Цель:
- Обобщить и систематизировать основные знания учащихся об электромагнитных волнах.
- Изучить основные принципы радиосвязи;
Задачи:
- Ознакомить уч-ся с достижениями в области радиовещания
- Установить связь изучаемого материала с практическим применением в повседневной жизни.
Требования к ЗУН:
Знать: основные принципы радиосвязи
Уметь: объяснять физический смысл процессов.
Оборудование: ИД, приборы для проведения демонстрационного опыта № 1, модель простейшего радиоприемника, презентация к уроку, система МС-Тест. На доске написаны эпиграфы: «Душа науки – это практическое применение ее открытий» (У.Томсон), «Информатику, физику учить не ленись, на этих науках держится жизнь”
Актуальность: Передача информации на расстояние с помощью электромагнитных волн часто осуществляется по проводам (радиотрансляция, телефонная и телеграфная связь). Это энергетически выгодно и создает высокую чувствительность, но не всегда без значительных затрат можно провести линию передачи (из-за особенностей местности), поэтому в современном мире цифровых технологий многие технические устройства для передачи и приема информации с помощью э/м волн основаны на принципе беспроводных соединений. Эта связь оказывается единственно возможной при информационном обмене между космическими и военными объектами, самолетами, кораблями, альпинистами, спасателями , и другими. Данный вид связи последние годы получил бурное развитие и широко внедрился в нашу жизнь, поэтому изучение темы урока играет большое значение в понимании роли научно-технического прогресса и связи его с повседневной жизнью.
Ход урока
1. Орг. Момент. Повторение пройденного:
- Что такое колебательный контур?
- Какие превращения энергии происходят в колебательном контуре?
- Чем отличается открытый колебательный контур от закрытого?
- Что называется электромагнитными волнами, радиоволнами?
- Частота электромагнитных колебаний равна:
- Чему равен период? (
) - Длина э/м волны
- Скорость э/м волны
2. Прочитайте число (правильный ответ – 236 из номеров правильных формул). Напротив правильных формул уч-ся ставят галочку на ИД.
3. Величины и их единицы.
Заполните пустые клетки (уч-ся пишут на ИД):
L |
|
|
|
Т |
|
|
C |
|
Ф |
|
Гц |
4. Выразить в Си и битах:(уч-ся пишут на ИД):
| 500 пФ | 75 МГц |
1Кбайт |
||
60 мк Гн |
|
|
100 байт |
Учитель физики. Изучение темы начинается с повторения принципа действия генератора на транзисторе. На слайде – схема генератора на транзисторе. Задача уч-ся - на ИД установить соответствие стрелками, а также объяснить назначение каждого элемента.
Рисунок 1
Вопросы уч-ся:
- Назвать основные элементы генератора на транзисторе.
- Объяснить принцип действия.
5. Что такое радиосвязь?
(Ответы уч-ся)
Радиосвязь – передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов.
Радиосвязь требует применения электромагнитных волн высокой частоты. Т.к. 
интенсивность излучения пропорциональна четвертой степени частоты, при малой частоте излучение незначительно.
Задание учащимся:
Рассчитать, что для волн длиной 10 и 1000 метров частота соответственно 
Гц.
(
)
(1 ученик решает задачу на ИД)
Учитель физики: какой вывод можно сделать на основе этой задачи?
Поэтому для передачи сигнала необходимо изменять один из параметров, то есть кодировать.
Опыт № 1. Звуковой генератор соединяем с осциллографом и на экране получаем его синусоиду. Изменяя напряжение, подаваемое на генератор, наблюдаем увеличение или уменьшение амплитуды, создавая понятие о возможности ее изменения. Затем присоединяем микрофон, воздействуя на него звучанием камертона, получаем осциллограмму модулированных колебаний
(учитель вычерчивает график модулированных колебаний на интерактивной доске и вновь возвращается к генератору на транзисторе).
Рисунок 2
Затем идет изучение техники приема радиоволн, несущих в себе закодированную информацию (звук).
Модуляция - кодированное изменение одного из параметров.
Амплитудная модуляция – изменение амплитуды высокочастотных колебаний по закону изменения звукового передаваемого сигнала.
Прием и детектирование модулирования э/магнитных колебаний рассматриваем на схеме простейшего детекторного приемника. (Модель радиоприемника)
Рисунок 3
- Устройство
- Принцип действия.
(Учитель вычерчивает график детектированных колебаний на интерактивной доске и график разветвления колебания в фильтре).
Учитель информатики:
Эпиграф: «Душа науки – это практическое применение ее открытий». (У.Томсон)
Вопрос уч-ся:
Назовите устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации (то есть переносе его на несущую с модуляцией), и выполняющее функцию модуляции и демодуляции этого сигнала (чаще всего в речевом диапазоне). Его название образовано из слов модуляция и демодуляция.
