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第八章8.4无线电波和无线电通信执教：上海市姚连生中学翟连娣一、教学任务分析本节学习无线电波的传播和应用、无线电通信。本节涉及的是现代科技的内容，学习要求不高，只要求学生对无线电波和无线电通信有一个大概的了解，为高中物理学习打基础。学习本节内容需要学生知道奥斯特实验和声波等方面的知识。本节通过学生实验、演示实验，对无线电波的产生有一个大致的了解。与声波作类比，说明无线电波也有不同的频率，对频率与波长的关系有个定性的了解。通过推测各波段可能的传播方式以及设想无线电波的应用，知道无线电波的用途。通过将无线电波传递信息的过程与飞机运输货物的过程作类比，知道无线电波传递信息的过程。本节课的教学要求学生积极参与，在经历对无线电波的传播方式进行推测及对应用进行设想的过程中，体验科学家探索的历程，激发求知欲，提高逻辑推理能力。通过了解我国无线电通信、广播电视的发展状况，激发爱国热情，感悟无线电通信在文明进步、现代社会中重要的应用价值。二、教学目标1、知识与技能（1）知道无线电波在真空中和空气中的传播速度。（2）知道无线电波的波长、频率以及它们之间的定性关系。（3）知道无线电波的几个主要波段，它们的英文缩写、传播方式和主要用途。（4）知道模拟信号、调频、调幅和调谐。2、过程与方法经历对无线电波的传播方式进行推测及对应用进行设想的过程。3、态度、情感与价值观（1）通过经历对无线电波的传播方式进行推测及对应用进行设想的过程，体验科学家探索的历程，激发求知欲，提高逻辑推理能力。（2）通过了解我国无线电通信、广播电视的发展状况，激发爱国热情，感悟无线电通信在文明进步、现代社会中重要的应用价值。三、教学重点和难点重点：无线电波的应用。难点：无线电通信。四、教学资源1、学生实验器材：收音机、导线、一节1号电池。2、演示实验器材：电池组、线圈、小磁针、电流计、蹄形磁体。3、课件：自制演示PPT幻灯片、Glodwave软件。五、教学设计思路本设计的内容包括三个方面：一是无线电波的产生，二是无线电波的传播和应用，三是无线电通信。本设计的基本思路是：首先，通过一个学生实验、两个演示实验，学生对无线电波的产生有一个大致的了解。然后，与声波作类比，说明无线电波也有不同的频率，让学生对频率与波长有个定性的了解，并以此将无线电波分成四个主要波段。在知道无线电波特点的基础上，归纳出各波段的传播特点，并推测各波段可能的传播方式以及设想无线电波的应用。最后，介绍无线电波传递信息的过程。本设计要突出的重点是：无线电波的应用。方法是：在简单介绍无线电波传播特点的基础上，由学生归纳各波段的传播特点，并以此推测各波段可能的传播方式和设想各波段的应用。由于是分波段的逐次讨论，再加上教师的提示点拨并配以PPT的导图，这一知识点应该能得到较好地落实。本设计要突破的难点是：无线电通信。方法是：首先，利用Glodwave软件导入两段声音，再把两段声音进行合成，制作成一个配乐诗朗诵，让学生对音频信号及无线电波随模拟信号而改变有一个感性的认识。在此基础上，再通过将无线电波传递信息的过程与飞机运输货物的过程作类比来突破这一难点。本设计通过学生积极参与，激发学习的兴趣。通过经历推测和设想的过程，感受现代生活与物理知识的密切联系。完成本设计的内容约需1课时。六、教学流程1、教学流程图雷达微波炉活动Ⅱ讨论1各波段特点活动I学生实验情景Ⅱ演示实验1、2情景I视频无线电波活动Ⅲ讨论2地面、卫星中继站情景Ⅲ视频情景ⅣPPT类比导图无线电通信2、流程图说明情景I视频播放无线电波应用的视频。引出问题：什么是无线电波？无线电波是怎么产生的？活动I学生实验收音机发出嚓嚓的噪声。情景Ⅱ演示实验1、2奥斯特实验证明电能产生磁。磁也能产生电。活动Ⅱ讨论推测各小组分别根据长波、中波、短波、微波的特点讨论推测其传播方式（每组讨论一个波段）。活动Ⅲ讨论设想设想1：在近距离通信的基础上，设想如何实现远距离通信。设想2：如何实现全球通信。设想3：对于微波遇到障碍物会发生反射，能加剧水和脂肪分子的热运动，有何设想。情景Ⅲ视频利用Glodwave软件导入两段声音，并将两段声音进行合成。情景Ⅳppt导图将无线电波传递信息的过程与飞机运输货物的过程作类比。3、教学主要环节本设计可分为三个主要的教学环节。