无线电通信
【教学目标】
（一）知识与技能
1．了解无线电波的发射过程，理解调制的简单概念；
2．了解无线电波的波段划分和传播方式；
3．了解无线电波接收的基本原理和过程，理解调谐、检波。
4．了解现代通信技术的发展情况，了解微波通信、卫星通信和光纤通信在我们生活中的应用。
（二）过程与方法
通过阅读、观察总结了解无线电波的基本应用，了解现代通信技术的应用方法和基本原理。
（三）情感、态度与价值观
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。
【学情分析】
学生学习了电磁波的基本知识和无线电波的发射原理，本节学习无线电波的发射过程、传播方式、接收过程，而且对本节知识的要求只是了解，内容具体通俗易懂，而且学生在生活中应该司空见惯，很容易把学生的注意力吸引到了解其原理和方法上来，有些比较专业的概念学生理解起来有一定的难度，需要老师进行解难形式的进行讲解。
【教学思路】
以学生读书自学为主，老师分步进行解难和小结，指导学生联系实际，了解相关知识和概念，了解无线电通信技术的广泛应用。
【教学重点、难点】
1、重点：了解无线电通信中无线电波的发射过程和接收过程，理解相关概念。
2、难点：理解相关概念：振荡器、调制及调制方式、调谐、检波等。
【教学方法、学习方法】
1教法：读书自学法、指导式讲解小结。
2学法：阅读思考、联系实际、归纳整理。
【教学过程及知识要点】
一、无线电波的发射
阅读P.65，以无线电广播信号的发射为例，了解：
振荡器的作用：
调制器的作用：
两种调制方式：调幅和调频
二、无线电波的传播
无线电波的波长不同，传播过程中表现出不同的特性，因此要有效的传播无线电信号，对不同波长的无线电波应该采用不同的传播方式。
阅读P.66~67，了解：
无线电波的波段划分：长波、中波、短波、微波
无线电波的传播方式：地波、天波、直线传播
认真阅读下表：
波 段
波长
频率
传播方式
主要用途
长 波
30 000 m~3 000 m
10 kHz~100 kHz
地波
超远程无线通讯和导航
中 波
3 000 m~200 m
100 kHz~1 500 kHz
地波和天波
调幅无线电广播、电报、通信
中短波
200 m~50 m
1500 kHz~6 000 kHz
短 波
50 m~10 m
6MHz~30 MHz
天波
微波
米 波
10 m~1 m
30MHz~300MHz
近似直线传播
调频无线电广播、电视、导航
分米波
1 m~0.1 m
300 MHz~3 000 MHz
直线传播
电视、雷达、导航
厘米波
10 cm~1 cm
3 000 MHz~30 000 MHz
毫米波
10 mm~1 mm
30000MHz~300 000 MHz
三、无线电波的接收
读书P.67~68，了解无线电接收应用的过程，理解以下概念：
接收原理与接收天线：
调谐：
检波：
四、无线电波在我们生活中
读书P.67~68，了解现代通信技术在人类生活中的作用
微波通信
移动通信
卫星通信的原理及优点
光纤通信的原理及优点
【课堂练习】
1．电磁波的调制有哪两种方式？
2．什么叫电谐振？什么是调谐？
3．调谐过程中，若接收同一波段内的不同信号，通常是改变电路中哪个元件的值？
4．发射电磁波为什么要用开放电路？
5．接收电磁波信号时，为什么要调谐？
6．调谐电路中可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率电台发出的电信号，要收到该电台的信号，应该怎么办？
A．增加调谐电路线圈的匝数 B．加大电源电压
C．减少调谐电路线圈的匝数 D．减小电源电压
参考答案：
1．电磁波的调制有调幅和调频两种方式。
2．当接收电路的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，这种现象叫电谐振。使接收回路发生电谐振的过程叫做调谐。
3．调谐过程中，通常是改变调谐电路中电容器的电容。
4．振荡电路要有效地向外发射电磁波必须具备两个条件：（1）有足够高的振荡频率.（2）振荡电路的电场和磁场要尽量分散到大的空间，只有开放电路才能满足这两个条件，因此，发射电磁波要使用开放电路。