(МОДЕМ)
Приложение 2. Объяснение схемы.
Модемы широко применяются для связи компьютеров (одно из их периферийных устройств), позволяющее одному из них связываться с другим (также оборудованным модемом) через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем). Также модемы ранее применялись в сотовых телефонах (пока не были вытеснены цифровыми способами передачи данных).
По виду соединения модемы бывают:
- Модемы для коммутируемых телефонных линий — наиболее распространённый тип модемов
- ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий
- DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий используя обычную телефонную сеть.
- Кабельные — используются для обмена данными по специализированным кабелям — к примеру, через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS.
- Радио — работают в радиодиапазоне, используют собственные наборы частот и протоколы.
- Сотовые — работают по протоколам сотовой связи — GPRS, EDGE, и т. п. Часто имеют исполнения в виде USB-брелка. В качестве таких модемов также часто используют терминалы мобильной связи.
- Спутниковые — используются для организации спутникового интернета. Принимают и обрабатывают сигнал, полученный со спутника.
- PLC — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.
Вопрос уч-ся:
- Таким образом, какова основная задача модема? (передача данных)
- Чем характеризуются модемы? Что важно при выборе модема? (скорость - пропускная способность)
- На что влияет скорость модема? (количество передаваемой информацией)
Типы модемов по скорости передачи данных:
- низкоскоростные модемы (до 1200 бит/с) - "первая волна" модемов
- среднескоростные (от 1200 до 14400 бит/с) - как правило, модемы, произведенные до 1991 года.
- высокоскоростные (>14400 бит/с) - большая часть современных модемов.
Итог урока:
Учитель физики:
Вопрос уч-ся: Каковы основные принципы радиосвязи?
Рисунок 4
(излучение, распространение, прием, усиление, модуляция и демодуляция (выпрямление КВЧ, выделение НЧК из модулированных КВЧ).
Учитель информатики:
Вопрос уч-ся: Каково практическое применение радиосвязи (модем, компьютерная связь, сотовая связь, радиотелефонная, радиотелеграфная, телевидение)
Рисунок 5
Тестирование. Каждый уч-ся выполняет тестовое задание в программе МС-Тест. Результат вычисляется сразу.
Вопросы по физике и информатике
- Как изменится период собственных электромагнитных колебаний в контуре, если емкость конденсатора увеличится в 4 раза?
А) Уменьшится в 4 раза
Б) Уменьшится в 2 раза
В) Увеличится в 2 раза
Г) Увеличится в 4 раза - Чему равен период колебаний в колебательном контуре, состоящем из конденсатора С = 4 мкФ и катушки индуктивности L = 1 Гн. Ответ выразить в мкс.
А) 2П мкс
Б) 4П мкс
В) П мкс
Г) 3, 14 *106 с - Выберите правильное утверждение:
А) Максвелл теоретически предсказал существование электромагнитных волн, опираясь на эксперимент Фарадея
Б) Герц обнаружил электромагнитные волны, опираясь на теоретические предсказания Максвелла
В) Максвелл, опираясь на эксперименты Герца по исследованию электромагнитных волн, создал теорию их распространения в вакууме.
1) Только А.
2) Только Б.
3) Только В.
4) А и Б. - На какой частоте работает передатчик, излучающий волну 30 м.?
1) 107 Гц
2) 9*109 Гц
3) 10-7 Гц
4) 108 Гц - В колебательном контуре с индуктивностью L и емкостью С происходят электромагнитные колебания с периодом Т и амплитудой g0. Что произойдет с периодом, частотой и максимальной энергией конденсатора, если при неизменной амплитуде и емкости уменьшить индуктивность. Подберите соответствующую позицию.
Период Изменится
Частота не изменится
Максимальная энергия конденсатора уменьшится - Чтобы соединить два компьютера по телефонным линиям связи необходимо иметь:
1) модем
2) два модема
3) телефон, модем и специальное программное обеспечение
4) по модему на каждом компьютере и специальное программное обеспечение
5) по телефон и модему на каждом компьютере и специальное программное обеспечение - Модем обеспечивает:
1) преобразование двоичного кода в аналоговый сигнал и обратно;
2) преобразование двоичного кода в аналоговый сигнал;
3) преобразование аналогового сигнала в двоичный код;
4) усиление аналогового сигнала;
5) ослабление аналогового сигнала. - Теоретически модем, передающий информацию со скорость 57600 бит/с, может передать 2 страницы текста (3600 байт) в течении:
1) 0.5 ч;
2) 0.5 мин;
3) 0.5 с;
4) 3 мин 26 с.
Урок заканчивается словами: “Информатику, физику учить не ленись, на этих науках держится жизнь” (слова на слайде)
Приложение 1 (Презентация к уроку)