Урок физики в 11 классе по теме: «Свойства электромагнитных волн, распространение их и применение»

Урок физики в 11 классе по теме:

«Свойства электромагнитных волн, распространение их и применение»

Учитель Яковлева Алла Борисовна

МОУ «СОШ №18»УИП

Фрунзенский район г. Саратова

Тема урока: Свойства электромагнитных волн. Распространение и применение электромагнитных волн.

Цель урока: Изучить свойства электромагнитных волн, их распространение и применение;

Развивать умение мыслить, анализировать, обобщать, развивать самостоятельность,

кругозор;

Воспитывать внимание, стремление к достижению поставленной цели

Задачи урока: повторить механические волны и их характеристики; ввести понятие электромагнитной волны; их свойства, распространение и применение. Показать роль эксперимента в торжестве теории. Расширить кругозор учащихся.

Тип урока: комбинированный, т.е. урок обобщения и систематизации знаний с элементами объяснения нового материала.

На доске слайд, на котором указываются этапы работы класса: "Вспоминай - смотри - делай выводы - поделись интересными идеями".

Оборудование урока:

1. На столе комплект приборов для изучения свойств электромагнитных волн, громкоговоритель, выпрямитель универсальный ВУП, усилитель низкой частоты, провода.

2. Модель плоскополяризованной волны

3. Таблица №1 "Классификация радиоволн и область их применения".

4. Таблица №2 "Распространение радиоволн". (Справка: таблицы и модель электромагнитных волн выполнены учащимися)

5. Доклады учащихся

6. У каждого учащегося листок с заданием (самостоятельная работа)

Этапы урока:

1. Организационный момент

2. Повторение изученного материала:

1. Что такое волна?

2. Виды волн по направлению изменения физических величин и по их природе.

3. Характеристики волны: - длина волны (расстояние между соседними горбами (впадинами)); - частота колебаний; v - конечная скорость распространения.

4. Связь между ними.

5. Что такое электромагнитная волна?

6. Что общего между механическими и электромагнитными волнами (переносят энергию и имеют конечную скорость).

У электромагнитной волны нет горбов (впадин), в ней вектор напряженности электрического поля Е и магнитной индукции В изменяются по синусоидальному закону, взаимно перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны. Демонстрируется модель электромагнитной волны, выполненная из цветной бумаги на спице. (При вращении ее создается впечатление, что вектора Е и В изменяются во всевозможных направлениях, перпендикулярных направлению ее движения). (рис. 65, стр.70 Физика-11, Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев)

III. Изучение нового материала.

1. Мотивация

Разрабатывая теорию электромагнитного поля Д.Максвелл в 60-х годах IXX века теоретически обосновал возможность существования электромагнитных волн (на основе составленных им дифференцированных уравнений) и даже вычислил скорость их распространения. Она совпала со скоростью света v=с=3*10⁸м/с. Это дало Максвеллу основание сделать заключение: свет - это один из видов электромагнитных волн.

Выводы Максвелла были признаны далеко не всеми физиками - современниками Максвелла. Требовалось экспериментальное подтверждение существования электромагнитных волн. Теория без практики мертва!

2. Объяснение нового материала

Такой эксперимент был выполнен в 1888 году немецким физиком Г.Герцем. Опыты Герца блестяще подтвердили теорию Максвелла. Но немецкий физик не видел перспективы их применения. А.С.Попов, русский физик, сумел найти им практическое применение, т.е. дал им путевку в жизнь. Была осуществлена беспроволочная связь с помощью электромагнитных волн.

Для получения электромагнитной волны необходимо создать колебания электрического заряда высокой частоты. Такие колебания, как нам известно, могут возникать в колебательном контуре. Но закрытый колебательный контур не обладает способностью излучать электромагнитные волны в пространство. Это возможно осуществить в открытом колебательном контуре, который называется антенной (демонстрируется слайд). Низкочастотные колебания (звуковые) антенна не излучает.

