МПК Магнитопорошковый метод. Удк 372. 8 53 16 ббк 74. 262. 22 С серия Классический курс основана в 2007 году
 Скачать 6.65 Mb.
|
|
Изобретение радио АС. Поповым. Принцип радиотелефонной связи По содержанию урок строится традиционно. При подведении итогов обсуждают вопросы в чём состоит принцип радиосвязи Что такое модуляция Почему без неё невозможна радиопередача Как осуществляется амплитудная модуляция Можно ли колебания, изображённые на рисунке 6.13 учебника, считать модулированными Какую роль в радиосвязи играет детектирование Изобразите структурную схему радиопередачи, укажите вид колебаний на каждом этапе изменения сигнала (рис. 6.14 учебника). Домашнее задание § 37*; упр. нас (ЕГЭ); индивидуально П, № 698, 699; рекомендуется чтение работы АС. Попова (Хрестоматия, с. Урок 6*. Амплитудная модуляция и детектирование. Простейший радиоприёмник Задачи урока изучить физические принципы радиотелефонной связи рассмотреть схему простейшего радиоприёмника. План урока Этапы урока Время, мин Приёмы и методы. Повторение изученного материала. Изучение и закрепление нового материала понятия модуляция, демодуляция, амплитудная модуляция, детектирование, основные части простейшего радиоприёмника и их назначение. Подведение итогов. Домашнее задание 30 Рассказ учащихся. Ответы на вопросы Беседа. Постановка эксперимента. Работа с учебником. Решение задач Ответы на вопросы. Сообщение учителя. С целью повторения изученного материала, контроля знаний и формирования у школьников умения излагать свои мысли в устной речи рассматривают структурную схему радиовещательного тракта, генератор незатухающих электромагнитных колебаний. Вовремя подготовки учащихся у доски класс обсуждает вопросы в чём значение опытов Попова Какова роль Г. Маркони в развитии радиосвязи. Как практически осуществляются модуляция и детектирование основная учебная проблема урока. Она решается методом беседы при постановке и объяснении опытов по получению амплитудной модуляции и работе детекторного приёмника с УНЧ 123 (ДЭ-2, опыты 56, 57). Одновременно используют иллюстрации учебника (рис. 6.15—6.21). По рисункам учитель задаёт вопросы какую роль выполняет транзистор вцепи (рис. 6.15 учебника Как работает участок цепи с транзистором Как осуществляется модулирование высокочастотного сигнала Какие изменения высокочастотного сигнала происходят на участке, изображённом на рисунке 6.16 учебника Чем различаются токи, проходящие через резистор в цепях (рис. 6.16, 6.19 учебника Улучшится ли сглаживание низкочастотного сигнала, если последовательно с конденсатором соединить катушку (рис. 6.19 учебника Какие изменения необходимо внести в цепь, чтобы генератор излучал радиоволны отдельными импульсами (рис. 6.19 учебника)? Для закрепления изученного материала организуется беседа при постановке опыта с вибратором Герца и дипольным прим- ником электромагнитных волн. Для этого вместо транзисторного приёмника (см. рис. 73) используют диполь, который подсоединяется к осциллографу. С помощью данной установки разбирают несколько вопросов. Вопросы: что можно сказать об излучаемых вибратором волнах по виду осциллограммы Постоянна ли амплитуда колебаний Являются ли колебания модулированными Аргументируйте ответ. Как в нашем случае можно модулировать электромагнитные колебания Как и почему изменяется вид осциллограммы, если приёмный диполь закоротить диодом Что произойдёт, если поменять полярность подключения диода Какие колебания наблюдаются на экране осциллографа Можно ли из них выделить низкочастотные колебания Как это сделать? Отработка материала продолжается при решении качественных задач. Какова причина помех радиоприёму от проходящего вблизи трамвая Почему транзисторный приёмник или телевизор с антенной реагирует на выключение утюга из розетки 2. Будет ли работать приёмник (рис. 6.21 учебника, если диод включить в противоположном направлении. Какие (низкоомные или высокоомные) наушники следует использовать в детекторном приёмнике? III. При подведении итогов урока повторяют вопросы как осуществляется телеграфная модуляция В чём состоит принцип амплитудной модуляции Как практически осуществить амплитудную модуляцию? Домашнее задание § 37*, 38*; задачи на повторение по выбору учителя. Урок 7*. Решение задач Задачи урока совершенствовать знания и умения по характеристике излучения, распространения и приёма электромагнитных волн Ход урока. Вначале урока решают задачи. Какими способами можно настроить колебательный контур в резонанс. Определите период и частоту радиопередатчика, работающего на волне 20 м. Колебательный контур радиоприёмника с