Урок-зачет по теме "Электромагнитные волны"для классов с углубленным изучением физики. 11-й класс

Учебники:

• Мякишев Г.Я., Синяков А.З., “Физика. 11 класс”,
• Малинин А.Н., Глазунов А.Г., Кабардин О.Ф, “Физика. 11 класс”.

Тип: комбинированный, урок обобщающего повторения, коррекции и контроля знаний.

Задачи:

Образовательные:

• повторение, коррекция и закрепление знаний по теме;
• контроль уровня усвоения теоретического материала, умения применять знания при решении задач различной степени сложности как количественных, так и качественных.

Развивающие:

• развитие умения обобщать материал, применять знания при решении нестандартных заданий политехнического направления.

Воспитательные:

• воспитание культуры сотрудничества при работе в группах.

В целях сохранения высокой работоспособности в течение всего времени урока использован материал разного уровня сложности.

Урок проводится в группе 12-14 человек.

Ход урока

1. Организационный момент.

О порядке работы на уроке.

2. Вступительное слово учителя.

Краткое обобщение темы “Электромагнитные волны и их применение в радиосвязи”.

3. Зачет.

Первый тур

Работа проходит в группах по три-четыре человека.

Группе предлагается решить четыре задачи средней степени сложности. По итогам работы в группах проходит проверка. Каждая группа представляет решение только одной задачи, номер которой определяется результатами жеребьевки. Решение оформляется на доске, члены других групп осуществляют проверку. Группа получает 1 балл за правильное решение каждой из задач и 2 балла за защиту задачи.

Задачи.

1. Первая радиограмма была передана А.С. Поповым в 1896 году на расстояние 250 метров. За сколько времени радиосигнал прошел это расстояние?
2. По международному соглашению длина электромагнитной волны, на которой передают сигнал бедствия SOS, равна 600 метров. На какой частоте передаются такие сигналы?
3. На какой длине волны работает радиопередатчик, если емкость конденсатора 240 пФ, а индуктивность 50 мкГн?
4. Будут ли передающий колебательный контур с параметрами 160 пФ и 5 мГн и приемный колебательный контур с параметрами 100 пФ и 4 мГн настроены в резонанс?

Второй тур

Ответы на качественные вопросы. Право ответа получает группа, первая поднявшая сигнальную карточку. За правильный ответ группа получает 1 балл.

Задачи.

1. Миноискатель представляет собой генератор незатухающих электромагнитных волн звуковой частоты. Индуктивность контура выполнена в нем в виде проволочного кольца. Когда кольцо, перемещаемое по поверхности земли, приближается к мине или другому металлическому предмету, в телефонных наушниках высокий тон сменяется низким. Как это объяснить?

Ответ: Металлический корпус мины увеличивает индуктивность контура, при этом частота звуковых колебаний уменьшается. Тон звука определяется частотой. Чем выше тон, тем больше частота.

2. При радиопередаче на коротких волнах прием возможен не везде. В некоторых местах, иногда довольно близких от передающей станции, образуются зоны “молчания”. Каково их происхождение?

Ответ: Две особенности расположения коротких электромагнитных волн:

а) сильным поглощением их земной поверхности;
б) преломлением и отражением их от ионосферы.

3. Радиоприемник может настраиваться на прием радиоволн различной длины. Что нужно для перехода к приему более длинных волн: сближать или раздвигать пластины конденсатора колебательного контура?

Ответ: Длина волны прямо пропорциональна периоду колебаний; период колебаний зависит от емкости конденсатора (прямая зависимость); емкость конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Значит, если расстояние между пластинами уменьшать, то емкость увеличивается, период возрастает и настройка идет на более длинные волны.

4. При резонансе длина антенны должна быть в четыре раза меньше длины принимаемой электромагнитной волны. Почему на практике пользуются антеннами значительно меньшей длины?

