3.5 电磁波的应用 学案（粤教版选修3-4）
情景素材
人类认识电磁波到现在不过一百年,但电磁波在科学技术上已经得到十分广泛的应用.你知道有哪一些应用吗?
简答：电视、广播、雷达、移动电话、互联网等等都是利用电磁波工作的.
知识预览
1.无线电广播与电视主要由发射系统和接收系统组成,电视系统有图像和声音两部分,广播系统只有声音部分.
2.移动通信是指通信双方至少有一方可以自由移动进行信息交换的通信方式.
三点剖析
1.广播和电视的工作原理
在电视发射端,由摄像管摄取景物并将景物反射的光信号转换为电信号,然后通过天线把带有信号的电磁波发射出去.
电视接收天线接收到电磁波以后,经过调谐、检波,将得到的电信号送到电视接收机的显像管,显像管把电信号还原成景物的像.
电视接收机的天线接收的电磁波除了载有图象信号外,还有伴音信号,伴音信号经检波取出后,送到扬声器.
2.电磁波与科技、经济、社会发展的关系
麦克斯韦的伟大预言和赫兹的电火花开创了人类文明的新纪元.从此，人类的文明进程和社会发展就与电磁波息息相关.
电磁技术的发展，导致了近代科学技术的深远变革，相继出现的无线电报、广播、传真、电视、移动通信、卫星通信、互联网，将人类推进了信息时代.
电磁波的应用和相关技术的发展加速了产品的更新换代，带动了经济的快速发展，同时也推动了人们生活方式的变革.我们每天都遨游在电磁波的海洋中，尽情地享受着它给人类带来的巨大物质文明和精神财富.
各个击破
【例1】如何理解调谐的作用
解答:世界上有许许多多的无线电台、电视台及各种无线电信号，如果不加选择全部接收下来，那必然是一片混乱，分辨不清.因此接收信号时,首先要从各种电磁波中把我们需要的选出来,通常叫选台.在无线电技术中利用电谐振(类似于机械振动中的共振)达到目的.
使接收电路中产生电谐振的过程叫调谐,能够调谐的接收电路叫调谐电路.
如图3-5-1所示,调节电容器的电容,当该LC振荡电路的固有频率与某电台的频率相同时,这个电台的电磁波在电路中激起的感应电流最强,这样就选出了这个电台.收音机一般是通过改变电容来调谐,而电视机一般通过改变电感来调谐.
图3-5-1
【例2】为了实现全球的电视转播,下面措施中正确的是( )
A.只需发射一颗同步卫星,在赤道平面上空运行
B.至少需发射三颗同步卫星,在赤道平面上空运行
C.只需发射一颗同步卫星,绕着通过南、北极的上空运行
D.至少需发射三颗同步卫星,绕着通过南、北极的上空运行
解析：同步卫星只能在赤道平面上空,通过南、北极上空运行的卫星不可能是同步卫星,C、D错.
由于电视信号属微波段,只能够直线传播,为了覆盖全球,至少需发射三颗同步卫星,使它们位于正三角形的顶点,地球内切于这个正三角形,如图3-5-2所示.
图3-5-2
答案:B
第五节 电磁波的应用
学习目标
重点难点
1．能说出电视信号的录制、发射和接收过程．
2．能说出移动通信的流程．
3．能说出电磁波与科技、经济、社会发展的关系．
重点：电磁波在生产、生活、科技、军事等方面的应用．
难点：电视信号的录制、发射、接收和移动通信的流程．
一、无线电广播与电视
电视能传递活动的图象．在电视的发射端，把景物的光信号转换成电信号的过程叫摄像．在电视接收端，将电信号还原成像的过程由电视机的显像管完成，电视的应用很广泛，发展也很快．
二、移动电话
它将用户的声音转变为电信号发射到空中，同时它又相当于一台收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方发送的信息．
预习交流
随着科学技术的发展，我们的生活已进入电气化时代，电磁炉与微波炉已进入普通家庭，为我们做饭提供了方便，那么两者的工作原理是什么？
答案：电磁炉是利用电磁感应原理工作的，它是在炉内通过交变电流产生交变磁场，使灶台上的铁锅体内产生感应电流而发热，进而加热食物；微波炉是利用微波能穿透食物表面进入内部，使食物分子高速振动，部分微波能量被转换成食物分子的内能，使食物温度升高．
一、无线电广播与电视
现在电视已进入千家万户，极大地丰富了人们的生活，方便了人们的学习和工作．早期电视机只能接收12个频道，全频道电视机能接收56个频道，而且现在备受大家青睐的液晶电视已十分普及，试简要叙述电视机的工作原理．
答案：电视系统主要由摄像机和接收机组成，把图象各个部位分成一系列小点，称为像素，每幅图象至少要有几十万个像素，摄像机将画面上各个部分的光点，根据明暗情况逐点逐行逐帧地变化为强弱不同的信号电流，随电磁波发射出去．电视机接收到电磁波后，经调谐、检波得到信号，按原来的次序在显像管的荧光屏上汇成图象．中国电视广播标准采用每秒钟传送25帧图画，每帧由625条线组成．
