可以将得到的电信号通过显示设备转变为图像信息。接收天线收到的电磁波除了载有图像信号外，还有伴音信号。伴音信号经解调后送到扬声器。【基础练习】1、手机信息
11、的接收和发射、对讲机信息的接收和发射都靠电磁波，则关于手机和对讲机发射的两列电磁波， 下列叙述正确的是( )A.频率一定相等 B.波长一定相等C.能量一定相等 D.波速一定相等 答案：D 解析：电磁波的频率、波长和能量均由波源决定的，而电磁波在相同介质中的传播速变相同，D正确。2、下列物理现象中，受电磁波的影响所产生的是( )A.把手机放在半导体收音机周围，半导体收音机发出滋滋的声音B.夜晚打开电视机时，突然发现白炽灯稍微变暗C.用室内天线接收微弱信号时，人走过时电视画面会发生变化D.在野外郊游时，出现手机无法接通 答案：A 解析：把手机放在半导体收音机周围，手机发射的电磁波被半导体收音机接收后会发出滋滋的声音，A正确；打开电视机，用电功率过大，输电线上损失的电压和功率变大，则白炽灯稍微变暗，B错误；走动时影响了室内天线对电视信号的接收， 并非是电磁波所引起，C错误；手机无法接通是信号的问题，D错误。3、如图所示为电视机接收声音和图像过程的示意图，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：电视机首先利用电谐振通过调谐把空间高频电流选出来，然后解调，取下信号，最后经放大后再传给显像管显像，所以正确的顺序是C。
