План-конспект урока Принципы радиосвязи и телевидения

Принципы радиосвязи и телевидения

Учитель физики: Иванова Надежда Алексеевна

Школа: МБОУ «Усть-Майская средняя общеобразовательная школа» пос. Усть-Мая, Республики Саха (Якутия)

Цель: Раскрыть принципы радиосвязи и телевидения; ознакомить учащихся с устройством детекторного радиоприёмника; показать практическое применение электромагнитных волн.

Задачи:

• Образовательная: усвоение понятий: радиосвязь, модуляция, детектирование, телевидение; формирование умений применять основы радиотехники на практике.

• Развивающая: способствовать развитию мировоззрения школьников, их активной жизненной позиции; организовать экспериментальную работу по сборке простейшего радиоприемника; создать ситуацию успеха в представлении и оценивании выполненных работ.

• Воспитательная: воспитывать интерес к предмету, гордость за учёных нашей страны в области радиосвязи и телевидения.

Оборудование:

1. персональный компьютер учителя,

2. экран,

3. мультимедийный видеопроектор,

4. презентация «Принципы радиосвязи и телевидения»,

5. ноутбуки для учащихся,

6. интерактивный тест по теме,

7. интерактивные модели

   1. «Детекторный приемник»,

   2. «Приемник А. Попова»,

   3. «Принципы радиосвязи».

Тип урока: Изучение нового материала в 9, 11 классах.

Методы урока: объяснительно-иллюстративный, эвристический, проблемный, частично-поисковый.

Структура урока:

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных знаний.

3. Объяснение нового материала. Демонстрация презентации «Принципы радиосвязи и телевидения».

1. Экспериментальная регистрация электромагнитных волн.

2. Демонстрация видеофрагмента «Изобретение радио А.С. Поповым. Принципы радиосвязи».

3. Радиосвязь и телевидение.

4. Искусственные спутники Земли.

5. ИСЗ «Экран».

6. Человек, имя которого при жизни было засекречено... Фотодокументы Апросимова Е.И.

4. Физкультминутка «Космическая прогулка».

5. Практическая работа «Сборка детекторного радиоприемника».

6. Проверка усвоения темы.

1. Назовите детали радиоприемника А.С. Попова.

2. Назовите основные устройства радиопередатчика и радиоприемника.

3. Запуск программы компьютерного тестирования знаний MyTestXPro с тестом «Принципы радиосвязи и телевидения».

7. Рефлексия. Подведение итогов.

8. Домашнее задание.

9. Заключение.

"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".

А. Эйнштейн

Ход урока

1. Организационный момент. Проверка готовности класса, оборудования.

Учитель: Добрый день, ребята! Присаживайтесь, пожалуйста! Надеюсь, что наш урок будет продуктивным, полезным.

Человек живет в океане электромагнитных волн. Его ежедневно, ежечасно окружают различные излучения. Одним из самых известных являются радиоволны.

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". Будем считать эти слова эпиграфом к уроку.

Сегодня на уроке мы поговорим о принципах радиосвязи и телевидении, о развитии средств связи. Вы узнаете:

- кто и когда изобрел радио, величайшее изобретение в истории науки и техники, в прошлом году в России отмечали 120-летие этого устройства;

- как это устройство было использовано для спасения людей, попавших в трудную ситуацию;

- в чем заключается явление беспроводной телеграфии;

- и как мы используем его в повседневной жизни.

Сегодня вы научитесь:

• объяснять явления передачи и приема электромагнитных волн;

• соберете виртуальный простейший радиоприемник.

2. Актуализация опорных знаний. (Слайд 3).

Прежде чем приступить к изучению нового материала, давайте немного вспомним:

1. Что такое электромагнитная волна? (распространение в пространстве ЭМ колебаний).

2. Чем электромагнитные волны отличаются друг от друга? (Длиной волны и частотой).

3. Что общего у всех ЭМ волн? (скорость равна 3*10⁸ м/с).

4. Как называется система, в которой получают электромагнитные волны? (Колебательная система, в которой могут существовать свободные колебания, состоит из конденсатора (или батареи конденсаторов) и проволочной катушки).

5. От чего зависит собственный период колебательного контура? Как его можно изменить? (Период колебаний определяется индуктивностью катушки и емкостью конденсатора).

3. Объяснение нового материала.

Демонстрация презентации «Принципы радиосвязи и телевидения».

1. Экспериментальная регистрация электромагнитных волн.