下列说法正确的是（ ）．
A．摄像机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置
B．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置
C．摄像机在1 s内要送出25张画面
D．电视机接收的画面是连续的
点拨：摄像机把光信号转变为电信号，电视机把电信号还原为光信号，接受的画面并不是连续的．
答案：BC
解析：摄像机通过摄像镜头摄到景物的光信号，再通过特殊装置（扫描）转变为电信号，在1 s内要传送25张画面；电视机通过显像管将接收到的电信号再转变为光信号，最后还原成图象和景物，每秒要接收到25张画面，由于画面更换迅速和视觉暂留，我们感觉到的便是活动的图象．所以B、C选项正确，A错误；电视机接收的画面是不连续的，D错误．
在电视信号发射端，由摄像管摄取景物并将景物反射的光转换为电信号，在电视信号接收端，电视机的显像管把电信号还原成景物的像．
二、移动通信
已步入信息化社会的我们，手机已成了必备品，手机的普及已从根本上改变了我们的生活和工作方式，请大家谈谈手机对我们生活的影响．
答案：手机的积极作用已家喻户晓，消积作用也逐步暴露．人们的交流越来越频繁、便利，信息的获取越来越方便容易，提高了社会生产力，改变了人们的生产、生活，甚至思维的方式．但是手机的滥用也已成为一个日益突出的问题．过于频繁地使用手机，将对人体产生过量的电磁辐射．
移动电话将用户的____信号转换成______发射到空中，同时它又相当于一台____机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方发送的通话信息．
答案：声音 电磁波 收音
解析：每一个移动电话都是一个电磁波发射器，将用户的声音信号转换成电磁波发射到空中，同时它又是一个电磁波接收器，相当于一台收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到对方发送的通话信息．
移动通信系统由两部分组成：空间系统和地面系统．地面系统包括：①卫星移动无线电台和天线；②关口站、基站．
1．下列说法正确的是（ ）．
A．发射的图象信号不需要调制过程
B．接收到的图象信号也要经过调谐、检波
C．电视信号包括图象信号和伴音信号两种
D．图象信号和伴音信号传播的速度不同
答案：BC
解析：无线电波的发射需要调制过程，接收要经过调谐和检波过程．图象和声音信号传播速度是相同的，否则看电视时会出现不同步的现象．故B、C正确，A、D错．
2．目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内．下列关于雷达和电磁波说法正确的是（ ）．
A．真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0.3 m至1.5 m之间
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D．波长越长的电磁波，反射性能越强
答案：AC
解析：由v＝λf，
可得：λ1＝＝m＝1.5 m，
λ2＝＝m＝0.3 m．
故A选项正确；电磁波是由周期性变化的电场和磁场产生的，故B选项错误；电磁波测距的原理就是通过发射和接收的时间间隔来确定距离，故C选项正确；波长越长的电磁波，其频率越低，能量越小，反射性能越差，D选项错误．
3．雷达是用来对目标进行定位的现代化定位系统，雷达的定位是利用自身发射的（ ）．
A．电磁波 B．红外线
C．次声波 D．光线
答案：A
解析：雷达是一个电磁波的发射和接收系统，因而是靠发射电磁波来定位的，选A．
4．下列说法正确的是（ ）．
A．雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线电装置
B．电磁波遇到障碍物要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的
C．雷达用的是中波波段的无线电波
D．雷达每次发射无线电波的时间约为10－8 s
答案：AB
解析：雷达是利用无线电波来测定物体位置的无线装置，工作特性是利用电磁波遇到障碍物要发生反射，每次发射的时间约为10－6 s，是用微波波段的无线电波．
5．我国电视广播规定0.02 s电子束扫完一幅图象，而一束图象中，电子束要扫描312.5行，则电子束的行扫描频率是________．
答案：15 625 Hz
解析：电子束在0.02 s内扫描图象为312.5 行，那么1 s内扫描行数即频率：
f＝Hz＝15 625 Hz．
