4.3 无线电波的发射和接收导学案 —2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word版学案）
文档属性
| 名称 | 4.3 无线电波的发射和接收导学案 —2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word版学案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 678.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-06 18:29:40 | ||
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文档简介
4.3无线电波的发射和接收
【学习目标】
1．了解无线电波的发射过程和调制的简单概念。
2．了解调谐、检波及无线电波接收的基本原理。
3．通过观察总结了解无线电波的基本应用，了解现代技术的应用方法，学会基本原理。
4．通过对无线电波应用原理的基本认识感悟科学技术的价值和重要性。端正科学态度，培养科学的价值观。
【学习重点】
1．电磁波有效发射的条件，调制的概念。
2．无线电波接收的原理，调谐、解调的概念。
【学习难点】
1．调制的概念。
2．电谐振、调谐、解调的概念。
【学习过程】
一、无线电波的发射
一、电磁波的发射
1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点：
（1）要有_________的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大。
（2）应采用___________，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。
2．开放电路：在实际的开放电路中，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作_______；线圈的另一端与高高地架在空中的________相连。
3．无线电技术：使电磁波随各种信号而改变的技术叫作________。
调制的方法有两种：
一种叫____________，使高频电磁波的_____________随信号的强弱而变；
另一种叫______________，使高频电磁波的______________随信号的强弱而变。
思考：电台发射的信号，如声音信号，为什么不直接将声音信号转化为电信号发射出去，而是加载到高频信号中发射呢？
二、电磁波的接收
1．接收原理：电磁波在传播时遇到________会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收_________。
2．电谐振：当接收电路的______________跟接收到的电磁波的________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。
3．调谐：使接收电路产生____________的过程叫作调谐。
4．解调：使声音或图像信号从接收到的_________中还原出来，这个过程是调制的逆过程，叫作解调。
5．盲区扫描：
（1）电谐振就是电磁振荡中的“共振”。
（2）电调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程。
（3）电接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台。在无线电技术中是利用电谐振达到该目的的。
总结电磁波的发射与接受过程：
【巩固练习】
一、单选题
1．我国已初步建成了全球最大规模的5G移动网络。5G网络使用的通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，4G网络使用的通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段，5G网络比4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。下列说法正确的是（ ）
A．5G信号比4G信号的波长更长
B．5G信号是纵波，4G信号是横波
C．5G信号传播不需要介质，4G信号传播需要介质
D．相同时间内5G信号比4G信号传递的信息量更大
2．如图所示，容器中装有导电液体，是电容器的一个电极，中间的导体芯柱是电容器的另一个电极。芯柱外面套有绝缘管作为电介质，电容器的这两个电极分别与一个线圈的两端相连，组成振荡电路，使该振荡电路产生电磁振荡。已知振荡电路的周期为。下面对此振荡回路分析正确的是（ ）
A．当电容器放电时，电容器储存的电场能增加
B．增加导电液体的高度有利于增大此振荡电路的周期
C．增加线圈的匝数，能更有效地发射电磁波
D．当线圈中的电流增大时，线圈中的磁场能减小
3．5G时代移动通信技术采用3300×106Hz~5000×106Hz频段的电磁波，相比于现有的4G移动通信技术采用的1880×106Hz~2635×106Hz频段而言，具有更大的优势，下列说法正确的是（ ）
A．4G和5G信号相遇可能发生稳定干涉
B．4G和5G信号既可以有线传播，也可以无线传播
C．5G信号比4G信号遇到相同障碍物时衍射现象更明显
D．在真空中5G信号的传播速度比4G信号的传播速度快
4．下列关于电磁场和电磁波的叙述中，不正确的是（ ）
A．电磁场是相互联系在一起的变化的电场和变化的磁场
B．交替变化的电磁场传播出去形成了电磁波
C．太空舱外航天员与舱内航天员的通话利用了电磁波
D．所有雷达都是利用目标发射的电磁波来对目标进行定位的
5．下图能说明产生电磁波的装置或器件的是（ ）
A． B．
C． D．
6．电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定：当电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不超过0.15W/m2时，对人体没有任何影响。某办公区域内采用如图所示的无线路由器，若它的电磁辐射功率是7.5W，则人体与该装置的安全距离至少为（ ）
A．2.0m B．3.0m C．4.0m D．6.0m
二、解答题
7．如图甲、乙所示是发射电磁波时常用的信号调制方式，请问这两种调制方式有什么不同？
8．从提高通信质量角度来看移动通信网络中应该怎样设定基站，手机间的通信过程如图所示．
9．利用雷达不但可以发现目标，还可以测量目标的速度大小。
(1)如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图1中甲所示；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图1中乙所示，雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？
(2)某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方水平匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图中甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经后雷达向正上方发射和被反射的波形如图2中乙所示，则该飞机的飞行速度约为多大？（结果保留整数）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．B
