Giáo án Vật Lí Lớp 12 nâng cao - Chương IV: Dao động - Năm học 2009-2010 - Dương Văn Tính

c.T = + Sóng điện từ có thể truyền qua cả trong chân không. HĐ2: Nhận biết các tính chất của sóng điện từ 15 a. Phương dao động của , Chấn tử đặt thẳng đứng, vật chắn là các thanh kim loại cũng đặt thẳng đứng và ăng ten thu cũng có phương thẳng đứng nên ăng ten thu tín hiệu mạnh. Vậy sóng điện từ là sóng ngang b. Tính chất phản xạ của sóng điện từ. Vật chắn là tấm kim loại phẳng. c. Tính chất khúc xạ của sóng điện từ. vật chắn là khối chất điện môi. d. Tính chất giao thoa của sóng điện từ. vật chắn là hai khe hẹp thẳng đứng song song với chấn tử và các ăng ten thu. Ăng ten đặt ở các vị trí khác nhau sẽ thu được tín hiệu mạch yếu khác nhau. C2? Suy ra sóng điện từ có những tính chất gì ? GV thông báo Năng lượng này tăng theo lũy thừa bậc 4 của tần số sóng 3. Tính chất của sóng điện từ + Trong quá trình lan truyền, nó mang theo năng lượng. + Tuân theo qui luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ. + Tuân theo qui luật giao thoa, nhiễu xạ. Nguồn phát sóng điện từ (chấn tử) rất đa dạng có thể bất kỳ vật nào tạo ra một điện trường hoặc từ trường biến thiên: tia lửa điện, dây dẫn điện, cầu dao đóng ngắt điện. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (5/) Tại sao nói sóng điện từ là sóng ngang? Sóng điện từ khác sóng cơ ở điểm nào? Bài tập về nhà làm bài 1 - 4 SGK/132 IV: RÚT KINH NGHIỆM BÀI 25: TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ Ngày soạn : 7/11/2009 Tiết : 40&41 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Hiểu được vai trò của anten trong việc thu, phát sóng điện từ. - Hiểu được nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ. (sự biến điệu dao động điện từ cao tần và tách sóng). - Phân tích được một số mạch cơ bản trong truyền thông và làm được một số bài tập cơ bản liên quan. 2. Kỹ năng: - Giải thích nguyên tắc phát và thu sóng điện từ. - Làm một số bài tập liên quan đến phát và thu sóng điện từ. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Một số hình vẽ: 25.3, 25.5, 25.6, 25.7 trong SGK - Dụng cụ minh hoạ: máy thu thanh đơn giản có thể quan sát được các khối chính; mạch dao động LC, anten thu sóng vô tuyến. 2. Học sinh : - Ôn lại bài 21 và 24 về dao động điện điện từ, sóng điện từ. - Sưu tầm một số dụng cụ truyền thông thường gặp, chuẩn bị câu hỏi, thắc mắc có liên quan. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (8/) 1. Tại sao nói sóng điện từ là sóng ngang? Sóng điện từ khác sóng cơ ở điểm nào? 2. Nêu đặc điểm và tính chất của sóng điện từ. 3. Tạo tình huống học tập: B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Tìm hiểu mạch dao động hở - Anten 15 + HS đọc phần 1 - Từ trường biến thiên hầu hết tập trung trong cuộn dây , điện trường biến thiên tập trung trong tụ điện - Tách xa hai bản cực của tụ điện và dãn rộng các vòng của cuộn dây để có một phần điện từ trường vượt ra ngoài mạch dao động + HS đọc sách tìm hiểu cấu tạo anten phát và anten thu nguyên lý hoạt động của chúng. Dùng hình vẽ minh họa + Nhìn hình vẽ cho biết từ trường biến thiên, điện trường biến thiên của mạch (LC) tập trung ở đâu? + Phải làm thế nào để điện từ trường ấy lan truyền ra ngoài không gian + Nêu khái niệm mạch dao động kín, mạch dao động hở. Dùng hình vẽ minh họa Anten