5．在空间里有大量的不同频率的电磁波传播.要接收到其中某一频率的信号，必须使这一信号在接收电路中引起电谐振，因此必须进行调谐。
6．C
【课堂小结】
老师无线电广播的应用情况，用下面的比喻，来帮助学生理解无线电波发射和接收的全过程：
→→→→→→→→→→→→
→→→→→→→→→→→→
→→→→
【家庭作业与活动】
课外练习：P.69 〖家庭作业与活动〗1、2、3、4
了解自己身边的无线电设备，如收音机、电视机、手机、电脑等，了解它们的通信信号是通过什么方式传播的。
自我小测
1根据电磁波谱选出下列各种电磁波波长顺序由短到长的是( )
A．微波，红外线，紫外线
B．γ射线，X射线，紫外线
C．红外线，可见光，紫外线
D．紫外线，X射线，γ射线
2下列关于电磁波谱各成员说法正确的是( )
A．最容易发生衍射现象的是无线电波
B．紫外线有明显的热效应
C．X射线穿透能力较强，所以可用来检查工作
D．晴朗的天空看起来是蓝色是光散射的结果
3太阳风暴袭击地球时，不仅会影响通信、威胁卫星，而且会破坏臭氧层。臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中( )
A．波长较短的可见光
B．波长较长的可见光
C．波长较短的紫外线
D．波长较长的红外线
4下列电磁波中，对同一障碍物，哪种射线的衍射现象最明显( )
A．γ射线 B．紫外线
C．X射线 D．无线电波
5在电视发射端，由摄像管摄取景物的像并将景物反射的光信号转换为电信号，这一过程完成了……( )
A．电、光转换
B．光、电转换
C．光、电、光转换
D．电、光、电转换
6电视机换台时，实际上是在改变( )
A．电视台的发射频率
B．电视机的接收频率
C．电视台发射的电磁波的波速
D．电视机接收的电磁波的波速
7过量接收电磁辐射有害人体健康．按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度(单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量)不得超过某一临界值W。若某无线电通讯装置的电磁辐射功率为P，则符合规定的安全区域到该通讯装置的距离至少为 …( )
A. B. C. D.
8.1991年的海湾战争中，充分表明了物理学的重要意义。“爱国者”导弹成功地拦截了“飞毛腿”导弹的过程，是利用了两颗装有红外望远镜的预警卫星。这两颗卫星每隔几秒钟向伊拉克全国扫描一次，当飞毛腿导弹发射时，红外望远镜和红外传感器立刻测到导弹尾部辐射出来的强大信号，卫星马上把信息经过地面控制站传到美国作战部，通讯距离(往返)达16万千米，通讯所用时间为__________ s。“飞毛腿”导弹飞行时间为7分钟，而卫星把信息经过地面控制站传到美国作战部，发出指令到“爱国者”雷达系统需要5分钟，“爱国者”导弹从发射到击中“飞毛腿”导弹的过程必须在2分钟内完成。“爱国者”的雷达有效距离为150 km，雷达发出电磁波到接收到电磁波最长时间为__________s。从发现到击中目标有1分钟就够了。从以上可看出，可以轻松进行拦截，这与通讯时间极短有很大关系。
9目前电能都是通过电网采用有线方式传输的，人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池。现在，一科学研究小组在实验室中取得了可喜的进展，也许，人类的这一梦想不久就能实现。
(1)实现无线传输能量，涉及能量的__________、传播和接收。
(2)科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波__________。
A．在传输中很多能量被吸收
B．在传输中易受山脉阻隔
C．向各个方向传输能量
D．传输能量易造成电磁污染
(3)如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P和它到天线塔的距离R相关，实验测量P和R的部分数据如下表：
R(m)
1
2
4
5
x
10
P(W)
1 600
400
100
y
25
16
①上表中的x＝__________，y＝__________。