Ответ: Для уменьшения габаритов принимающего устройства. Прием короткими антеннами дает слабый сигнал, который затем усиливается усилителем высокой частоты. Таким образом, недостаток антенны компенсируется высокими качествами усилителя радиоприемника.

5. Если включать и выключать свет в комнате, то слышны щелчки в работающем радиоприемнике. Чем они вызваны?

Ответ: При включении и выключении света возникает искрение контактов выключателя. Значит, в этот момент возникает переменное электромагнитное поле, которое в свою очередь порождает переменное магнитное поле и т.д. Распространяется электромагнитная волна, которая и фиксируется радиоприемником.

6. Почему на экране телевизора при появлении летящего самолета возникает двойное изображение?

Ответ: Сигнал, отраженный от самолета, попадает в антенну телевизора чуть позже, чем прямой сигнал с телевышки. На экране телевизора появляется изображение, созданное прямым сигналом. Слабый “двойник” движется по экрану по мере удаления или приближения самолета. Второе изображение находится правее, так как развертка электромагнитного луча идет слева направо, если смотреть спереди.

7. Почему радиоприемник в автомашине плохо работает, когда она проезжает под эстакадой или под мостом?

Ответ: Эстакада и мост экранируют радиосигнал. Происходит частичное поглощение радиоволны, наблюдается дифракция. (Более короткие волны не могут огибать такое препятствие, возникает область радиотени).

8. Почему башни телецентров строят очень высокими?

Ответ: Телецентры работают на ультракоротких волнах (<10 м). Эти волны не испытывают дифракции на холмах, оврагах и т.п., поэтому приемная антенна телевизора и передающая антенна телецентра должны быть в зоне прямой видимости.

9. Почему нельзя осуществить радиосвязь между лодками, находящимися на некоторой глубине?

Ответ: Морская вода, как проводник, поглощает радиоволны.

10. Нередко утверждают, что работающие рентгеновские установки и тракторы создают радиопомехи. Почему это утверждение не верно?

Ответ: В рентгеновских установках нет излучателей радиоволн; в современных тракторах установлен двигатель типа “дизель”, в котором нет искрового зажигания.

11. Будет ли радиоприем, если антенну установить на чердаке под железной крышей? Ответ аргументируйте.

Ответ: Нет, так как крыша будет экранировать антенну радиоволн. Железо — проводник.

12. Если поместить карманный радиоприемник в кастрюлю и прикрыть крышкой, то радиоприем сразу прекратится. Почему?

Ответ: Металлическая кастрюля экранирует радиосигнал, так как является проводником.

13. Случается, что изображение на экране телевизора двоится. Что заставляет электронный луч писать второе изображение?

Ответ: Волна принимается непосредственно от антенны телецентра и еще сигнал, отраженный от соседних крыш или других предметов, расположенных вблизи приемной антенны.

14. Часто случается, что волна от передатчика до приемника доходит различными путями, испытав различное число отражений от ионосферы и земной поверхности. Какое свойство волн приводит к улучшению слышимости или, наоборот, к замиранию приема?

Ответ: Интерференция. Волны, идущие от одного и того же радиопередатчика, когерентны и могут интерферировать в месте приема, ослабляя или усиливая сигнал.

Третий тур

Решение задач высокого уровня сложности. Каждая группа получает задание согласно жеребьевке. Решение задачи представляется на доске. Группами осуществляется взаимопроверка решения. У других групп есть возможность заработать дополнительные баллы, если они найдут ошибки в решении и исправят их. За правильное решение группа получает 3 балла, за нахождение ошибки – 4 балла.

Группа 1.

Для радиоприемника требуется изготовить катушку индуктивностью 0,6 мГн, длиной 6,28 см, площадью одного витка 30 см². Сколько витков должна иметь эта катушка?

Группа 2.

Для радиоприемника требуется изготовить плоский слюдяной конденсатор емкостью 7,5 нФ из пластинок металлической фольги площадью 6,28 см² и слюдяных пластинок такой же площадью и толщиной 0,1 мм. Сколько пластинок металлической фольги потребуется для изготовления этого конденсатора? Диэлектрическая проницаемость слюды равна 7,5.

