Методическая разработка Изобретение радио А. С. Поповым. Амплитудная модуляция и детектирование. Простейший радиоприемник. Телевидение. Радиолокация»

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ ПМР

ГОУ СПО «КАМЕНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

Согласовано: Утверждаю

Зав. методическим отделом Зам. директора по УР

_________ Вылко Е.В. _________ Торговцева Н.В.

Методическая разработка

открытого занятия

по дисциплине «ФИЗИКА»

Тема: «Изобретение радио А.С. Поповым. Амплитудная модуляция и детектирование. Простейший радиоприемник. Телевидение. Радиолокация».

Подготовила

Гнатышена Ирина Григорьевна

Каменка, 2015.

Методическая тема техникума: «Развитие профессиональной компетентности педагогов как условие повышения качества подготовки студентов в период перехода на новые образовательные стандарты»

Методическая тема ЦМК «Формирование информационной компетентности обучаемых на учебных занятиях»

Индивидуальная методическая тема: «Формирование информационной компетентности обучаемых на уроках физики»

Цели занятия:

• Методическая: реализация методической темы техникума и индивидуальной темы преподавателя.

• Образовательная: усвоение понятий: радиосвязь, модуляция, детектирование, радиолокация. Показать роль науки и техники, ознакомить студентов с первыми средствами связи и телевидения.

• Развивающая: развивать у учащихся познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности; коммуникативные, качества учащихся, операции логического мышления (анализ, синтез, сравнение) при изучении данной темы.

• Воспитательная: способствовать воспитанию внимательности, дисциплинированности, усидчивости, способствовать формированию познавательного интереса.

Тип урока: комбинированный урок

Методы обучения: информационный (словесный) - беседа; наглядно-иллюстративный; практический, самостоятельная работа учащихся.

Внутрипредметные связи: Тема 4.2 «Электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн. Энергия электромагнитной волны».

Межпредметные связи: экология (Влияние электромагнитных излучений).

Учебно-методическое обеспечение урока:

опорные конспекты, сообщения, тесты, м/м проектор, презентация, видео, карточки-задания.

Литература:

• В.А.Касьянов "Физика-11класс"- Дрофа,2003г.,

• Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев "Физика-11класс"-М. "Просвещение",2005г.

• festival.1september.ru/articles/568194/

Основные этапы занятия:

I Организационные мероприятия:

1.1 Проверка посещаемости;

1.2 Проверка готовности к началу занятия, организация рабочего места.

II Мотивация и актуализация опорных знаний

2.1 Фронтальный опрос

1. Что такое электромагнитное поле?

2. Кем была создана теория электромагнитного поля? В каком году?

3. Что называется электромагнитной волной?

4. Что является источником электромагнитных волн?

5. Перечислите свойства электромагнитных волн.

6. Какие виды электромагнитных излучений существуют?

7. В чем измеряется длина волны?

8. В каких единицах измеряется частота колебаний?

2.2 Сообщения.

2.3 Сообщение темы урока, его целей и задач

III Изучение нового материала

Эпиграф урока

3.1 История радиосвязи

В истории человечества одним из первых средств связи были сигнальные костры, бой барабанов. Так люди предупреждали друг друга о приближении врагов или надвигающемся стихийном бедствии. Однако на большой дистанции звук и дым рассеиваются - и сообщение не доходит до адресата. В Древней Греции уже применялся простейший код - костровый дым трех цветов. С помощью цветовых сочетаний можно было передавать информацию. Во времена Ньютона появились подзорные трубы, что позволило создать систему связи, находящимися на расстоянии, большем 10 км.

П

ервым устройством оптической связи считается семафорный телеграф Шаппа, появившийся в 1791г. Станция представляла собой сооружение, похожее на замок. Расстояние между станциями достигало нескольких километров. Имеются сведения, что в течение 20 мин можно было телеграфировать сообщение на расстояние в несколько сотен километров.

Начало развитию электросвязи было положено в 1837 г., когда американским художником и изобретателем С.Морзе был создан телеграфный аппарат. Посылая электрический разряд по проводам, можно передать сигнал на огромное расстояние. Морзе разработал азбуку, каждая буква которой обозначается с помощью длинных и коротких сигналов - точек и тире. Телеграф получил образное название "говорящая молния". Телеграфные провода, подвешенные на столбах, простирались на многие километры.

