15.2 广播和电视 教案【核心素养目标】（2022新课标）

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第十五章 怎样传递信息——通信技术简介
15.2 广播和电视
教学目标：
1.物理观念：
（1）了解无线电广播的大致工作过程。
（2）大致了解电视的工作过程。
2.科学思维：
用类比的方法，高频电磁波是声音、图像信息的“搭载” 工具 。
3.科学探究：
做一做 电磁波的发射与接收；组装最简单的收听广播装置。
4.科学态度与责任：
通过了解广播、电视的工作过程，初步认识科技对现代生活的影响。
教学重点：无线电信号的发射和接收过程；初步认识科技对现代生活的影响。
教学难点：初步培养学生收集资料、处理信息的能力。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、示波器、发射器、接收器、收音机、台灯。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站正式开讲，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮进行授课。本次太空授课活动继续采取天地互动方式进行，共设立北京航空航天大学等5个地面课堂。航天员将在轨展示介绍中国空间站梦天实验舱工作生活场景，演示球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验以及又见陀螺实验，并与地面课堂进行互动交流。
我们几乎每天都要听广播、看电视，这些声音和图像是怎样传过来的呢？
二、新课讲授，师生互动
问题与思考
在上一节的实验中，收音机接收到电磁波时只是发出“嘎、嘎 ”的声音，好似你收到朋友的信件是一张白纸，不知道是什么含义。人们希望得到的是语言、音乐、文字、图片、活动的图像等有着确定和丰富意义的信息，怎样利用电磁波来传送这些信息呢
人们设想用变化的电流表示声音和图像信息，借助这种电流产生的电磁波向远处传送信息。
后来人们发现，上述这种变化的电流频率较低，向空间辐射电磁波的能量太小，损耗得很快，因此不能将信号传递到较远的地方。那么，能不能模仿用箭和鸽子传递信件的方法，让蕴涵声音和图像信息的电流信号“搭载”在高频电流上再以电磁波发射出去呢
如果上述的通信方案可行，发送的一方将怎样实现这种“搭载” 接收的一方又怎样把“搭载”的声音和图像信息取下来呢
（一）音频、视频和射频信号调制
高频率的振荡电流能够产生高频率的电磁波并向外发射，我们称这种电流为射频信号。声音和图像信息都要“搭载”在电磁波上才能传送至远方，必须把声音和图像经过话筒和摄像机变成电流信号才能实现这种“搭载”。我们称由声音转换成的电流信号为音频信号，由图像转换成的电流信号为视频信号。
音频信号的频率较低， 与声音的频率相同， 在20Hz到20kHz之间。视频信号的频率变化范围较大，为几赫到几兆赫。如图所示是上述三种信号的示意图，音频和视频信号的频率都低于“搭载”它们的射频信号。
电流的频率示意图
实现上述“搭载”的过程称为调制，调制过程是在专门的电路——调制器中完成的。通常，中、短波广播是用音频信号去控制射频信号，让射频电流的幅度随着音频电流变化，称为调幅(AM)。电视节目的声音和调频广播是用音频信号控制射频信号，让射频电流的频率随着音频电流变化，称为调频(FM)。
（二）无线电广播的发射和接收
以中、短波调幅广播为例，发射和接收的过程如图所示。
录音设备把事先录制的节目(语言和音乐)转换成音频电流。如果是直播，则由话筒把声音转换成音频电流。载波发生器产生射频电流。将以上信号送人调制器，得到的调幅电流再送入发射机进行功率放大，最后由天线将“搭载”着声音信息的电磁波发射出去。
收音机的天线接收到许多电台的电磁波，首先将这些信号电流送入调谐电路。
旋转收音机的调谐旋钮，就能从中选出某一个电台特定频率的信号，这个过程称为调谐。然后这个调幅电流经过解调器的处理，取出当初的音频信号。这个音频电流经过放大后送到扬声器。扬声器把电信号转换成声波，听众就能听到广播节目了。
天线的作用很重要，用于发射和接收电磁波。天线的种类和样式有很多，如水平天线、直立天线、抛物面天线等。发射天线(如图所示)架设在很高的地方，适于发射不同频率的电磁波。收音机的天线很小巧，接收短波的拉杆天线露在收音机外面，接收中波的磁性天线藏在机壳中。
你知道吗？
无线电通信发展简史
1895年，马可尼发明了用电磁波远距离传送信号的方法。1899年，美国柯林斯达造出了第一个无线电话系统。1906年，费森登在美国建立了第一个无线电话发射台。1919年，英国建立了第一座播送语言和音乐节目的无线电台。1921年，人类首次实现了短波跨洋传播。
1925年，英国贝尔德发明了第一台实用电视机。1930年，人类实现了微波通信 现在，人类可以将文字、声音、数据、图像等信息，通过电磁波传向四面八方。
（三）电视的发射和接收
电视与广播的不同是它能够传送图像。第一步操作是摄像，如图所示。
在摄像管内的感光器件上呈现出景物通过光学镜头所成的实像，感光器件将图像的光信号转换成电信号，输出视频电流。用视频电流和音频电流去调制载波发生器送来的射频电流，再经过发射机的功率放大，由天线将“搭载”着图像和声音信息电视演播的电磁波发射出去，如图甲所示。