第一环节，通过学生实验、演示实验，对无线电波的产生有一个大致的了解。第二环节，通过推测各波段可能的传播方式以及设想无线电波的应用，知道无线电波的用途。第三环节，通过软件演示和将无线电波传递信息的过程与飞机运输货物的过程作类比，知道无线电波传递信息的过程。七、教案示例（一）引入视频：无线电波的应用。设问：无线电波是如何产生的呢？（二）新课1、无线电波的产生（1）学生实验：活动卡P11活动（1）问题：电路通断的瞬时收音机为什么会发出嚓嚓声呢？（2）演示实验1：奥斯特实验证明：通电导线周围存在磁场。即：电能产生磁。（3）演示实验2：闭合的线圈在磁场中做切割磁感线运动。证明：磁也能产生电。（4）解释电能产生磁，磁能产生电，电和磁总是相互联系的，形成了一个不可分离的统一体，并由近及远地向外传播，就形成了无线电波。收音机发出嚓嚓声的原因是收音机收到了电路瞬时通断时发出的无线电波。声波有不同的频率，无线电波与声波一样也有不同的频率，不同的频率对应不同的波长（对波长稍作解释），频率越高，波长越短，反之，频率越低，波长越长。无线电波按频率从低到高排列的顺序是：长波、中波、短波、微波。2、无线电波的传播及应用对电离层稍作解释。无线电波传播的特点：（1）与光的传播相同，不需要媒介物质，可在真空中传播，在真空中的传播速度等于光速C=3×108米/秒，在空气中的传播速度与在真空中的传播速度几乎相同。（2）无线电波也具有能量，但在沿地球表面附近的空间传播时能量会不断损失，而且频率越高(波长越短)能量损失越大；频率越低(波长越长)能量损失越小。（3）频率越高，传递信息就越多。（4）波长越长，如长波、中波，能绕过障碍物的本领越大。波长短，如短波、微波，遇较大的障碍物不能绕过，会受到阻挡。（5）微波遇到障碍物会发生反射，还能穿过电离层。问题：根据以上特点，你认为各波段各有什么特点？会如何传播？可以有哪些应用？小组讨论：各小组分别根据长波、中波、短波、微波的特点讨论推测其传播方式（每组讨论一个波段）。交流、总结：（1）长波（LW）特点：长波适宜沿地球表面附近的空间传播。传播距离远，稳定性和抗干扰性好。缺点：发射长波的设备庞大，造价高。因此长波很少用于无线电广播，目前，我国没有民用长波广播电台。应用：长波多用于超远程无线电通信、潜艇、远洋航行的通信、导航等。（2）中波（MW）特点：白天中波被电离层几乎全部吸收，因此，适宜沿地球表面附近的空间传播，晚上可依靠电离层的反射来传播。应用：中波多用于城市广播、电报通信。（3）短波（SW）特点：主要依靠电离层的反射来传播。缺点：由于电离层的快速变化，收听时经常出现类似海浪般忽大忽小的声音。稳定性和抗干扰性差。应用：远距离广播通信。（4）微波特点：①沿地球表面附近的空间传播时，由于波长很短，遇障碍物阻挡；频率很高，在传播过程中能量损失很大，所以传播距离很近。②由于频率很高，传递信息多。③遇到障碍物会发生反射。④能穿过电离层。应用1：电视广播、移动通信传播方法：①发射塔：用于近距离通信。小组讨论：如果要实现远距离通信，你有什么设想？②地面中继站：用于国内远距离通信。小组讨论：要实现国际通信，你有什么设想？③同步通信卫星作中继站：用于全球通信。小组讨论：微波遇到障碍物会发生反射，微波还能加剧水和脂肪分子的热运动，使物体温度升高，对于这些特点，你有什么设想？（提示：超声波的应用）应用2：雷达、微波炉3、无线电通信以广播电视为例（教科书P23图8-4-5，与运输货物进行类比）：（1）货物装箱话筒（拾音器）：将声音转换成与声音变化相一致的电信号（音频信号）；多媒体演示：Glodwave软件导入两段声音，再把两段声音进行合成。摄像机：将画面转换成与画面色彩、明暗变化相一致的电信号（视频信号）（2）装机调制器：使无线电波随模拟信号而改变，将模拟信号装载到无限电波上。调制有两种技术：①调幅（AM）：使无线电波的振幅随模拟信号改变。②调频（FM）：使无线电波的频率随模拟信号改变。（3）起飞、飞行放大器：调制后的无线电波经放大后发射。（4）降落调谐器：将所需频率的无线电波从大量不同频率中的无线电波中挑选出来，也就是选择不同频率的电台节目。（5）卸箱解调器：将所接收到的无线电波中分离出所需的模拟信号。（6）开箱取物放大器：模拟信号经放大器放大后，由扬声器还原成声信号，由显象管还原成光信号。（三）小结（略）（四）作业布置（略）