Телеграфный аппарат Морзе

К 1895 г. телеграфные провода уже опоясывали весь Земной шар, их протянули даже по дну океанов. Полтора миллиона телефонов было к концу века только в США. Но основные затраты при строительстве новых линий связи были определены стоимостью кабелей. Средством передачи информации являлся электрический ток. На сооружение связи уходили целые горы металлов. Идея осуществления связи без проводов уже носилась в воздухе.

3.2 Простейший радиоприемник

Элементом радио было устройство, названное когерером. Первоначально в когерере использовали деревянные опилки, которые вызывали звуковой сигнал, но на новый сигнал не было никакой реакции.

А.С.Попов предложил собственную конструкцию когерера. Стеклянную трубку, вдоль внутренних стенок которой на расстоянии 2 мм друг от друга приклеивались полоски пластины, поверх насыпались металлические опилки. Труба затыкалась с двух сторон. Встряхивать когерер после каждого сигнала приходилось автоматическим молоточком звонка.

А.С.Попов ставил своей задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния. Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Вскоре Попов добился дальности связи более чем на 600 м, затем на 20 км.

В 1880-е годы русский инженер Александр Попов и итальянский радиотехник Гульельмо Маркони. Независимо друг от друга они догадались: если подключить электроискровый разрядник к длинной антенне, то он начнёт излучать в эфир электромагнитные волны. А их можно принимать на любом расстоянии с помощью другой антенны. Первый радиоприёмник звонил, когда принимал радиоволны. Так родилось радио.

7 мая 1895 г. Александр Степанович Попов публично демонстрировал радиоприемник, а в сентябре того же года, присоединив к схеме телеграфный аппарат Морзе, вел запись принимаемых сигналов на ленту.

В 1901 году дальность радиосвязи была уже 150 км. При участии Попова радиосвязь начали применять на флоте и в армии России.

Принципы радиосвязи заключается в том, что переменный электрический ток высокой частоты антенны вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны.

Основными этапами передачи сигнала являются модуляция и детектирование.

1. Амплитудная модуляция - изменение амплитуды колебаний высокой (несущей) частоты колебаниями низкой (звуковой) частоты. (медленный процесс)

Без модуляции нет ни телеграфной, ни телефонной, ни телевизорной передачи.

2. Детектирование (демодуляция) - выделяются низкочастотные колебания из колебаний высокой частоты.

Таким образом, для получения и передачи сигнала (с микрофоном) используется модуляция, которая осуществляется при помощи микрофона , а для вывода сигнала на громкоговоритель используется детектирование.

Схема простейшего радиоприёмника. Простейший радиоприемник состоит из:

1) Микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические той же частоты.

2) Усилители высокой и низкой частоты усиливают по мощности высокочастотные и звуковые (низкочастотные) электрические колебания.

3) Модулятор изменяет по частоте или амплитуде высокочастотные колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты.

4) Задающий генератор вырабатывает гармонические колебания высокой частоты (несущая частота более 100 тыс. Гц).

5) Передающая антенна излучает модулированные электромагнитные волны. Приемная антенна принимает электромагнитные волны.

3.3 Первые телевизоры и мобильные телефоны.

Большое внимание отводится радиолокации.

Радиолокация - обнаружение и точное определение местонахождения объектов с помощью радиоволн.

R =

В основе принципа лежит свойство отражения электромагнитных волн.

Наиболее широко применяют радиолокацию в авиации, на флоте и в космонавтике. Очень большое значение имеет она в военном деле. Радиолокационным методом измерили расстояние от Земли до Луны и планет Солнечной системы.

Виды радиосвязи.

1. телевидение

2. радиорелейные линии связи

3. космическая связь

4. развитие радиоэлектроники

5. глобальная система связи

Идея передачи изображения на расстоянии существовала с глубокой древности, однако техническая и теоретическая база для создания подобного устройства появились лишь в конце XIX века, после создания радио.