电视机的天线接收到许多电视台的电磁波。由调谐电路选择其中某一个电视台的信号，经过解调器取出视频和音频信号，分别放大后，由显像管还原成图像，由扬声器放出声音，如图乙所示。
有线电视是借助光缆或同轴电缆来传送广播电视信号或本地播放的电视信号的网络。它可以同时传送上百套电视节目，抗干扰能力强、成本低、功能多，可以传送高清晰度的电视节目。
科学窗
模拟信号和数字信号
传递信息的电信号有两种：模拟信号和数字信号。例如话筒将声音转换成电流时，电流的频率和幅度全都“模仿”着声音的频率和幅度变化， 所以这种信号称为模拟信号(analog signal) 。目前的广播和大部分电视中的声音和图像使用的都是模拟信号，录音带和一些录像带上记录的也是模拟信号。模拟信号的特点是连续变化，如图所示。
模拟信号的缺点是放大时会使信号的“形状”改变而造成失真，传输过程中受到的干扰不易排除。例如汽车发动机的火花塞工作时会产生电磁波，使得电视画面上出现杂乱的点或条纹。
计算机中的信息，无论文字、声音、图像都是用二进制数“0”和“1”编码的， 称为数字信号(digital signal) 。数字信号的特点是跳跃变化的，“0”代表低电压、“1代表高电压。如图所示为字母“K”的数字信号，它的编码是“01001011”。
数字信号的优点是易于用计算机做高速和复杂的处理，抗干扰能力强，能够进行高密度的存储等。CD盘、VCD盘、DVD盘、计算机内的硬盘和可携带的U盘上记录的都是数字信号。
做一做
1.组装最简单的收听广播的装置。先架设一个较长的天线，方法是取一根约3m长的电线(可用铁丝代替)，水平张拉在室外离地面高度约2m的地方，或者从楼上向窗外垂下约3m长的软导线。再将一根铁棍插入潮湿的土地中或利用楼内的铁质水管作为地线。
然后按照图甲在天线和地线间并联一只二极管D和高阻抗耳机E，就可以收听到一些信号较强的电台的播音了。
但是上述的电路会出现几个电台的播音混在一起互相干扰的现象，解决的办法是增加一个调谐电路，如图乙所示。如何选用图中的可变电容器C和绕制线圈L，可以查阅电子小制作的资料或者请老师指导。
2. 用市场上销售的电子套件组装简单的直放式收音机。
三、总结反思，超越自我
1. 能产生高频率电磁波并向外发射的电流为射频信号，由声音转换成电流信号为音频信号，由图像转换成的电流信号为视频信号。
2.无线电广播：录音机产生音频电流，载波发生器产生射频电流，通过调制器、发射机、天线将产生高频电磁波发射到空中。收音机天线接收高频电磁波，通过调谐器、解调、放大还原成声音。
3.电视用电磁波传递图像和声音信号。分音频、视频信号调制、发射、接收、解调、还原为声音和图像。
四、板书设计，整合提升
1.能产生高频率电磁波并向外发射的电流为射频信号，由声音转换成电流信号为音频信号，由图像转换成的电流信号为视频信号。
2.无线电广播：录音机产生音频电流，载波发生器产生射频电流，通过调制器、发射机、天线将产生高频电磁波发射到空中。收音机天线接收高频电磁波，通过调谐器、解调、放大还原成声音。
3.电视用电磁波传递图像和声音信号。分音频、视频信号调制、发射、接收、解调、还原为声音和图像。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 高频率的振荡电流产生高频率的电磁波并向外发射，这种电流为射频信号
B. 声音和图像信息都要“搭载”在电磁波上才能传至远方
C. 由图像转换成的电信号为音频信号
D. 由声音转换成的电信号为音频信号
2． 关于无线电广播说法不正确的是（ ）
A.话筒把音频电流转换成声音
B.载波发生器产生射频电流，
C.调制器将音频电流和射频电流调制成调幅电流
D.天线将“搭载”着声音信号的电磁波发射出去
3． 下列关于无线电广播说法不正确的是（ ）
A.信号的接收是由收音机完成的
B.信号的发射是由广播电台完成的
C. 调谐器选出的信号含有高频成分，通过解调器取出音频信号
D.扬声器把声波转换电信号
4． 2023 年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，景海鹏、朱杨柱、桂海潮授课。我们在学校收看中央电视台直播，下列说法不正确的（ ）
A.电视通过电磁波传播视频和音频信号
B.摄像机把图像变成电信号，话筒把声音转换成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，由天线将“搭载”着图像和声音信息发射出去
C.电视机将高频信号接收，由解调器取出视频和音频信号，放大后由显像管还原成图像和声音
D.扬声器将取出放大的音频信号还原声声音
5．下列说法错误的是（ ）
A. 电流的频率和幅度模仿声音的频率和幅度的变化的信号为模拟信号
B. 模拟信号连续变化，传输过程受到干扰
C. 计算机的信息用二进制“0”和“1”编码为数字信号
D.数字信号易于计算机做高速和复杂处理，抗干扰能力弱
参考答案1.C；2.A；3.D；4.C；5.D。
六、作业：P183.T2
课外作业P183.T1 、T3。
P183阅读材料 能够记录、播放声音 和图像的家用电器。
教学反思：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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