人教版高中物理选择性必修第二册 第4章 第3、4节 无线电波的发射和接受电磁波谱课件(共44张PPT)

(共44张PPT)
第3、4节
第四章 电磁振荡与电磁波
无线电波的发射和接收、电磁波谱
你认识左边图片中的事物吗？它们工作有何共同特点？
在生活、科技、军事等领域，无线电技术使用无处不在，无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。
无线电波如何发射和接收呢？
情境引入
无线电波的发射
第一部分
1.无线电波的发射
探究活动一
思考与讨论1：怎样才能有效地发射电磁波呢？
在普通的LC振荡电路中，电场主要集中在电容器的极板之间，磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能主要是在电路内互相转化，辐射出去的能量很少，怎样才能有效地发射电磁波呢？
1.无线电波的发射
探究活动一
思考与讨论1：怎样才能有效地发射电磁波呢？
条件一：振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，这样才能有效地把能量辐射出去。将电容器两个极板拉开，增大电容器两个极板间的距离，减小极板间的正对面积，从而使电场和磁场扩展到电容器的外部，这样的震荡电路叫做开放电路。
1.无线电波的发射
探究活动一
天线
地线
天线和大地构成一个巨大的电容
实际应用中的开放电路，线圈的一端用导线与大地相连，这条导线叫作地线；线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连。无线电波就能由这样的开放电路有效地发射出去。
将发射塔建的很高
1.无线电波的发射
探究活动一
思考与讨论1：怎样才能有效地发射电磁波呢？
条件二：振荡电路要有足够高的频率，这样才能有效地把能量辐射出去。发射电磁波的频率与我们振荡电路的频率是相同的，而振荡器是可以发出高频振荡，发射电磁波恰恰需要足够高的频率，并且频率越高，发射电磁波的本领就越强，如何提高振荡频率？
自感系数较小的电感
电容较小的电容器
减小极板正对面积
增大极板间距离
1.无线电波的发射
探究活动二
思考与讨论2：如何有效地传递人们所需要的信息？
用来携带信号的高频等幅电磁波叫做载波。
载波携带信号类似高速动车运输乘客
1.无线电波的发射
探究活动三
思考与讨论3：如何把信号“加”到等幅振荡电流上？
在电磁波发射技术中，把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使载波随各种信号而改变的技术叫做调制，进行调制的装置叫做调制器。
调制的两种方法：①调幅(AM)：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变的调制技术
②调频(FM)：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变的调制技术
调幅波
调制信号
载波
调频波
1.无线电波的发射
探究活动三
思考与讨论3：如何把信号“加”到等幅振荡电流上？
实验观察调幅波和调频波：
调幅波
调频波
1.无线电波的发射
探究归纳
实验观察无线电波的发射过程：
调频波与调幅波的应用区别
(1)一般电台的中波、中短波、短波广播以及电视中的图像信号，都采用调幅波。
(2)电台的调频广播和电视中的伴音信号，都采用调频波。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
无线电波的发射
1
例1
(多选)要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应该采取的措施是(　　)
A.增大电容器极板间距
B.使振荡电容器的正对面积足够大
C.尽可能使电场和磁场向外部空间分散开
D.增大回路中的电容和电感
解析：要提高LC振荡电路辐射电磁波的本领，应从两个方面考虑，一是提高振荡频率，二是使电场和磁场分散到尽可能大的空间，C正确；由 和 可知，当增大电容器极板间的距离时，C变小，f增大，A正确；使电容器正对面积变大，C变大，f变小，B错误；增大回路中的C、L，f变小，D错误。故选AC。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
无线电波的发射
1
针对练1
(多选)如图1为无线电波实际发射过程的示意图，如图2中甲、乙、丙为发射过程产生的电流图像，关于这三种图像，下列说法中正确的是(　　)
A.图甲为高频振荡器产生的高频等幅振荡电流
B.图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号
C.图丙表示高频电磁波的振幅随信号的强弱而变
D.图丙表示高频电磁波的频率随信号的强弱而变
解析：由高频振荡器产生的高频振荡电流如题图甲所示，选项A正确；题图乙为人对着话筒说话时产生的低频信号，选项B正确；题图丙的调制方法是调幅，可以使载波的振幅随信号的强弱而变，选项C正确，D错误。故选ABC。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
无线电波的发射
1
针对练2
各地高高耸立的电视塔往往成为当地的地标性建筑，电视塔上天线的作用是(　　)