Греческое слово «теле» означает «вдаль», «далеко», а латинское слово «визор» переводится как «смотрящий». Вместе они образовали знакомое нам слово «телевизор». Телевизор - это радиоприёмник, но только более сложный. Он принимает и передает не только звук, но и картинку.

В 1884 году немецкий изобретатель Пауль Нипков изобрёл диск Нипкова - устройство, лёгшее в основу механического телевидения.

10 октября 1906 года изобретатели Макс Дикманн и Г. Глаге зарегистрировали патент на использование трубки Брауна для передачи изображений.

В 1907 году Дикманном был продемонстрирован телевизионный приёмник, с двадцатистрочным экраном размером 3х3 см и частотой развёртки 10 кадр/с.

Регулярные телепередачи в 1936 году начались в Германии и Великобритании, а в 1939 году - в Москве. Первые телевизоры показывали черно - белую картинку.

Принцип передачи изображения на расстояния состоит в том, что на передающей станции производится преобразование изображения в последовательность электрических сигналов. Этими сигналами модулируют затем колебания, вырабатываемые генератором высокой частоты. Модулированная электромагнитная волна переносит информацию на большие расстояния. В приемнике производится обратное преобразование. Высокочастотные модулированные колебания детектируются, а полученный сигнал преобразуется в видимое изображение. Для передачи движения используют принцип кино: немного отличающиеся друг от друга изображения движущегося объекта (кадры) передают десятки раз в секунду (в нашем телевидении 50 раз).

Изображение кадра преобразуется с помощью вакуумной электронной трубки - иконоскопа - в серию электрических сигналов. Видеосигнал преобразуется в видимое изображение на экране вакуумной электронной трубки - кинескопа.

Для получения цветного изображения осуществляется переда трех видеосигналов, несущих компоненты изображения, соответствующие основным цветам (красному, зеленому и синему). На слайде изображены уже современные телевизоры.

Радиотелефонная связь - передача речи или музыки с помощью электромагнитных волн. При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы.

Ещё недавно междугородная телефонная связь осуществлялась исключительно по воздушным линиям связи, при этом на надежность связи влияли грозы и возможные обледенения проводов. В настоящее время все шире применяются кабельные линии, повышается уровень автоматизации связи.

В 1876 г. американским инженером Александром Грейам Беллом был изобретен первый мобильный телефон.

IV Закрепление знаний

4.1 Фронтальный опрос

• Что называется радиосвязью?

• С какими видами радиосвязи вы сегодня познакомились?

• Кем и в каком году было изобретено радио?

• Чем отличается модуляция от детектирования?

• Кто является создателем первого мобильного телефона?

• Какой год считается годом первого мобильного телефона?

• Что такое радиолокация и где она применяется?

4.2 Письменный опрос

Вариант 1

1. Соотнесите определения.

1. Длина волны

изменение амплитуды колебаний высокой (несущей) частоты колебаниями низкой (звуковой) частоты (с помощью микрофона).

2. Радиолокация

расстояние, на которое распространяется волна за период колебаний ее источника

3. Амплитудная модуляция

обнаружение объектов и определение их координат с помощью отражения радиоволн.

2. В каком году было изобретено первое радио?

А) 1900 Б) 1899 В) 1880 Г) 1895

3. Кто является изобретателем первого мобильного телефона?

А) А.Г.Белл

Б) А.С. Попов

В) С. Морзе

Вариант 2

1. Соотнесите определения.

1. Радиосвязь

выделение из модулированных колебаний высокой частоты звукового сигнала, т. е. колебания низкой частоты (с помощью громкоговорителя).

2. Телевизор

передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов.

3. Детектирование (демодуляция)

«вдаль смотрящий»

2. Кто является изобретателем первого радио?

А) Г.Р. Герц

Б) А.С. Попов

В) С. Морзе

3. В каком году было изобретено первый мобильный телефон?

А) 1920 Б) 1852 В) 1880 Г) 1876

V Подведение итогов.

Выставление оценок, их комментирование

VI Домашнее задание.

Г.Я.Мякишев «Физика» 11 класс § 51-58

Эссе: «Роль телевидения, радио в жизни человека»