có cấu tạo như thế nào và công dụng - Trình bày nguyên tắc hoạt động của anten phát. - Trình bày nguyên tắc hoạt động của anten thu 1. Mạch điện hở - Anten: a) Mạch dao động hở: + Mạch LC điện từ trường hầu như không bức xạ ra ngoài gọi là mạch dao động kín. + Nếu tách xa hai bản cực của tụ điện C, đồng thời tách xa các vòng dây của cuộn cảm L, thì điện từ trường có thể lan truyền trong không gian. Mạch LC như vậy gọi là mạch dao động hở b) Anten phát: Anten phát là một dạng của mạch dao động hở là công cụ dùng để bức xạ sóng điện từ. Các dao động điện từ được truyền từ mạch dao động ra anten bằng cách ghép qua cuộn cảm. Ngoài ra còn có anten dùng để thu sóng điện từ HĐ 2: Tìm hiểu nguyên tắc thông tin bằng sóng điện từ 15 + HS đọc phần 2. - Tìm hiểu nguyên tắc chung phát và thu sóng điện từ . - Quan sát đồ thị hình 25.5. Nhận xét tần số sóng mang đã được biến điệu về biên độ + Sóng điện từ cao tần có năng lượng đủ lớn để lan truyền đi xa (tỉ lệ f4) - HS đọc SGK và thảo luận để đưa ra sơ đồ khối. E t - Sóng mang đã được biến điệu (Đồ thị E(t) của sóng mang chưa bị biến điệu) E t E t (Đồ thị E(t) của sóng âm tần) (Đồ thị E(t) của sóng mang đã được biến điệu về biên độ + Để truyền được thông tin như âm thanh, hình ảnh đến những nơi xa tại sao phải dùng sóng điện từ cao tần (sóng ngắn) Bổ sung: Ngoài ra nó ít bị không khí hấp thụ, mặt khác nó phản xạ tốt trên tầng điện ly và mặt đất nên có thể truyền đi xa. + Từ nguyên tắc chung hãy nêu sơ đồ khối của hệ thống phát thanh và hệ thống thu thanh 2. Nguyên tắc thông tin bằng sóng điện từ: a) Nguyên tắc chung: - Biến các âm thanh (hình ảnh..) muốn truyền đi thành các dao động điện tần số thấp: tín hiệu âm tần (thị tần) - Dùng sóng cao tần mang các tín hiệu âm tần (sóng mang) đi xa qua anten phát - Dùng máy thu với anten thu để chọn và thu lấy sóng cao tần - Tách tín hiệu âm tần ra khỏi sóng cao tần rồi dùng loa để nghe âm thanh đã truyền tới (hoặc dùng màn hình để xem hình ảnh) b) Sơ đồ khối của một hệ thống phát thanh và thu thanh 2 1 3 4 5 - Hệ thống phát thanh: 1. Micrô 2. Dao động cao tần. 3. Mạch biến điệu: (trộn tín hiệu âm tần và dao động cao tần 4. Mạch khuếch đại 5. Anten phát. 2 3 4 5 - Hệ thống thu thanh: 1 1. Anten thu 2. Mạch chọn sóng 3. Tách sóng 4. Khuếch đại âm tần 5. Loa HĐ 2: Tìm hiểu sự truyền sóng điện từ quanh Trái đất và truyền thông bằng cáp 25 10 + Hs đọc SGK rút ra kết luận + Là một lớp khí quyển, trong đó các phân tử khí đã bị ion hoá rất mạnh dưới tác dụng của tia tử ngoại trong ánh sáng Mặt Trời. + l = = + Sóng dài > 3km; f<300kHz Sóng trung: 3km200m (f = 300kHz 1,5MHz) Sóng ngắn 1: 200m 50m (f = 1,5MHz 6MHz) Sóng ngắn 2: 50m 10m (f = 6MHz 30MHz) Sóng cực ngắn: 10m 0,01m (f = 30MHz 104MHz) + Không khí hấp thụ mạnh các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn, nên các sóng này không thể lan truyền đi xa. Khoảng cách lan truyền tối đa các sóng này là vài km đến vài chục km. - Sóng ngắn phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và mặt nước biển như ánh sáng. - Sóng cực ngắn (f>30MHz) không bị phản xạ mà đi xuyên qua tầng điện ly. Vì vậy được dùng truyền thông qua vệ tinh + Nêu đặc điểm sự truyền sóng điện từ quanh Trái đất + Tầng điện li là gì? (Tầng điện li kéo dài từ độ cao khoảng 80km đến độ cao khoảng 800km) + Giữa tần số và