Радио и его изобретатель. Принципы радиосвязи

Разделы: Физика

Задачи урока:

  • Повторить темы: электромагнитные волны, энергия электромагнитной волны, плотность потока излучения с целью умения применять их для изучения нового материала.
  • Познакомить учащихся с изобретателем радио, сформировать принципы радиосвязи.
  • Воспитать гордость за нашего соотечественника, первым передавшим радиотелеграфное сообщение.
  • Примеры технической революции в этой области способствует технической направленности обучения.

Оборудование:

  • компьютер,
  • экран,
  • мультимедийный проектор,
  • "Презентация урока" - Приложение 1,
  • програмны диск "Виртуальная школа Кирилла иМефодия Уроки физика 11 класс" портреты ученых (Никола Тесло, Гульельмо Маркони, Эдвин Армстронг),
  • плакат "Принципы радиотелефонной связи", лабораторное оборудование (батарея аккумуляторов, электромагнит разборный с деталями, ключ, провода с наконечникам).

План урока

  1. Приветствие. Актуализация знаний -7 мин.
  2. Изучение нового материала "Радио и его изобретатель" - 13 мин.
  3. Закрепление материала "Устройство радиоприемника" - 2 мин.
  4. Изучение нового материала "Принципы радиосвязи" - 10 мин.
  5. Закрепление материала "Принципы радиосвязи" - 2 мин.
  6. Лабораторный опыт "Устройство и действие электромагнитного телеграфа"- 5 мин.
  7. Заключение - 3 мин.
  8. Домашнее задание. Подведение итогов урока.- 3 мин.

Ход урока

1. Приветствие.

Презентация.

Слайд №1

(Музыкальные заставки различных радиопередач.)

Радио настолько прочно вошло в нашу жизнь, что мы не мыслим себя без ежедневных новостей. Сводки погоды. Любимых передач. А.Эйнштейн считал, что "стыдно должно быть тому, кто пользуется чудесами науки, воплощенными в обыкновенном радиоприемнике, и при этом ценит их так же мало, как корова те чудеса ботаники, которые она жует."

Слайд №2

Сегодня на уроке мы поговорим об этом чудо - изобретении и его изобретателе. А чтобы легко было в этом разобраться, мы сначала повторим изученный материал

Актуализация знаний.

Слайд № 3, 4, 5

Тест №1, Тест №2, Тест №3.

Устные дополнительные вопросы.

1) Чему равна скорость электромагнитной волны?

2) Что представляет собой вибратор?

3) Какую величину называют плотностью потока электромагнитного излучения?

4) Почему переменный ток в осветительной сети практически не излучает электромагнитные волны?

(Результаты каждого теста озвучиваются сразу после выполнения одним учеником, все сверяют свои ответы, ученику задается дополнительно устный вопрос.)

2. Изучение нового материала.

Слайд №5

Тема урока "Радио и его изобретатель. Принципы радиосвязи" (запись в тетрадь)

Рождением радио человечество обязано выдающемуся русскому ученому физику Александру Степановичу Попову.

Изобретенное им беспроводное средство связи было логическим продолжением и развитием учения об электричестве, история которого уходит в глубину веков.

XIX.век - был веком чудесных открытий: первые паровозы, первые фотоаппараты, первые летательные аппараты.

На переломе веков люди стали свидетелями еще одного чуда. Появилось оно не само собой, а в результате упорного труда изобретателей, ученых, представителей разных национальностей.

Слайд №6

Вы видите имена ученых, имеющих непосредственное отношение к изобретению радио:

  • Александр Степанович Попов - русский
  • Никола Тесла - серб
  • Эдуард бранли - француз
  • Гульельмо Маркони - итальянец
  • Генрих Герц - немец
  • Эдвин Армстронг - американец

Слайд №7

После обнаружения Г.Герцем электромагнитных волн возникла идея применения их для связи. Эту идею впервые осуществил выдающийся русский ученый А.С.Попов.