②根据表中的数据可归纳出P和R之间的关系式为__________。
(4)为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如图所示。实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的35%。
①若用该装置给充电功率为10 W的电池充电，则损失的功率为__________ W。
②若把甲线接入电压为220 V的电源，测得该线圈中的电流为0.195 A。这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为__________ W。
(5)由于在传输过程中能量利用率过低，无线传播电能还处于实验阶段。为早日告别电线，实现无线传输电能的工业化，还需解决一系列问题，请提出至少两个问题。
10波长分别为290 m、397 m、566 m的无线电波同时传向收音机的接收天线，当把收音机的调谐电路的频率调到756 kHz时。
(1)哪种波长的无线电波在收音机激起的感应电流最强？
(2)如果想接收到波长为290 m的无线电波，应该把调谐电路中可变电容器的动片旋进一些，还是旋出一些？
答案
1解析：由电磁波波长由长到短的顺序依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，可见B项正确。
答案：B
2解析：波长越长越易衍射，故A正确；有明显热效应的是红外线，故B错误；X射线因其穿透能力常用于人体拍片和检查金属零件缺陷，故C正确；天空的蓝色是由于波长较短的光易被散射，故D正确。
答案：ACD
3解析：臭氧能吸收的是太阳辐射中的紫外线。
答案：C
4解析：对同一障碍物，波长越长，衍射现象越明显，因为无线电波波长最长，所以无线电波衍射现象最明显。
答案：D
5解析：摄像管的摄像过程把光信号转换成电信号，即把一幅图像按照各个部分的明暗情况，逐点地变为强弱不同的信号电流，然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去，B正确。
答案：B
6解析：电视台的发射频率、电磁波的波速等都是电视机所无法改变的，所能改变的只有自身的接收频率。不同的电台会有不同的使用频率，要使自己的电视机与电台的频率一致才能收到电视信号。
答案：B
7解析：以辐射装置为球心的球面为波面向外辐射，设距离为d的地方符合题意，则＝W，所以d＝。
答案：D
8解析：因为电磁波传播的速度v＝3×108 m/s，故通讯所用的时间t1＝＝ s≈0.53 s，雷达从发出电磁波到接收到电磁波最长时间为t2＝ s＝10－3 s。
答案：0.53 10－3
9解析：(1)像电磁波一样，无线传输能量也需要发射、传播和接收的过程。
(2)电磁波可以向各个方向传播，而电能的输送需要定向传播。
(3)由表中的前三组数据和最后一组数据可以看出PR2＝1 600。将R＝5代入上式得P＝64，所以y＝64；将P＝25代入，得R＝8，所以x＝8。
(4)①由题意知，输电效率为η＝35%，则
P总＝＝28.6 W，
所以损失的功率为P损＝P总－P＝28.6 W－10 W＝18.6 W。
②甲线圈输入功率为P总＝UI＝220×0.195 W＝42.9 W，
所以，乙线圈得到的功率，即灯泡的功率为P＝P总η＝42.9×35% W＝15 W。
(5)因为在无线传输过程中，电磁波向各个方向传播是均等的，无法有效地控制方向性，为了更多地接收到电磁波，就需要接收仪器和发射点之间有较短的距离及接收器，需有很大的体积。同时，向空间辐射较多的电磁波，对人体有害。
答案：(1)发射 (2)C
(3)①8 64 ②PR2＝1 600
(4)①18.6 ②15
(5)仪器体积过大、对人体有伤害、传输距离太短等。
10解析：(1)根据公式f＝得f1＝＝ Hz≈1 034 kHz，f2＝＝ Hz≈756 kHz，f3＝＝ Hz≈530 kHz。
所以波长为397 m的无线电波在收音机中激起的感应电流最强。
(2)要接收波长为290 m的无线电波，应增大调谐电路的固有频率。因此，应把调谐电路中可变电容器的动片旋出一些。
答案：(1)波长为397 m的无线电波 (2)旋出一些