индуктивностью 0,25 мГн принимает волны длиной волны 150 м. Определите ёмкость конденсатора. Какие изменения следует внести в цепь (рис. 6.15 учебника) для увеличения мощности излучения сигнала. Для работы радиостанции отводят полосу частот в 4 кГц. Сколько радиостанций может работать в диапазоне средних волн от 200 дом. Определите длину электромагнитной волны в вакууме, на которую настроен колебательный контур, если максимальный заряд конденсатора равен 2 ·10 –8 Кл, а максимальная сила тока в контуре равна 1 А. Последняя задача может быть предложена учащимся в качестве индивидуальной работы. Выполняют подходящий тест. Домашнее задание П, № 701, Урок 8*. Распространение радиоволн. Радиолокация Задачи урока изучить особенности распространения радиоволн в атмосфере познакомить с принципом радиолокации и применением радиолокации в народном хозяйстве. Ход урока. На уроке изучение нового материала сочетают сего отработкой главным образом с помощью беседы. Урок начинается с рассказа учителя о распространении радиоволн. Почему важно изучить этот вопрос Для ответа можно обратить внимание школьников на первый абзац § 40 учебника. На Земле радиоволны распространяются в атмосфере. Для обеспечения устойчивой радиосвязи надо знать, как это происходит. Свой рассказ учитель сопровождает показом таблиц, рисунков, слайдов. Итог этой части изучения нового материала подводится с помощью фронтального повторения по вопросам каковы особенности распространения радиоволн в пространстве Зависит ли распространение радиоволн от длины волны Зависит ли распространение радиоволн от состояния атмосферы Происходит ли интерференция и дифракция радиоволн при их распространении Имеет ли это практическое значение Каковы особенности распространения ультракоротких волн Таблица 22 Локация Вид Использование в природе и технике Звуковая и ультразвуковая локация Светодальнометрия Радиолокация В природе способность животных определять нахождение объекта. В науке и технике гидролокаторы эхолоты шумопеленгаторы; ультразвук в диагностике В технике система стыковки в космосе определение орбиты искусственного спутника Земли, высоты облаков и др. В технике навигационные приборы судов и самолётов; радиовысотометр. В науке изучение со спутников архитектурных объектов поиск полезных ископаемых определение астрономических единиц длины, расстояний до планет, скоростей вращения планет. В военном деле автоматическая наводка орудий, ракет и др радары в системе противовоздушной обороны Явление радиолокации изучается входе беседы, при постановке эксперимента, при показе таблицы и решении задач. Принцип радиолокации — прямолинейное распространение и Рис. 88 отражение радиоволн. После определения радиолокации учитель показывает опыт, подобный опыту по отражению электромагнитных волн (см. рис. 76). В опыте можно использовать дипольную антенну, расположив её рядом с генератором. Привнесении металлического экрана происходит отражение волн, что и фиксируется приёмником. Принцип действия радиолокатора объясняют с помощью схемы (рис. 88). Обсуждают вопросы как обеспечивается острая направленность излучения в современных радиолокаторах Каким образом определяется расстояние до объекта Чем различаются сигналы 1 и 4 см. рис. 88)? Для чего необходимо синхронизирующее устройство? Применение радиолокации раскрыто в таблице 22. III. Отработка изученного материала продолжается при решении задач П, № 701—703. IV. Домашнее задание § 40*, 43* (2, 3); упр. нас (ЕГЭ); индивидуально — П, № Урок 9*. Решение задач. Самостоятельная работа Особенность урока состоит в том, что школьникам предлагается объём работы с запасом, предоставляется возможность использовать учебники другие источники. Отдельным ученикам раздают задания повышенной сложности. Самостоятельная работа Вариант I 1. Сигнал радиолокатора возвратился от цели через 3,3 ·10 –4 с. На каком расстоянии находится цель. Начертите схему простейшего радиоприёмника. Какую роль выполняют в схеме конденсаторы. Почему при связи на коротких волнах получаются зоны молчания Решение поясните рисунком. Перечислите виды средств связи и укажите, в чём преимущество каждого из них. По графикам высокочастотных (риса) и звуковых (рис. 89, б) колебаний постройте график модулированных колебаний. Охарактеризуйте модулированные колебания. Рис. 89 Вариант II 1. Частота повторения импульса локатора 1500 Гц, длительность импульса мкс. Определите наибольшее и наименьшее расстояния, на которых локатор может обнаружить цель. Для каждого случая начертите недостающий вектор электромагнитной волны (рис. 90, а—в). Как должна быть расположена