Слайд №8

А.С.Попов биографии ученого (сообщение ученика).

Хорошо понимая практическую важность использования беспроволочной сигнализации ( в частности для морского флота), Попов занялся конструированием чувствительного индикатора электромагнитных волн, излучаемых вибратором Герца.

В качестве индикатора он использовал когерер - устройство, предложенное французским физиком Эдуардом Бранли.

Слайд №9

Сообщение ученика

Э.Бранли назвал свой прибор когерер. Он создал его в 1890г.

Когерер - прибор представляет собой стеклянную трубку, на ее стенках, приклеены две полоски тонкой листовой пластины, трубка заполнена металлическими опилками.

Бранли открыл, что металлические порошки обладают способностью мгновенно изменять свое сопротивление электрическому току, если вблизи них пройдет разряд электрофорной машины или индукционной катушки.

Механическое сотрясение возвращает снова опилкам прежнее состояние, характеризуемое большим сопротивлением. Действие разряда опять может уменьшить его и снова нужно встряхивать опилки.

Слайд №10

Радиоприемник Попова.

После кропотливых экспериментов и усовершенствований Попов сделал этот индикатор достаточно чувствительным.

Используя когерер, реле, электрическую батарею и электрический звонок, Попов создал прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний - радиоприемник.

Слайд №11

Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимую для осуществления беспроволочной связи А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. С последним встряхиванием когерера (молоточком звонкового устройства) аппарат был готов к приему новой волны.

Чтобы повысить чувствительность аппарата А.С.Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи.

Слайд № 12

7 мая 1895г. на заседании русского физик - химического общества в Петербурге А.С. Попов продемонстрировал действие своего прибора, явившегося первым в мире радиоприемником.

Усовершенствованные приборы Попова получили первое практическое применение в русском флоте. Они были применены в, частности, для связи во время работ по снятию севшего на камни русского броненосца у острова Гогланд (Финский залив) и при спасении 27 рыбаков, унесенных на льдине в море.

Слайд №13

Когда работы по применению радиосвязи на кораблях привлекли к себе внимание заграничных деловых кругов, Попов получил ряд предложений переехать для работы за границу.

Работая в трудных условиях царского режима, без материальной поддержки, Попов не принял ни одного из заманчивых предложений зарубежных фирм продать им патенты на свои изобретения. Он решительно отверг их. Вот его слова: "Я горд тем, что родился русским. И если не современники, то, может быть, потомки наши поймут, сколько велика моя преданность нашей родине и как счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи."

Даже получив большую известность, Попов сохранил все основные черты своего характера: скромность, внимание к чужим мнениям, готовность идти навстречу каждому и посильно помогать нуждающимся в помощи.

Признанием заслуг Попова явилось постановление Совета Народных Комисаров в ознаменование 50-летия со дня рождения радио, в этом постановлении был установлен День радио, отмечаемый ежегодно 7 мая.

Академией наук СССР установлена золотая медаль им. А.С.Попова, которой награждаются ученые за выдающиеся достижения в области радиофизики.

3. Закрепление "Устройство радиоприемника"

Слайд № 14 Тест №4

4. Изучение новой темы

Слайд №15 "Важнейший этап в развитии радиосвязи"

Важнейший этап в развитии радиосвязи было создание в 1913г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний.

Кроме передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов электромагнитных волн, стала возможной надежная и высококачественная радиотелефонная связь - передача речи или музыки с помощью электромагнитных волн.

Слайд№16

В.В.Маяковский впервые выступил в московской радиостудии. Он спросил, показывая на микрофон: "А сколько людей меня будут слышать?" Ему ответили "Весь земной шар." - Больше мне и не надо", - заметил поэт. Кто знает, может, под влиянием этого выступления у него и родились строки.

Слушатель мира,
    надень наушники
Ухо и душу
    с Москвой сливай!
Слушайте пограничные города
    и деревушки,
Красной Москвы
    раскаленные слова.