bước sóng của sóng điện từ liên hệ với nhau bởi hệ thức nào? + Dựa vào bước sóng người ta chia sóng điện từ thành các dãi sóng bảng 25.1. Nêu tên sóng, bước sóng, tần số tương ứng. + Đặc điểm truyền các loại sóng này quanh Trái đất Gv thông báo và diễn giảng Sóng dài và cực dài: Ít bị nước hấp thụ, được dùng để thông tin dưới nước Sóng trung: Truyền được trên mặt đất, bị tầng điện ly hấp thụ mạnh vào ban ngày, ban đêm tầng điện ly phản xạ sóng này. Dùng trong thông tin truyền thanh, ban ngày chỉ bắt được các đài ở gần. Sóng ngắn: Trong quá trình lan truyền nó bị phản xạ nhiều lần ở tầng điện ly và ở mặt đất, do đó truyền đi xa trên mặt đất Sóng cực ngắn: Không bị tầng điện ly hấp thụ, phản xa, có khả năng truyền theo đường thẳng. Nó được sử dụng trong thông tin vũ trụ hoặc vô tưyến truyền hình 3. Sự truyền sóng điện từ quanh Trái đất a) Quá trình truyền sóng điện từ quanh Trái đất phụ thuộc vào: - Bước sóng (tần số) của sóng điện từ - Điều kiện môi trường trên mặt đất. - Tính chất của bầu khí quyển (tầng điện ly) b) Sóng điện từ có bước sóng từ vài m đến vài km được dùng trong thông tin liên lạc vô tuyến gọi là sóng vô tuyến + Sóng dài, trung, ngắn đều bị tầng điện ly phản xạ với các mức độ khác nhau, do đó có thể đi vòng quanh Trái đất qua nhiều lần phản xạ giữa tầng điện ly và mặt đất. Vì vậy dùng trong thông tin liên lạc truyền thanh, truyền hình trên mặt đất. + Riêng sóng cực ngắn thì không bị phản xạ mà đi xuyên qua tầng điện ly, chỉ có khả năng truyền thẳng từ nơi phát đến nơi thu. Vì vậy được dùng trong thông tin trong cự li vài chục km, hoặc truyền thông qua vệ tinh. 4. Truyền thông bằng cáp: Ngày nay ngoài việc thông tin liên lạc bằng vô tuyến điện, người ta còn dùng nhiều loại dây dẫn để truyền sóng điện từ gọi là cáp truyền thông Ưu điểm: Hạn chế việc mất mát năng lượng sóng trong những vùng không sử dụng sóng Hạn chế gây ô nhiễm môi trường vì sóng điện từ . Chất lượng truyền thông cao hơn do ít bị nhiễu bởi môi trường ngoài. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (15/) 1. Chọn câu đúng. Với mạch dao động hở thì vùng không gian A. quanh dây dẫn chỉ có từ trường biến thiên. B. quanh dây dẫn chỉ có điện trường biến thiên. C. Bên trong tụ điện không có từ trường biến thiên. D. quanh dây dẫn có cả từ trường biến thiên và điện trường biến thiên. 2. Việc phát sóng điện từ ở đài phát phải qua các giai đoạn nào, ứng với thứ tự nào? I. Tạo dao động cao tần; II. Tạo dao động âm tần; III. Khuyếch đại dao động. IV. Biến điệu; V. Tách sóng. A. I, II, III, IV; B. I, II, IV, III; C. I, II, V, III; D. I, II, V, IV. 3. Việc thu sóng điện từ ở máy thu phải qua các giai đoạn, với thứ tự nào? I. Chọn sóng; II. Tách sóng; III. Khuyếch đại âm tần; IV. Khuyếch đại cao tần; V. Chuyển thành sóng âm. A. I, III, II, IV, V; B. I, II, III, V; C. I, II, IV, III, V; D. I, II, IV, V. 4. Sóng nào sau đây được dùng trong truyền hình bằng sóng vô tuyến điện? A. Sóng dài. B. Sóng trung. C. Sóng ngắn. D. Sóng cực ngắn. 5. Nguyên tắc thu sóng điện từ dựa vào A. hiện tượng cộng hưởng điện trong mạch LC. B. hiện tượng bức xạ sóng điện từ của mạch dao động hở. C. hiện tượng hấp thụ sóng điện từ của môi trường. D. hiện tượng giao thoa sóng điện từ. Tóm tắt chương IV: SGK Bài tập về nhà: 1,2 /138 SGK. Đọc bài đọc thêm IV: RÚT KINH NGHIỆM