антенна для лучшего прима 3. Каковы основные свойства электромагнитных волн и как эти свойства можно обнаружить Назовите или опишите изученные опыты. Объясните вид сигнала (рис. 91, а—в). Опишите, при каких условиях первый сигнал превращается во второй ив третий. Начертите схему радиоприёмно- го устройства. Сделайте необходимые пояснения. Индивидуальные задания 1. Судовая радиолокационная станция излучает 1000 импульсов длиной волны 3 см за 1 с. Продолжительность одного импульса мкс, а мощность 70 кВт. Определите энергию одного импульса, среднюю мощность станции, число длин волн водном импульсе 2. Почему увеличение дальности радиосвязи с космическими кораблями в 2 раза требует увеличения мощности передатчика в 4 раза, а такое же увеличение дальности работы радиолокатора требует увеличения его мощности в 16 раз? О т в е т. Без учёта поглощения среды при одной и той же частоте сигнала мощность Рис. Рис. Рис. 92 радиолокатора должна быть больше, так как его сигнал идёт туда и обратно. На рисунке 92 изображён вибратор, который использовал Герц в своих опытах. Объясните, как этот прибор работал. Домашнее задание решение задач. Продолжительность радиоимпульса равна 10 –6 с. Сколько длин волн содержит один импульс, если радиолокатор работает на частоте МГц. Определите возможную дальность действия радиолокатора, если время развёртки в электронно-лучевой трубке составляет 1000 мкс. Урок 10. Понятие о телевидении Задачи урока познакомить с принципом передачи изображения телепередатчиком и с принципом приёма изображения телевизором продолжить формирование интеллектуальных умений при решении задач. Ход урока. При рассмотрении нового материала обсуждают вопросы как происходит преобразование изображения в электрический сигнал Каким сигналом модулируются излучаемые телепередатчиком высокочастотные электромагнитные волны Происходит ли детектирование высокочастотного сигнала в телевизоре Почему антенну телецентра устанавливают как можно выше над поверхностью земли В чём различие радио- и телесвязи? II. Для отработки знаний предлагаются задачи. В телевидении в качестве несущей частоты используют электромагнитные колебания частотой 50 МГц — 1 ГГц. Чему равна длина волны излучаемых радиоволн. Несущая частота телесигнала 50 МГц. За время 0,04 с передаёт- ся 500 000 элементов изображения. Определите число длин волн телесигнала, которые несут один элемент изображения. Определите дальность действия радиолокатора, если он излучает 500 импульсов в 1 с. Домашнее задание § 41*, 42; упр. нас (Урок 11. Конференция «Развитие средств связи» Учащиеся готовят четыре-пять сообщений по теме, используя литературу и современные источники информации Часть III. ОПТИКА В школьном курсе физики оптику нужно рассматривать как часть электродинамики. С самого начала следует подчеркнуть, что продолжается изучение электромагнитных волн, но только на примере волн одного конкретного диапазона. Существование световых волн весьма важно для человека поэтому учёные стремились их изучить максимально подробно. В школе происходит знакомство стремя теориями света — геометрической, волновой и квантовой оптикой. В конце изучения раздела нужно запланировать повторение и обобщение всей электродинамики. Очевидно выделение электродинамики стационарных и нестационарных процессов, а среди последних — специальное обобщение знаний об электромагнитных волнах на примере традиционного вопроса о шкале электромагнитных волн. В определённой степени и специальная теория относительности может быть представлена как обобщение электродинамики. На этой основе определяется и логика построения содержания уроков. Она не противоречит содержанию учебника. Урок 1. Введение развитие взглядов на природу света Задачи урока расширить кругозор учащихся сформировать представления о взаимодействии света и вещества. Урок проводится в виде лекции. При её подготовке учитель обращает внимание на подбор иллюстраций и использование хрестоматийного материала. План лекции Возникновение и развитие оптики. Многие известные философы древности, в частности Пифагор в. дон. э, Аристотель (IV в. дон. э, Евклид (III в. дон. э, занимались изучением света. Евклид в своих трактатах обобщил опыт предшественников, изложив два закона геометрической оптики — закон прямолинейного распространения и закон отражения света. Древнегреческий учёный Архимед (ок. 287—212 гг. дон. э) писал Почему в плоских зеркалах предметы и изображения представляются одинаковыми, в выпуклых и сферических — уменьшенными, в вогнутых жена- оборот, увеличенными. почему вогнутые зеркала, помещённые против Солнца, зажигают