物理选修34 电磁波与信息化社会学案设计

这是一份物理选修34 电磁波与信息化社会学案设计，共4页。学案主要包含了m＝7.5×103等内容，欢迎下载使用。




1．了解电磁波的应用。


2．了解电视和雷达的基本原理。


3．了解电磁波在科技、经济、社会发展中的作用。





人类通信经历了这些阶段：古代的的烽火台、击鼓鸣金、信鸽、旗语、驿站等；19世纪的电报、电话；20世纪的无线电通信；现在已经进入了信息时代。2011年11月，在地面遥控下顺利实现了天宫一号与神舟八号的对接。请你查阅有关的资料找一下，人类使用的第一种无线电设备是什么？在此之后走进人们生活的无线电设备依次又有哪些？





电报机





提示：第一个使用的无线电设备是电报机。在此之后又有了收音机、电视机、手机、电脑等。





1．电磁波与信息的传递


电磁波的传输特点：可以通过______、______进行有线传输，也可以______传输。电磁波的频率越高，相同时间内传输的信息量越大。


2．电视


(1)电视发射系统：在电视发射端，摄像镜头将被摄物体的像成在______的屏上。电子枪发出的电子束按一定规律偏转，对屏上的图像进行逐行扫描。通过光电转换器件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，完成光电转换，然后将信号电流调制成________，通过发射机的天线把带有信号的______发射出去。


(2)电视接收系统：电视接收机的天线接收到______后，将视频信号与音频信号分开。视频信号通过________中的电子枪发射的受视频信号控制的电子束对荧光屏的扫描，将视频信号即电视信号转换为图像。音频信号通过扬声器转换成声音。


(3)摄像机与电视接收机中电子束扫描速率的关系：两种电器中电子束扫描的速率______。


3．雷达


(1)雷达的作用：是利用无线电波来测定________的无线电设备。


(2)雷达用的无线电波的波段属于______。


(3)雷达天线的作用：发射出去的电磁波遇到______时反射回来又被天线接收。


(4)雷达确定障碍物位置的方法：通过测定微波从发射到反射回来的______来确定目标的距离，并结合微波的____________来确定目标的位置。


4．移动电话


每一部移动电话都是一个______电台，它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中；同时它又是一台________，捕捉空中的电磁波，使用户接收对方送来的信息。


思考：乘过火车的人都有这样的体验：在火车上拿出收音机，无论怎样调整方向，都听不清广播电台的节目，而在火车上打移动电话却丝毫不受影响。收音机和移动电话都靠无线电波传递信号，为什么在火车上无法用收音机收听广播却能打移动电话？


5．因特网


因特网从根本上改变了我们的生活和工作方式，通过因特网可以听音乐、看电影、聊天、购物；可以查阅资料、远程教学、远程医疗，信息资源的共享将我们的地球真的变成了“________”。





答案：1．电缆 光缆 无线


2．(1)摄像管 高频电流 电磁波 (2)电磁波 显像管 (3)相等


3．(1)物体位置 (2)微波 (3)障碍物 (4)时间 方向和仰角


4．无线 收音机


思考


提示：广播电台发射的无线电波属于中、短波范围，有一定的绕射能力，可进行远距离通信，但穿透能力很弱，一旦遇到金属就会被屏蔽掉，所以火车上收不到电台节目。而移动电话频率通常在900 MHz以上，穿透能力强，可以穿过窗户进入车厢。


5．地球村





雷达的基本原理是什么？


雷达是利用无线电波来判定物体位置的无线电设备，它是利用电磁波遇到障碍物要反射的特点来工作的。通过电磁波的发射、反射和接收，可以测定障碍物的方位和距离。


雷达利用的电磁波在微波波段，因为微波的波长越短，衍射现象越不明显，传播的直线性越好，方向性越好，反射性越强。它每隔大约0.1 ms向某一方向发射一次时间约为1 μs的不连续的微波(即脉冲)，微波遇到障碍物反射回来，这样可在显示器的荧光屏上呈现发射和接收到的两个尖形波，通过计算可得到障碍物到雷达站的距离，再根据发射微波的方向和仰角，便可判定障碍物的位置了。





雷达既可用于探测飞机、舰艇、导弹等军事目标，又可用来为飞机、船只导航，在天文学上用来研究天体，在气象上用来探测暴风、雷雨、云层等。





测得从发射信号到接收目标反射信号的时间t，就可知道目标到雷达的距离s＝eq \f(1,2)ct，并可确定目标方向。





类型一 对电视工作原理的理解


【例1】 下列说法中正确的是( )。


A．摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置


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幅画面


D．电视机接收的画面是连续的


解析：摄像机把光信号转化成电信号，然后经过发射装置发射出去。电视机中的显像管将接收到的电信号还原成光信号。摄像机在1 s内要送出25幅画面，同样电视机在1 s内接收25幅画面，画面是不连续的。


答案：ABC


题后反思：我们看电视时感觉到画面是连续的，这是由于视觉暂留效应造成的，实际上画面是不连续的。


类型二 雷达测距原理


【例2】 一个雷达向远处发射无线电波，每次发射的时间为1 μs，两次发射的时间间隔为100 μs，在指示器的荧光屏上呈现出的尖形波如图所示，已知图中刻度ab＝bc，则障碍物与雷达之间的距离是多大？





解析：图中a和c处的尖形波是雷达向目标发射无线电波时出现的，b处的尖形波是雷达收到障碍物反射回来的无线电波时出现的，由ab＝bc，可知无线电波发射到返回所用时间为50 μs。


设雷达离障碍物的距离为s，无线电波来回时间为t，波速为c，由2s＝ct，得s＝eq \f(ct,2)＝eq \f(3.0×108×50×10－6,2) m＝7.5×103 m。


答案：7.5×103 m


题后反思：在荧光屏上根据波幅很容易区分发射波和反射波，根据两个尖形波距离，可直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离。





1关于雷达的特点，下列说法中正确的是( )。


A．雷达所用无线电波的波长比短波更长


B．雷达只有连续发射无线电波，才能发现目标


C．雷达的显示屏上可以直接读出障碍物的距离


D．雷达在能见度低的黑夜将无法使用


2利用雷达测云层与观测点之间的距离时，电磁波从发射到吸收共经历时间10－3 s，则该云层离观测点多远( )。


A．100 km B．200 km


C．150 km D．250 km


3在海湾战争中，利用红外线探测仪发现目标飞毛腿导弹，然后将信号发射给通信卫星，再由通信卫星发射到美国本部，经计算处理再发出指挥，由原来的通道返回战场发射“爱国者”，对导弹进行拦截，请你粗略估算一下，这信号在空中传播要多长时间，假定地面距离卫星的距离为36 000 km( )。


A．0.12 s B．0.15 s


C．0.24 s D．0.1 s


4有一种“隐形飞机”，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的表面涂有一层特殊材料，这种材料能够__________(选填“增强”或“减弱”)对电磁波的吸收作用，秘密之二在于它的表面制成特殊形状，这种形状能够__________(选填“增强”或“减弱”)电磁波反射回雷达设备。





答案：1．C


2．C 根据公式s＝vt可以得，s＝3.0×108××10－3 m＝1.5×105 m＝150 km。


3．C 根据公式s＝vt可以得，t＝＝0.24 s。


4．解析：“隐形飞机”并不是指肉眼看不到，而是指雷达无法探测到，所以在飞机的表面涂有一层材料可以吸收电磁波，在形状上尽可能使电磁波不反射回敌方雷达。


答案：增强 减弱