A.让声音、图像信号转化为电信号
B.让声音、图像信号加载到高频电流上
C.让音频、视频电信号加载到高频电流上
D.让载有音频、视频信号的高频电流产生电磁波
解析：电磁波可以传递声音、图像等信号，电视节目和广播节目都是通过电磁波传播的，电视塔上天线的作用是让载有音频、视频信号的高频电流产生电磁波并发射出去。故选D。
无线电波的接收
第二部分
电磁波在传播时遇到导体，会是导体中产生感应电流。空中导体可以接收电磁波，就是接收天线。
情境引入
我们周围有各种频率的电磁波，如左图所示手机、收音机、雷达等如何从诸多的信号中有选择性接收各自所需要的信号呢？
2.无线电波的接收
探究活动四
无线电波的接收原理？
电磁感应现象，导体遇到电磁波会产生感应电流。
无线电波的接收设备？
接收天线。
鱼骨天线
卫星接收天线
各种信号
2.无线电波的接收
探究活动四
演示实验：观察视频无线电波接收过程的调谐，思考原理？
2.无线电波的接收
探究活动四
无线电波的调谐原理：
当接收电路的固有频率跟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，这种现象叫做电谐振。
调谐：使接收电路发生电谐振的过程。
f=f0
调谐电路
2.无线电波的接收
探究活动四
解调过程还原声音和图像信号：
无线电的接收全过程：
这是原信号吗？
解调
调频
（检波）
放大电路
声音
图像
调幅
解调：把声音或图像信号从高频电流中还原出来
调谐器
解调器
放大电路
天线
2.无线电波的接收
学以致用
信号
振荡电流
发射
调谐电路
检波（解调）
输出
调制
无线电波的发射
无线电波的接收
地面无线电传输
有线网络传输
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。
高频电视信号的传播方式
无线电波的接收
2
(2025·江苏南通高二期末)无线电广播系统方框图如图所示，下列关于a、b装置的说法正确的是(　　)
A.a是调制、b是调谐　
B.a是调制、b是解调
C.a是调谐、b是解调
D.a是调谐、b是调制
例2
解析：在无线电广播中，人们先将声音信号转换为电信号，然后将这些信号由高频电磁波带着向周围空间传播，可知a是调制。而在另一地点，人们利用收音机接收到这些电磁波后，又将其中的电信号还原成声音信号，这就是无线电广播的大致过程。其中“收音”的顺序大致为：天线接收电磁波→调谐器选出某一频率的电磁波→解调器从高频电流中还原出音频电信号，放大后送到扬声器→扬声器把音频电信号转换成声音，可知b是解调。故选B。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
无线电波的接收
2
针对练3
(多选)关于无线电波的接收，下列说法中正确的是(　　)
A.当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，该电磁波在接收电路中激起的感应电流最大
B.使接收电路中产生电谐振的过程叫作调谐
C.收音机的接收电路是LC振荡电路
D.从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号，叫作调谐
解析：接收电路与电磁波发生电谐振时，即接收电路的固有频率等于电磁波的频率时，电路中激起的感应电流最大，A正确；根据调谐概念可知，B正确，D错误；收音机的接收电路是LC振荡电路，C正确。故选ABC。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
电磁波
2
针对练4
对于声波和电磁波的比较，下面说法中正确的是(　　)
A.它们在同一介质中的传播速度相同
B.它们都是由变化的电磁场产生的
C.手机信号的传播利用的是电磁波，医院里的B超检查利用的是超声波
D.它们都能在真空中传播
解析：电磁波在真空中传播的速度是光速，声波在真空中不能传播，声波在空气中的传播速度一般为340m/s，故A、D错误；电磁波是由变化的电磁场产生的，声波是由振动产生的，故B错误；手机信号的传播利用的是电磁波，医院里的B超检查利用的是超声波，故C正确。故选C。
电磁波谱
第三部分
3.电磁波谱
探究活动五
观察思考：用不同波段电磁波观看地球的视频，你知道电磁波是按照什么方式区分的波段吗？
3.电磁波谱
探究活动五
认识电磁波谱：我们知道电磁波包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。太阳辐射中就包含了波长不同的各种各样的电磁波。不同电磁波具有不同的波长（频率），具有不同的特性。电磁波谱就是按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把它们排列成的谱。
3.电磁波谱
探究活动五
按波长由长到短依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
3.电磁波谱
探究活动六
无线电波：技术上把波长大于1mm（频率低于300GHz）的电磁波称作无线电波。下面是波段划分，主要用途是无线电通讯。
3.电磁波谱
探究活动六
无线电波：生活和科技中的应用。
移动电话
雷达天线
天眼---射电望远镜
广播电视台和电视台
3.电磁波谱
探究活动七
