第二十一章第3节广播、电视和移动通信-人教版九年级物理

第3节广播、电视和移动通信设计说明电磁波是一个大家族，包括各种波长的波，其中用于广播、电视和移动通信的部分是频率在数百千赫到数百兆赫的那部分中波和长波，又叫做无线电波。在教学时，只要求学生了解无线电广播和电视的大致工作过程，了解移动电话是怎样工作的。我们的生活已经离不开广播、电视和移动通信，因此它们的工作过程对学生具有极大的吸引力，学生很有可能提出来自生活而非课本上的问题，这要求教师对此要有相对广泛的知识储备。在对“无线电广播信号的发射和接收”讲授时，可先打开收音机，让学生听一段好节目，再观察收音机的周围有没有长长的线与外界相连，使学生自己感受到确实是电磁波作为载体，把远方的好节目带到了我们身边。接着指导学生阅读相关内容，在提示性问题的指引下帮助学生理解广播信号的传递过程，另外流程图对理解传递过程有很大的帮助。有了“广播信号的发射和接收”为基础，“电视信号的发射和接收”环节，学习起来相对简单，只要通过阅读文字和流程图，找到两种传递的不同之处即可：一是电视信号传递的不只是声音信号还有图像信号；二是发射和接收的装置不一样。“移动通信”，本环节学习时，跟前两个环节一样，注重学生的探究性学习。由教师提出富有指导性的问题，带动学生走进课本，理解移动电话的信号传递过程。移动电话有其自身的独特性，体型越来越小，这得益于集成电路的应用，天线也由外置转为内置，外观也越来越精致。手机自身的发射功率不大，它的天线也很简单，灵敏度不高，因此通话时要靠基地台转接。也可以多搜集相关的图片或视频，帮助学生建立物理与生活的联系。教学过程可分为三个阶段，第一阶段，了解无线电广播信号的发射和接收；第二阶段，了解电视信号的发射和接收；第三阶段，了解移动电话。教学目标【知识与技能】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。3.了解移动电话是怎样工作的。【过程与方法】通过了解广播、电视和移动电话的工作过程，初步认识科技对现代生活的影响。【情感、态度和价值观】通过学习广播、电视和移动通信，体验现代应用科技的价值。重点难点教学重点了解无线电信号的发射和接收过程。教学难点了解广播、电视和无线电话利用电磁波传递信号的基本过程。教学方法观察、讨论和分析相结合的教学方法。教具、学具多媒体及课件、收音机、手机、无绳电话等实物。授课时数1课时教学过程回顾思考1.电磁波是如何产生的？2.电磁波在真空中的传播速度是多少？导入新课师：大家知道电磁波是一个大家族，通常用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波。我们的生活已离不开无线电广播和电视，有了无线电广播和电视，就把我国古代传说中的“千里眼”“顺风耳”的神话变成了现实。有了移动电话使通信更加方便。那么无线电波是如何完成广播、电视和移动电话信号传递的呢？怎样利用电磁波来传递声音和图像信号呢？下面我们先来想一想人们以前是如何传递信息的？生甲：烽火，人们在烽火台点燃火，用烟来传递战争(信息)。生乙：人们用鸽子传递信件(信息)。生丙：人们通过用马、火车、飞机等交通工具邮寄信件的方式来传递信息。师：从回答中我们看出什么？生甲：传递信息要有像烟、鸽子、马、火车、飞机等这些工具。生乙：传递信息要有载体。师：对，那么无线电通信的载体是什么，大家知道吗？生：电磁波。师：请大家听一段广播节目(打开收音机)。师:大家都听得津津有味。那么广播内容是怎样传递的呢？在收音机的周围并没有一条长长的导线与外界相连，那作为信息的载体是什么呢？——电磁波。师：电磁波传递信息又快又远，无线电通信就是利用它作为“载体”来传递信息，进行无线电通信。它是怎样传递信息的呢？讲授新课一、无线电广播信号的发射和接收展示一台多波段收音机，播放广播节目，说说你观察的内容。它的作用是什么？那么广播电台是如何发射信号，收音机是如何接收信号的呢？师：请大家阅读教材“无线电广播信号的发射和接收”部分内容，思考讨论回答以下问题(多媒体展示)：(1)无线电广播信号的发射和接收分别是由什么来完成的？(2)发射信号时，话筒的作用是什么？发射信号时，承载音频电信号的载体是什么？(3)把音频电信号加载到高频电流的目的是什么？(4)信号的接收是由什么来完成的？(5)转动收音机调谐装置的旋钮，可以从中选出特定频率的信号。实验一下，如果没有转动这个旋钮，会出现什么情况？由图可以看出，我们收听到的无线电广播信号是由广播电台发射的，由收音机接收的。这主要分为两个过程（1）信号的发射首先用话筒把声音信号转换成音频电信号，但音频电信号不能用来直接发射电磁波。需要由载波发生器产生高频电磁波，通过调制器把音频电信号加载到高频电磁波（电流）上；最后通过天线把载有音频电信号的电磁波发射出去。类比分析：音频信号相当于写信的人把信写好；高频振荡电流相当于装信件的信鸽、马、火车、飞机等交通工具；调制器的调制过程就相当于把信件装在信鸽、马、火车、飞机等交通工具上，天线发射相当于装载着信件的信鸽、马、火车、飞机等交通工具出发。（2）信号的接收收音机的天线接收到各种各样的电磁波，转动收音机调谐器的旋钮，可以选出特定频率的信号，收音机里的电子线路再把音频电信号从中取出来，进行放大，送到扬声器里，扬声器把音频电信号转换成声音，就可以听到电台的广播了。类比分析：天线接收是把所有的送信使者都接下来；选台就是找到带有你所学信件的使者；解调就是把信件从使者身上解下来；扬声器就是把信件打开，让你了解相关信息。