(Слайд 4) Впервые электромагнитные волны экспериментально получил и передал на расстояние, правда, в пределах лабораторного стола немецкий физик Генрих Герц. В качестве колебательных контуров он использовал диполи или вибраторы, названные в честь Герца. Два стержня с шариками, между которыми были оставлены малые зазоры. К шарикам подводили от индукционной катушки достаточно высокое напряжение. Между ними проскакивала искра, и в пространстве возникало электромагнитное поле, а, следовательно, и электромагнитная волна. Для регистрации электромагнитных волн Герц пользовался вторым вибратором, называемым резонатором, имеющим такую же частоту собственных колебаний, что и излучающий вибратор, т. е. настроенным в резонанс с вибратором. Когда электромагнитные волны достигали резонатора, то в его зазоре проскакивала электрическая искра. С помощью описанного вибратора Герц достиг частот порядка 100 МГц. Опыты Герца показали, что с помощью электромагнитных волн можно отправлять и принимать сигналы, но это возможно только на малом расстоянии в пределах стола. И Герц не увидел практической ценности использования электромагнитных волн и сам отрицал: «Их применение на практике невозможно!». Опыты Герца, описание которых появилось в 1888 году, заинтересовали физиков всего мира.

2. (Слайд 5). В России одним из первых изучением электромагнитных волн занялся преподаватель офицерских курсов в Кронштадте Александр Степанович Попов.

3. (Слайд 6). После первых же опытов в 1889 г., выступая с публичной лекцией, он заявил: "Человеческий организм не имеет такого органа чувств, который замечал бы электромагнитные волны в эфире; если бы изобрести такой прибор, который заменил бы нам электромагнитные чувства, то его можно было бы применять в передаче сигналов на расстояние. Это была совершенно новая идея, воплощение которой в жизнь положило начало новой эре в области техники связи - эре радио».

4. (Слайд 7). Для увеличения чувствительности приемника Попов использовал явление резонанса, а также изобрёл высоко поднятую приемную антенну. Другой особенностью приемника Попова был способ регистрации волн, для чего Попов применил не искру, а специальный прибор - когерер (от лат. - "когеренция" - "сцепление"), незадолго до этого изобретенный Бранли и применявшийся для лабораторных опытов. Когерер представлял собой стеклянную трубку с мелкими металлическими опилками внутри, в оба конца трубки вводились провода, соприкасающиеся с опилками.

5. (Слайд 8). Действие прибора основано было на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладал большим сопротивлением, так как опилки имели плохой контакт друг с другом. Приходившая электромагнитная волна создавала в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивали мельчайшие искорки, которые спекали опилки. В результате сопротивление когерера резко падало (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 - 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно было, встряхнув его. Чтобы обеспечить автоматичность приема для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала.

6. (Слайд 9). А.С. Попов принялся за техническую реализацию своей идеи. Наконец такой прибор был создан. 7 мая 1895 г. в переполненном зале на заседании Русского физико-химического общества А.С. Попов сделал сообщение о первых результатах своей работы и продемонстрировал сконструированный им радиоприемник. Этот день - 7 мая - день рождения радио отмечается в нашей стране как всенародный праздник.

7. (Слайд 10). Александр Степанович Попов в 1896 году, используя передатчик и приемник, сконструированные им же, передал с помощью присоединенного телеграфного аппарата два слова «Генрих Герц».

8. (Слайд 11). А.С. Попов продолжал настойчиво совершенствовать приемную аппаратуру. Он ставил своей непосредственной задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

9. (Слайд 12). Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Попов вскоре добился дальности связи более 600 м. Проводя учения на Черном море, Александр Степанович достигнул расстояния более чем 20 км. Спустя два года в 1901 году передача радиосвязи была осуществлена уже на расстояние 150 км.

10. (Слайд 13). Существенно изменились и способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. В 1899 г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона. В начале 1900 г. радиосвязь была успешно использована во время спасательных работ в Финляндском заливе. При участии А. С. Попова началось внедрение радиосвязи на флоте и в армии России.

11. (Слайд 14). Продолжая опыты и совершенствуя приборы, А.С. Попов медленно, но уверенно увеличивал дальность действия радиосвязи. Через 5 лет после постройки первого приемника начала действовать регулярная линия беспроволочной связи на расстоянии 40 км. Судьба изобретения Попова в России была не столь стремительной, как судьба радио на западе. Морской министр на просьбу о финансировании радио начертал: «На такую химеру отпускать денег не разрешаю». Но уже в 1900 году радиостанция на острове Гогланд, построенная по инструкциям Попова, телеграфировала о севшем на мель броненосце «Генерал-адмирал Апраксин».