红外线：波长比无线电波短，比可见光长；一切物体都在不停地辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线越强。
3.电磁波谱
探究活动七
红外线：应用
红外摄影
红外线夜视仪
红外线遥感
非接触红外测温
许多动物具有发达的红外感受器官，因此在夜间也可以"看到"物体。
3.电磁波谱
探究活动七
红外线：应用，许多动物具有发达的红外感受器官，因此在夜间也可以"看到"物体。例如响尾蛇有“热眼”它能够接收小动物身上发出来的红外辐射,并把外界温差和红外线通过神经反映给大脑,大脑发出相应的“命令”,引导毒蛇去猎取食物。
3.电磁波谱
探究活动八
可见光：能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光；可见光的波长为 400 760 nm ；波长（频率）范围不同的光表现为不同的颜色，分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光；
可被视网膜感知，人类的眼睛正是通过这一波段的电磁波，获得了外部世界的大量信息。
3.电磁波谱
探究活动八
可见光：下图为各色可见光在真空中的波长和频率，波长（频率）范围不同的光表现为不同的颜色。
3.电磁波谱
探究活动八
可见光：你能解释天空为何是蓝色的吗？
阳光进入大气时，波长较长的色光，如红光，透射力大，能透过大气射向地面；而波长短的紫、蓝、青色光，碰到大气分子、冰晶、水滴等时，就很容易发生散射现象。被散射了的紫、蓝、青色光布满天空，就使天空呈现出一片蔚蓝了。
3.电磁波谱
探究活动九
紫外线：波长在400nm~5nm；频率7.5×1014~6.0×1016Hz；有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质；可用于灭菌消毒，荧光效应，主要是化学作用。
太阳光中有许多紫外线，人体接受适量的紫外线照射，能促进钙的吸收，改善身体健康状况。但过强的紫外线会伤害眼睛和皮肤。紫外线激发氧气生成臭氧！
3.电磁波谱
探究活动十
X射线和γ射线：波长比紫外线更短的电磁波。
3.电磁波谱
探究活动十
X射线和γ射线：X射线（伦琴射线）是一种波长比紫外线更短的不可见光;X射线波长：10－8m ----10－12m;有较强的穿透能力;常用来医学检查、安全检查。
检查金属零件内部缺陷
医学检查
机场、车站用于安全检查
3.电磁波谱
探究活动十
X射线和γ射线：γ射线波长最短的电磁波；波长小于10－10m;有较强的穿透能力;常用来医学检查、安全检查。具有很高的能量，很强的穿透能力；主要用于医学γ刀、金属探伤。
γ射线能破坏生命物质。把这个特点应用在医学上，可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症。γ 射线的穿透能力很强，也可用于探测金属构件内部的缺陷。
电磁波谱各种电磁波的特点
3
根据电磁波谱，下列关于各种电磁波的说法正确的是(　　)
A.可见光的波长一定比无线电波的波长短
B.各种电磁波有明显的频率和波长区域界限
C.相同条件下，电磁波谱中最难发生明显衍射的是X射线
D.可见光的实质也是一种电磁波，红光波长最短
例3
解析：由电磁波谱可知，可见光的波长一定比无线电波的波长短，A正确；电磁波的波长和频率是连续的，没有明显的区域界限，B错误；波长越短，越难发生明显的衍射，电磁波谱中比X射线波长短的还有γ射线，C错误；在可见光中，红光波长最长，D错误。
各种电磁波的应用
4
关于各种电磁波在生活中的应用，下列说法正确的是(　　)
A.医院里“CT”机使用的电磁波是γ射线，它具有较强的穿透能力
B.紫外线常用于卫星通信、电视等信号的传输，它还可用于消毒
C.“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线，它具有显著的热效应
D.X射线可以摧毁病变的细胞，常用于治疗各种癌症
例4
解析：医院里“CT”机使用的电磁波是X射线，利用X射线能够穿透物质，来检查人体的内部器官，故A错误；微波常用于卫星通信、电视等信号的传输，紫外线用于消毒，故B错误；“浴霸”的取暖灯泡能发出较强的红外线，利用红外线的热效应进行取暖，故C正确；γ射线可以摧毁病变的细胞，用于治疗某些癌症，故D错误。故选C。
C．物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大
D．公式Ff＝μF压中的压力F压一定等于物体重力的大小
各种电磁波的应用
4
针对练5
(多选)对下列四幅图中电磁波的应用分析正确的是(　　)
A.图甲中为医生对患者进行放射治疗，它利用了γ射线能破坏生命物质
B.图乙中为体温枪，它利用的是可见光可引起人眼睛的视觉作用
C.图丙中为微波炉，它利用的是红外线的热作用
D.图丁中为紫外灯，它利用的是紫外线的消毒作用
解析：题图甲中医生对患者进行放射治疗，它利用的是γ射线能破坏生命物质，故A正确；题图乙中体温枪测体温是利用了人体温度越高，发出的红外线越强的原理，故B错误；题图丙中微波炉是利用食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，内能增大，温度升高的作用，故C错误；题图丁中的紫外灯利用的是紫外线的消毒作用，故D正确。
课堂回眸