Группа 3.

Для радиоприемника требуется изготовить катушку индуктивностью 10 мкГн. Определить радиус каркаса катушки, если она должна иметь 50 витков при длине 9,86 см.

Группа 4.

Для радиоприемника требуется изготовить плоский слюдяной конденсатор емкостью 7,5 нФ из металлической фольги и слюдяных прокладок толщиной 0,5 мм. Какова должна быть площадь пластинок фольги и слюды, чтобы конденсатор состоял из 61 обкладки? Диэлектрическая проницаемость слюды 7,5.

4. Подведение итогов работы учащихся в группах.

Анализ уровня усвоения теоретического материала, коррекция допущенных при ответах недочетов. Объявление оценок за работу. Оценка “отлично” выставляется, если группа набрала более 15 баллов; оценка “хорошо” выставляется, если группа набрала 10 — 14 баллов; оценка “удовлетворительно” выставляется, если группа набрала 8 – 9 баллов.

5. Контроль знаний.

Тест по теме “Электромагнитные волны. Радиосвязь”. Задание выполняется индивидуально.

Вариант 1.

1. Колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени, называют

а) автоколебания;
б) волной;
в) свободными;
г) вынужденными.

2. При уменьшении частоты излучения электромагнитных волн в 2 раза излучаемая в единицу времени энергия

а) уменьшится в 4 раза;
б) увеличится в 4 раза;
в) уменьшится в 8 раз;
г) уменьшится в 16 раз.

3. Энергия электромагнитной волны (в вакууме) в любой точке пространства самостоятельно

а) распространяется, меняясь периодически со временем;
б) распространяется апериодически, монотонно убывая;
в) распространяется стационарно без изменений;
г) не распространяется.

4. Преломление электромагнитной волны на границе двух сред происходит при

а) отклонении ее от направления распространения из первой среды во вторую;
б) уменьшении амплитуды колебаний волн во второй среде;
в) возвращении волн в первую среду.

5. Универсальный процесс передачи и приема какой-либо информации с помощью радиоволн называется

а) радиовещанием;
б) радиолокацией;
в) радиоастрономией;
г) радиосвязью.

6. Чтобы уменьшить частоту волны, излучаемой контуром, в 3 раза индуктивность катушки нужно

а) уменьшить в три раза;
б) увеличить в 9 раз;
в) уменьшить в 9 раз;
г) увеличить в 3 раза.

7. Радиоволнами, огибающими поверхность Земли и дающими устойчивую радиосвязь, являются волны с длиной волны (м)

а) больше 1000;
б) от 100 до 1000;
в) от 10 до 100;
г) меньше 10.

Вариант 2.

1. Возникновение вихревого электрического поля связано с

а) постоянным магнитным полем;
б) постоянным током;
в) переменным магнитным полем;
г) равномерным движением проводника в магнитном поле.

2. При увеличении частоты излучения электромагнитных волн в 2 раза, излучаемая в единицу времени энергия

а) увеличится в 2 раза;
б) увеличится в 4 раза;
в) увеличится в 8 раз;
г) увеличится в 16 раз.

3. Электромагнитная волна является

а) плоской;
б) поперечной;
в) продольной;
г) сферической.

4. Для определения расстояния R до цели методом радиолокации измеряют общее время t прохождения сигнала до цели и обратно, используя соотношение

а) R = t / 2;
б) R = ct / 2;
в) R = ct;
г) R = ct / .

5. Обнаружение и определение местонахождения объектов с помощью радиоволн называется

а) радиоастрономией;
б) радиосвязью;
в) радиовещанием;
г) радиолокацией.

6. Чтобы изменить длину волны с 50 м на 25 м, емкость контура нужно

а) уменьшить в 2 раза;
б) уменьшить в 4 раза;
в) увеличить в 2 раза;
г) увеличить в 4 раза;.