12. (Слайд 15). В 1912 г. радио помогло спасти сотни людей с успевшего послать сигнал "SOS" "Титаника". Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи XX в.

13. (Слайд 16). За границей усовершенствование подобных приборов проводилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони. Опыты, поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через Атлантический океан. Конечный результат его работы был просто синтезом всех новейших достижений в области радио. За основу приемника был взят прибор Попова, который Маркони немного усовершенствовал, добавив в него вакуумный когерер и дроссельные катушки. А в качестве передатчика использовал генератор Герца, слегка доработанный Риги. Главная удача Маркони состояла в том, что он успел первым запатентовать своё изобретение и начал извлекать из него выгоды. Он тут же основал акционерное общество и занялся созданием и распространением своих приборов в промышленных масштабах. В 1909 году Маркони был удостоен Нобелевской премии по физике «в знак признания их заслуг в развитии беспроволочной телеграфии». Главная заслуга заключалась в том, что он сумел объединить знания своих предшественников и воплотить в приборе, пригодном для практического использования.

14. (Слайд 17). Блок-схема радиопередатчика. Звуковые колебания преобразуются с помощью микрофона в колебания электрического тока. Однако электромагнитные волны «звуковых» частот излучаются настолько малой мощностью, что их нельзя передать на значительные расстояния. Так как излучаемая мощность быстро увеличивается с частотой (P~ν^4), то для передачи используются волны с большими частотами. Такие волны излучаются при колебаниях в генераторе электрических колебаний высокой частоты. Под воздействием высокочастотных модулированных колебаний в передающей антенне возникает переменный ток высокой частоты. Этот ток порождает в пространстве вокруг антенны электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитных волн и достигает антенн приемных устройств.

15. (Слайд 18). Принцип модуляции.

16. (Слайд 19). Блок-схема радиоприемника. Другим принципом является обратный процесс - детектирование. При радиоприеме из принятого антенной приемника модулированного сигнала нужно отфильтровать звуковые низкочастотные колебания.

17. (Слайд 20). Работая в трудных условиях царского режима, без материальной поддержки, Попов не принял ни одного из заманчивых предложений зарубежных фирм продать им 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.

18. (Слайд 21). Радиосвязь - передача и приём звуковой информации с помощью электромагнитных волн с частотой от 0,1 до 1000 МГц. Линии радиосвязи используют для осуществления радиотелефонной связи, передачи телеграмм, факсимиле (факсов), радиовещательных и телевизионных программ.

19. Телевидение (Слайд 23) - это передача на расстояние изображений объектов и звука.

20. (Слайд 24). Процесс передачи изображения на расстояние в основных чертах подобен радиотелефонии. Он начинается с преобразования оптического изображения в электрический сигнал. Это преобразование происходит в передающей телевизионной камере. Полученный электрический сигнал после усиления модулирует высокочастотные колебания несущей частоты. Модулированные колебания усиливаются и подаются в передающую антенну. Вокруг антенны создаётся переменное электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве в виде электромагнитных волн. В телевизионном приёмнике принятые электромагнитные колебания усиливаются, детектируются, вновь усиливаются и подаются на управляющий электрод приёмной телевизионной трубки, которая преобразует электрический сигнал в видимое изображение.

21. Искусственные спутники Земли. (Слайд 25). Успехи СССР (вторая половина 20 века) в космической технике позволили использовать искусственные спутники Земли для размещения на них радио- и телевизионных ретрансляционных станций. 23 апреля 1965 г. был запущен первый советский спутник связи «Молния-1». Орбита этого спутника представляет сильно вытянутый эллипс (рис. ). Его период обращения равен 12 ч. Спутник «Молния» является внеземным ретранслятором в сети «Орбита»

22. (Слайд 26). Схема телевещания с помощью ИСЗ «Экран».

23. Человек, имя которого при жизни было засекречено... (Слайды 27-44). С 1959 года он работал ведущим инженером в закрытом городе Красноярск-26. Был непосредственным участником производства и запуска самых первых военных баллистических ракет дальнего радиуса действия, затем работал по выпуску многосерийных космических спутников Земли серии «Космос», спутников связи и телевидения типа «Молния», «Радуга» и «Экран».

(Слайд 28). Он был главным специалистом, а затем главным экспертом по новым спутникам связи в своем производственном объединении. Многократно был на Байконуре - на испытаниях своих спутников связи, встречался со многими учеными, был лично знаком с Сергеем Павловичем Королевым и с академиком Андреем Дмитриевичем Сахаровым.