подложенный трут?» Многие световые явления были известны издавна. Так, позднее Клавдий Птолемей (II в. н. э) в книге Оптика описывал явление преломления света и практически приблизился кот- крытию закона преломления. При рассмотрении вопроса учитель может продемонстрировать отдельные световые явления 130 2. Развитие представлений о природе света. Свет — это электромагнитные волны с диапазоном частот от 4,0 · 10 14 до 7,5 · 10 14 Гц. Такие волны вызваны колебаниями очень высокой частоты. Вибраторами в этом случае служат атомы вещества. Что же такое свет Этот вопрос волновал людей с глубокой древности. Свет как физический объект, с одной стороны, находится везде и всюду, с другой — неуловим. Его трудно выделить для изучения, потому что наше восприятие объектов природы происходит как раз с помощью света. Учёные с давних времён задавались вопросом о природе света. По-видимому, Пифагор одним из первых выдвинул гипотезу о том, что тела испускают мельчайшие частицы, которые попадают в глаз, благодаря чему мы и видим окружающие нас тела. Позднее Ньютон (1643—1727) усовершенствовал корпускулярную модель света. Согласно этой модели свет испускается телами в виде потока мельчайших частиц — корпускул, далее они движутся прямолинейно по инерции. Корпускулярная модель света объясняла, например, отражение света от зеркала аналогично отражению шарика при упругом ударе о плоскость. Но Ньютону не удалось с помощью своей теоретической модели света объяснить все известные тогда явления, например независимое распространение света от двух источников. Действительно, почему частицы-корпускулы одного источника не действуют на частицы-корпускулы другого источника в том случае, когда свет от этих источников пересекается в пространстве? Одним из первых гипотезу о свете как возбуждении среды выдвинул древнегреческий учёный Аристотель. Форму теории световых волн эта гипотеза приобрела в трудах голландского физика Гюйгенса (1629—1695), английского физика Юнга (1773—1829) и французского физика Френеля (1788—1827). Модель света в этой теории такова свет — это волны, которые распространяются в особой среде — эфире, которым заполнено всё пространство. К началу XIX в. на основе этой теории учёным удалось объяснить все наблюдаемые явления. Максвелл, теоретически доказав электромагнитную природу света, придал фундаментальный характер теории волновой модели света. После экспериментов Герца с электромагнитными волнами и опытов Лебедева по измерению давления света, рассчитанного на основе волновых представлений, сомнений в волновой природе света не осталось. Нет экспериментальных и теоретических оснований для изменения этой точки зрения и сейчас. В познании природы не всё так просто. Вначале в. при изучении явлений на микроуровне учёные вновь обратились к гипотезе о корпускулярной природе света. Свет излучается атомами в виде частиц-квантов, распространяется по законам волн, поглощается веществом как поток частиц. В современной физике корпускулярные и волновые представления (модели) о свете согласованы между собой 131 3. Наука о свете в современной физике. Оптика — очень развитая часть физики. Она состоит из многих разделов. Учитель поясняет таблицу Исторически первой возникла геометрическая оптика. Она рассматривает свети объясняет некоторые световые явления с помощью понятия светового луча. Фотометрия изучает свет сточки зрения переноса энергии и её восприятия человеком. Волновая оптика объясняет большинство наблюдаемых явлений на основе электромагнитной природы света. Квантовая оптика пошла дальше на микроуровне свет представляет собой поток частиц, необычных, но всё же частиц. Таким образом, квантовой оптике удалось глубже изучить некоторые свойства света и световые явления 132 4. Скорость распространения — важнейшая характеристика света. Материал по этой теме можно предложить для самостоятельного изучения по учебнику, после чего следует обсуждение по вопросам почему скорость света впервые была измерена астрономическим методом В чём его суть На основе какой гипотезы Рёмер объяснил запаздывание выхода спутника Ио из тени Почему необходимы были лабораторные методы измерения скорости света? Домашнее задание введение, § 44; упр. нас (Глава VII. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА При изучении оптики несколько первых уроков отведено на геометрическую оптику. Опираясь на ранее изученный материал, учащиеся углубляют свои знания в частности, воспринимают законы геометрической оптики как следствие волновых представлений. И геометрическая оптика как теория света обнаруживает границы применимости. |