Как был устроен первый радиоприемник, вы знаете. А теперь пришло время разобрать, как звук долетает от передающей радиостанции, до самых отдельных уголков нашей страны.

Слайд №17

Слайд "Радиотелефонная связь"

Колебания звуковой частоты представляют собой сравнительно медленные колебания, а электромагнитные волны низкой частоты (звуковой) совсем не излучаются.

Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использование высокочастотных колебаний, интенсивно излучаемые антенной.

Программное обеспечение "Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки физики 11 класс" Тема 1,Урок4 "Использование электромагнитных волн" Пункт 4, пункт 3 "Основные принципы радиосвязи", пункт 4 "Модуляция", пункт5 "Структурная схема передатчика", пункт 6 "Структурная схема приемника".

Принцип радиотелефонной связи.

  1. Задающий генератор вырабатывает гармонические колебания высокой частоты (несущая частота более 100 тыс. Гц).
  2. Микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические той же частоты.
  3. Модулятор изменяет по частоте или амплитуде высокочастотные колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты.
  4. Усилители высокой и низкой частоты усиливают по мощности высокочастотные и звуковые (низкочастотные) электрические колебания.
  5. Передающая антенна излучает моделированные электромагнитные волны.
  6. Приемная антенна принимает электромагнитные волны. Электромагнитная волна, достигшая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
  7. УВЧ
  8. Детектор выделяет из модулированных высокочастотных колебаний низкочастотные колебания.
  9. УНЧ.
  10. Динамик преобразует электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.

Слайд № "Закрепление принципа радиосвязи"

Задача: На какой частоте должен работать радиоприемник с сигналом SOS?

6. Лабораторный опыт: "Устройство и действие электромагнитного телеграфа"

(Если время недостаточно, можно только испытать данную модель, зависит от работоспособности класса)

Цель: Собрать и испытать модель электромагнитного телеграфа.

Оборудование: батарея аккумуляторов, электромагнит разборной с деталями, ключ, провода.

Краткое описание.

  1. На железной пластинке установим при помощи болтов с гайками две катушки. Под гайку сердечники одной из катушки зажмем пластинку с якорем.
  2. Соединим катушки параллельно и подключим их к источнику тока, как показано на рис. (Схема дается учащимся)
  3. Замыкая и размыкая цепь, наблюдаем за действием электромагнита.

7. Заключение.

Но ученые всех стран не остановились на достигнутом, работа по усовершенствованию радиосвязи продолжалась.

Никола Тесло в1897 г. недалеко от Нью-Йорка начал устанавливать радиостанцию, которая передавала сигналы на расстоянии 35 км.

Гульельмо Маркони провел большую работу по усовершенствованию беспроволочного телеграфа Попова и создал радиотелеграфный прибор. Мир узнал об изобретении Маркони благодаря болезни принца Уэльского: летом 1899 г. Маркони по пять раз в день передавал королеве Виктории сообщения о здоровье ее сына.

Радиотехник Эдвин Армстронг избавил радиоприемник от кристаллического детектора и создал приспособление по устранению помех и улучшению качества звука.

В настоящее время создан принципиально новый вид передачи информации - космические средства связи, осуществляемые через специальные спутники связи и ретрансляционные центры. В нашей стране "Орбита".

Слайд "Монтескье"

Не прекрасна ли цель, работать, чтобы оставить людей после себя более счастливыми, чем были мы?

8. Домашнее задание.

Параграф 51, 52 учебника, упражнение 7 №1, индивидуальные задачи из дидактического материала

Подведение итогов. Оценивание работ учащихся.

Литература.

  1. Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев "Физика 11 класс"- М. "Просвещение" 2004.
  2. Библиотека журнала "Физика в школе" выпуск 10. Редактор-составитель С.А.Тихомирова. "Мир физики в художественной литератур" - М. "Школа-Пресс"1997.
  3. Г.В. Маркина Физика 11 класс Поурочные планы - Волгоград.
  4. CD-ROM Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2001.