7. Радиоволнами, огибающими поверхность Земли и дающими устойчивую радиосвязь, являются волны

а) длинные;
б) средние;
в) короткие;
г) ультракороткие.

Вариант 3.

1. Радиоволны распространяются в вакууме

а) мгновенно;
б) со скоростью звука;
в) со скоростью света;
г) со скоростью, зависящей от длины волны;
д) со скоростью, зависящей от частоты волн.

2. При увеличении частоты излучения электромагнитной волны в 3 раза, измеряемая в единицу времени энергия

а) увеличится в 3 раза;
б) уменьшится в 3 раза;
в) увеличится в 27 раз;
г) увеличится в 81 раз.

3. Векторы электромагнитной волны правильно расположены только в случае

а)
б)
в)
г)

4. Поглощение электромагнитной волны на границе двух сред происходит при

а) отклонении ее от направления распространения из первой среды во вторую;
б) уменьшении амплитуды колебаний волн во второй среде;
в) возвращении волны в первую среду.

5. Передача какой-либо информации с помощью радиоволн называется

а) радиолокацией;
б) радиовещанием;
в) радиосвязью;
г) радиоастрономией.

6. Чтобы уменьшить частоту волны, излучаемой контуром, в 3 раза, емкость контура нужно

а) увеличить в 9 раз;
б) увеличить в 3 раза;
в) уменьшить в 9 раз;
г) уменьшить в 3 раза.

7. Радиоволнами, многократно отражающимися от ионосферы и поверхности Земли, являются волны с длиной волны (м)

а) больше 1000;
б) от 100 до 1000;
в) от 10 до 100;
г) меньше 10.

Вариант 4.

1. Электромагнитная волна распространяется в вакууме

а) со скоростью, зависящей от частоты волны;
б) со скоростью, зависящей от длины волны;
в) мгновенно;
г) с постоянной скоростью “с”.

2. При уменьшении частоты излучения электромагнитных волн в 3 раза, излучаемая в единицу времени энергия

а) уменьшится в 3 раза;
б) увеличится в 3 раза;
в) уменьшится в 27 раз;
г) уменьшится в 81 раз.

3. Полная энергия электромагнитной волны определяется

а) квадратом вектора напряженности электрического поля;
б) квадратом вектора индукции магнитного поля;
в) суммой энергий электрического и магнитного полей;
г) суммой векторов напряженности электрического поля и индукции магнитного поля.

4. Отражение электромагнитной волны на границе двух сред происходит при

а) отклонении ее от направления распространения из первой среды во вторую;
б) уменьшении амплитуды колебаний волны во второй среде;
в) возвращении волны в первую среду.

5. Обнаружение и определение местонахождения объектов с помощью радиоволн называется

а) радиолокацией;
б) радиовещанием;
в) радиоастрономией;
г) радиосвязью;

6. Чтобы уменьшить длину волны, излучаемой контуром, в 2 раза, индуктивность катушки нужно

а) увеличить в 2 раза;
б) уменьшить в 2 раза;
в) увеличить в 4 раза;
г) уменьшить в 4 раза.

7. Радиоволнами, проникающими сквозь ионосферу и распространяющимися в пределах прямой видимости, являются волны с длиной волны (м)

а) больше 1000;
б) от 100 до 1000;
в) от 10 до 100;
г) меньше 10.

Ключ к тесту:

Вариант 1	1. б	2. г	3. в	4. а	5. г	6. б	7. а, б
Вариант 2	1. в	2. г	3. б	4. б	5. г	6. б	7. а, б
Вариант 3	1. в	2. г	3. г	4. б	5. б	6. а	7. в
Вариант 4	1. г	2. г	3. в	4. в	5. а	6. г	7. г

6. Подведение итогов урока.

Заключительное слово учителя.

За работу на уроке все учащиеся получают по две оценки: одна — за работу в группе, другая – за индивидуальную работу.