师：咱们学习了无线电广播信号的“发射”与“接收”，可以看出这是一对互应的过程，有“发”有“收”，请同学们再进一步研究图，看能不能找到类似这种互应的过程。(学生仔细对比、研究、讨论)生甲：话筒把声音信号转换成电信号；扬声器把电信号还原成声音信号。生乙：有声、电信号的转换。生丙：调制器把音频电信号加载到高频电流上；收音机内的电子线路把音频电信号从高频电流上取出来。生丁：广播电台的天线用来发射电磁波；收音机的天线用来接收电磁波。师：这里还需要大家了解一些无线电广播信号的发射和接收的专业术语，例如：音频信号、视频信号、射频电流等，请大家看教材中的“科学世界”。(1)什么是音频信号？(2)什么是视频信号？(3)什么是射频电流？生甲：由声音转换成的电信号，它的频率跟声音的频率相同，在几十赫到几千赫之间，叫做音频信号。生乙：由图像转换成的电信号，它的频率在几赫到几兆赫之间，叫做视频信号。生丙：把音频电流和视频电流加载到频率更高的电流上，产生电磁波发射到空中，这种电流叫做射频电流。师：大家回答都很棒。这是关于音频、视频、射频的比较(示意)，如图所示(多媒体展示)。师：另外，大家还可以了解一下这些内容(多媒体展示)。调制：将音频电信号加载到高频电流上，使产生的电磁波随各种信号而改变，它是在专门的电路——调制器中完成的。调幅：中、短波广播是用音频信号控制射频信号，让射频电流的幅度随音频电流的变化而变化，称为调幅(AM)。调频：电视节目的声音是用音频信号控制射频信号，使射频电流的频率随音频电流的变化而变化，称为调频(FM)。天线：无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线进行工作。一般天线都具有双重作用，既可用作发射天线，又可用作接收天线二、电视的发射和接收师：请大家阅读教材“电视的发射和接收”的相关内容，思考并回答以下问题(多媒体展示)：(1)电视信号的发射是由完成的，接收是由完成的。(2)发射时，电视信号包括信号和信号，前者是由______转换成音频电信号，后者是由转换成图像电信号，两种信号一起被_______发射到空中。(3)接收时，电视机的把图像电信号还原成图像，把音频电信号还原成声音。师：电视用电磁波传递图像信号和声音信号。声音信号的产生、传播和接收过程与无线电广播信号的发射和接收过程十分相似。无线电广播信号的接收由收音机的天线完成，电视信号的接收由电视机的天线完成。师生总结：如图所示，(1)电视用电磁波传递图像信号和声音信号。(2)声音信号的产生、传播和接收过程与无线电广播信号的发射和接收过程相似。(3)图像信号的发射和接收过程:发射过程：摄像机把图像变成电信号，由发射机把电信号加载到高频电流上，通过天线发射到空中。接收过程：电视机的接收天线把高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。注意：在这个过程中，摄像机和显示器的作用是互逆的。三、移动电话1.移动电话的工作方式师：现在很多人都在使用移动电话，移动电话不需要电话线，比固定电话更方便。移动电话是通过电磁波来传递信息的，固定电话是通过导线中的电流来传递信息。移动电话机既是无线电发射台，又是无线电接收台。移动电话能将我们的声音信息用电磁波发射到空中，同时它也能在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。2.基地台移动电话机体积较小，发射功率不大；天线也很简单，灵敏度不高。当它跟其他用户通话时，要靠较大的固定无线电台来转接，这种固定的电台叫基地台，跟电话交换机相连。3.无绳电话无绳电话外形很像普通的电话机，不过座机与手机之间没有电线相连，它们通过无线电波来沟通，座机与市话网相接，相当于一个小型基地台。使用时，无绳电话的手机不能离座机太远，大约在几十米到几百米的范围内。课堂小结广播、电视、移动电话信号传递的异同相同点不同点载体发射过程接收过程信号形式载波特点发射和接收设备广播电磁波信号转换、调制、天线发射天线接收、解调音频信号频率最小广播电台发射、收音机接收电视音频信号和视频信号频率较小电视台发射、电视机接收移动电话音频信号和视频信号频率最大移动电话发射、接收，基地台转接当堂达标1.（2021·湖北随州）在2020年特殊的经济形势下，“新基建”的七大产业担负起了国家经济发展的重大使命，“5G”产业是其中一项。“5G”手机通过电磁波与基站之间进行信息传递，以下有关说法中不正确的是（）A.电磁波可以在真空中传播B.电磁波既能传递信息也能传递能量C.“5G”比“4G”传递信息更快，是因为它所使用的电磁波的波速更快D.即使先进的“5G”手机，使用过程中也会发热，是因为工作过程中部分电能转化为内能答案：C2.各地高高耸立的电视塔是地标性建筑，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答案：D3.观众在家中选择不同频道观看电视直播时，实际上是在改变（）A.电视台发射的电磁波的波速B.电视机接收的电磁波的波速C.电视台发射的电磁波的频率D.电视机接收的电磁波的频率答案：D4.课外活动时，几位同学在一起谈论无线电广播信号的发射，他们有以下几种看法，你认为不正确的是()A.话筒把声音信号转换成电信号向外发射电磁波B.无线电广播信号的发射由广播电台完成C.调制器把音频电信号加载到高频电磁波上D.电磁波的发射要通过天线答案：A板书设计第3节广播、电视和移动通信1.无线电广播信号的发射和接收：通过电磁波传递信息(1)无线电广播信号的发射：由广播电台完成。声音