3．B
4．D
5．D
6．A
7．见解析
8．时拨打电话，打不通，被告知对方不在服务区，原因可能是对方所在位置信号传输效果差，也可能是附近没有基站，因此从提高通信质量角度来看应适当增加基站密度，基站天线应在高处架设，为做到网络全覆盖，设定基站后应通过实验检验不断听取用户的反馈信息．
9．(1)西方，300km；(2)306m/s
5 / 5
【学习目标】
1．了解无线电波的发射过程和调制的简单概念。
2．了解调谐、检波及无线电波接收的基本原理。
3．通过观察总结了解无线电波的基本应用，了解现代技术的应用方法，学会基本原理。
4．通过对无线电波应用原理的基本认识感悟科学技术的价值和重要性。端正科学态度，培养科学的价值观。
【学习重点】
1．电磁波有效发射的条件，调制的概念。
2．无线电波接收的原理，调谐、解调的概念。
【学习难点】
1．调制的概念。
2．电谐振、调谐、解调的概念。
【学习过程】
一、无线电波的发射
一、电磁波的发射
1．要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有两个特点：
（1）要有_________的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大。
（2）应采用___________，振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。
2．开放电路：在实际的开放电路中，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作_______；线圈的另一端与高高地架在空中的________相连。
3．无线电技术：使电磁波随各种信号而改变的技术叫作________。
调制的方法有两种：
一种叫____________，使高频电磁波的_____________随信号的强弱而变；
另一种叫______________，使高频电磁波的______________随信号的强弱而变。
思考：电台发射的信号，如声音信号，为什么不直接将声音信号转化为电信号发射出去，而是加载到高频信号中发射呢？
二、电磁波的接收
1．接收原理：电磁波在传播时遇到________会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收_________。
2．电谐振：当接收电路的______________跟接收到的电磁波的________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。
3．调谐：使接收电路产生____________的过程叫作调谐。
4．解调：使声音或图像信号从接收到的_________中还原出来，这个过程是调制的逆过程，叫作解调。
5．盲区扫描：
（1）电谐振就是电磁振荡中的“共振”。
（2）电调谐与电谐振不同，电谐振是一个物理现象，而调谐则是一个操作过程。
（3）电接收信号时，首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来，通常叫选台。在无线电技术中是利用电谐振达到该目的的。
总结电磁波的发射与接受过程：
【巩固练习】
一、单选题
1．我国已初步建成了全球最大规模的5G移动网络。5G网络使用的通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，4G网络使用的通信频率在0.3GHz～3.0GHz间的特高频段，5G网络比4G网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。下列说法正确的是（ ）
A．5G信号比4G信号的波长更长
B．5G信号是纵波，4G信号是横波
C．5G信号传播不需要介质，4G信号传播需要介质
D．相同时间内5G信号比4G信号传递的信息量更大
2．如图所示，容器中装有导电液体，是电容器的一个电极，中间的导体芯柱是电容器的另一个电极。芯柱外面套有绝缘管作为电介质，电容器的这两个电极分别与一个线圈的两端相连，组成振荡电路，使该振荡电路产生电磁振荡。已知振荡电路的周期为。下面对此振荡回路分析正确的是（ ）
A．当电容器放电时，电容器储存的电场能增加
B．增加导电液体的高度有利于增大此振荡电路的周期
C．增加线圈的匝数，能更有效地发射电磁波
D．当线圈中的电流增大时，线圈中的磁场能减小
3．5G时代移动通信技术采用3300×106Hz~5000×106Hz频段的电磁波，相比于现有的4G移动通信技术采用的1880×106Hz~2635×106Hz频段而言，具有更大的优势，下列说法正确的是（ ）
A．4G和5G信号相遇可能发生稳定干涉
B．4G和5G信号既可以有线传播，也可以无线传播
C．5G信号比4G信号遇到相同障碍物时衍射现象更明显
D．在真空中5G信号的传播速度比4G信号的传播速度快
4．下列关于电磁场和电磁波的叙述中，不正确的是（ ）
A．电磁场是相互联系在一起的变化的电场和变化的磁场
B．交替变化的电磁场传播出去形成了电磁波
C．太空舱外航天员与舱内航天员的通话利用了电磁波
D．所有雷达都是利用目标发射的电磁波来对目标进行定位的
5．下图能说明产生电磁波的装置或器件的是（ ）
A． B．
C． D．
6．电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。《环境电磁波卫生标准》等法规规定：当电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不超过0.15W/m2时，对人体没有任何影响。某办公区域内采用如图所示的无线路由器，若它的电磁辐射功率是7.5W，则人体与该装置的安全距离至少为（ ）
A．2.0m B．3.0m C．4.0m D．6.0m
二、解答题
7．如图甲、乙所示是发射电磁波时常用的信号调制方式，请问这两种调制方式有什么不同？
8．从提高通信质量角度来看移动通信网络中应该怎样设定基站，手机间的通信过程如图所示．
9．利用雷达不但可以发现目标，还可以测量目标的速度大小。
(1)如图所示为某雷达的荧光屏，屏上标尺的最小刻度对应的时间为，雷达天线朝东方时，屏上的波形如图1中甲所示；雷达天线朝西方时，屏上的波形如图1中乙所示，雷达在何方发现了目标？目标与雷达相距多远？
(2)某机场引导雷达发现一架飞机正向雷达正上方水平匀速飞来，已知该雷达显示屏上相邻刻度线之间的时间间隔为，某时刻雷达显示屏上显示的波形如图中甲所示，A脉冲为发射波，B脉冲为目标反射波，经后雷达向正上方发射和被反射的波形如图2中乙所示，则该飞机的飞行速度约为多大？（结果保留整数）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．B
3．B
4．D
5．D
6．A
7．见解析
8．时拨打电话，打不通，被告知对方不在服务区，原因可能是对方所在位置信号传输效果差，也可能是附近没有基站，因此从提高通信质量角度来看应适当增加基站密度，基站天线应在高处架设，为做到网络全覆盖，设定基站后应通过实验检验不断听取用户的反馈信息．
9．(1)西方，300km；(2)306m/s
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