Эксперимент: Современные технические устройства позволяют получить электромагнитные волны и изучить их свойства. Лучше использовать волны сантиметрового диапазона (=3см). Километровые волны излучаются специальным генератором сверхвысокой частоты (СВЧ). Генератор с помощью рупорной антенны излучает электромагнитные волны. Электромагнитная волна достигая приемника преобразуются в электрические колебания и усиливаются усилителем и подаются на излучатель. Электромагнитные волны излучаются рупорной антенной в направлении от рупора. Приемная антенна в виде такого же рупора принимает волны, которые распространяются вдоль ее оси. ( Демонстрируется экспериментальная установка и демонстрируется поясняющий слайд.)

Демонстрируются свойства электромагнитных волн:

1. Прохождение и поглощение волн (картон, стекло, дерево, пластмасса и т.д.);

2. Отражение от металлической пластинки;

3. Изменение направления на границе диэлектрика (преломление);

4. Поперечность электромагнитных волн, доказывается поляризацией с помощью металлических стержней;

5. Интерференция;

Учащиеся после демонстрации записывают свойства электромагнитных волн и затем выполняется задание под буквой А

Задание А.

Свойства электромагнитных волн:

1. Отражаются от… (проводников); (рис.82)

2. Проходят через… (диэлектрики);

3. Преломляются на границе… (диэлектрика); (рис.83)

4. Интерферируют - …;

5. Являются… (поперечными);

Таким образом, опыты доказали существование электромагнитных волн и помогли изучить их свойства.

Рассматривается таблица «Шкала электромагнитных излучений» и по ней происходит классификация электромагнитных волн - (радиоволн).

Обращается внимание учащихся на таблицу, на которой радиоволны распределены по видам, длинам, частотам и указана область применения их. После изучения они выполняют задание "В":

Задание В:

1. Какие электромагнитные волны называют радиоволнами?

2. Какие радиоволны используются в:

А) радиовещании

Б) телевидении

В) космической связи

Классификация радиоволн.

,м

,МГц

Область применения

Сверх длинные

СВД

10⁵ - 10⁴

3*10^-3- 3*10^-2

Радиотелеграфная связь, передача метеосводки и сигналов точного времени, связь с подводной лодкой.

Длинные волны

ДВ

10⁴ - 10³

3*10^-2- 3*10^-1

Радиовещания, радиотелеграфная связь и радиотелефонная связь, радиовещание.

Средние волны

СВ

10³ - 10²

3*10^-1- 3

тоже

Короткие волны КВ

10² - 10

3 - 30

Радиовещание, радиотелеграфная связь, связь с космическими спутниками, радиолюбительская связь и др.

Ультракороткие волны УКВ

10 - 0,001

30 - 3*10⁵

Радиовещание, телевидение, радиолюбительская, космическая и др.

На распространение радиоволн влияют следующие факторы:

1. Физические и геометрические свойства поверхности Земли;

2. Наличие ионосферы, т.е. ионизированного газа на высоте 100 - 300 км;

c. Искусственные сооружения или объекты (дома, самолеты и т.п.)

Ионизация воздуха вызвана электромагнитным излучением Солнца и потоками заряженных частиц, излучаемых им. Проводящая ионосфера отражает радиоволны 10м. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времени года.

На таблице №2 (см. стр. 85 учебника) изображены наиболее типичные варианты распространения радиоволн разного диапазона около поверхности Земли. При прохождении радиоволн наблюдаются и интерференция, и дифракция (огибание выпуклой поверхности Земли)

Применение радиоволн.

Краткие сообщения учащихся:

1. Радио, как средство связи

2. Спутниковая связь

3. Микроволновая терапия

Изучение нового материала окончено. Прошу выполнить задание "С".

Задание С

Определить на какой длине работают радиостанции (варианты указаны на ваших заданиях):

Частоты станций.

1. = 101,7 МГц

2. = 102,5 МГц

3. = 99,8 МГц

4. = 105,7 МГц

5. = 103,6 МГц

6. = 103,1 МГц

Закрепление:

1. Почему зимой и ночью радиоприем лучше, чем летом и днем?

2. Почему радиоприемники плохо работают, когда машина проезжает под эстакадой или мостом?

3. Почему башни телецентра строят высокими?

4. Почему при работе на коротких волнах возникают зоны "молчания"?

5. Почему нельзя осуществить радиосвязь между подводными лодками, находящимися на некоторой глубине в океане?

Задание на дом: §§ 35,36,37, повторить §§ 28-30.

Спасибо за участие и помощь. Урок окончен.