(Слайд 29). Об этом, о других его заслугах мы, земляки, к сожалению, узнали только после его смерти. В 1992 году, выполняя его последнюю волю, племянник - Атласов Вячеслав Васильевич, друзья и коллеги привезли тело Е.И. Апросимова на родину в с.Кюпцы.

(Слайд 30). Ефрем Ильич родился в январе 1922 года на участке Тумул Кюпского наслега Усть-Майского района в многодетной семье, шестнадцатым, последним ребенком.

(Слайд 31). Окончив Кюпскую начальную и Усть-Майскую семилетнюю школы, начал работать учителем в Кюпской начальной школе, затем заведующим этой школой, военруком Эжанской школы. Перед Вами уникальные документы.

(Слайды 32-34). Свидетельство об окончании Усть-Майской школы и рабочая тетрадь по физике 6-го класса.

(Слайд 35). Приказ №1 по отделу народного образования Усть-Майского района о назначении Апросимова учителем начальной школы

(Слайд 36). В 1943 году добровольно ушел на войну. Вернулся с войны с двумя орденами: орденом Славы и орденом Отечественной войны, тремя медалями: «За боевые заслуги», «За победу над Германией» и «За победу над Японией». Справка о благодарности Главнокомандующего Генералиссимуса Советского Союза Сталина И.В. №372 от 23 августа 1945 года.

(Слайд 37). После войны с отличием окончил рабфак и Пятигорский пединститут (отделение физики и математики) и преподавал в Усть-Майской школе. Приказ по Министерству Просвещения ЯАССР.

(Слайд 38). В 1952 году переехал в Ставропольский край и стал студентом Таганрогского радиотехнического института. Стал первым выпускником - специалистом по космической радиосвязи и телемеханике.

(Слайд 39). ИСЗ «Экран» - детище Апросимова.

(Слайд 40). Удостоверение о награждении бронзовой медалью ВДНХ и свидетельства разных лет.

(Слайд 41). Награды НПО Прикладной механики.

(Слайд 42). Удостоверение и золотая медаль С.П. Королева.

(Слайд 43). Грамота и Приветственный адрес в честь 60-летия. Они себя называли «Первопроходцами».

(Слайд 44). Копия трудовой книжки. Имеется запись №19 «За оперативную работу по обеспечению качественной телепередачи спортивных соревнований Олимпиады-80 объявлена благодарность и премия 80 рублей. Меня переполняет чувство гордости, что Ефрем Ильич, который родился в нашем районе, учился и окончил нашу Усть-Майскую школу, работал учителем математики и физики в нашей школе стал одним из тех, кто внес вклад в развитие космической связи и благодаря его работе мы смотрим ежедневно телевизионные передачи, слушаем новости и музыку по радио, общаемся с друзьями и родными по телефону.

4. Физкультминутка «Космическая прогулка».

СОВРЕМЕННЫЙ УЧИТЕЛЬСКИЙ ПОРТАЛ easyen.ru

5. Практическая работа «Сборка детекторного радиоприемника». files.school-collection.edu.ru/dlrstore/fb352f32-a9dd-4b31-b80c-1e0484a7f352/9_72b.swf

(Слайды 48 - 49). Детекторный радиоприемник состоит из колебательного контура, антенны, детектора (диода), конденсатора постоянной емкости, телефона. В контуре принятая волна возбуждает модулированные колебания. Конденсатор переменной емкости настраивает контур на резонанс с принятой радиоволной. Модулированные колебания ВЧ поступают на детекторный каскад. После прохождения детектора составляющая тока ВЧ идет через конденсатор постоянной емкости, а составляющая тока НЧ идет на обмотки катушек телефона, вызывающий колебания мембраны с той же звуковой частотой.

6. Проверка усвоения темы. (Слайды 50 - 51).

1. Назовите детали радиоприемника А.С. Попова. files.school-collection.edu.ru/dlrstore/c412b3b3-1b9c-41a0-93b5-5bf2abd4a1ff/9_72e.swf

2. Назовите основные устройства радиопередатчика и радиоприемника files.school-collection.edu.ru/dlrstore/c1fa4768-67a3-4fd2-89b6-591e626d8754/9_72c.swf

3. Тест «Принципы радиосвязи и телевидения с использованием программы тестирования MyTestXPro. Материал - fcior.edu.ru/download/5794/televidenie-i-radiosvyaz.html

VII. Рефлексия. Подведение итогов. (Слайд 52)

- Что было интересным на уроке?

- Что показалось трудным?

Продолжите незаконченное предложение…

Я узнал...

Я научился...

Я понял, что могу...

Мне понравилось...

Для меня стало новым...

Меня удивило...

У меня получилось...

Я приобрёл...

Мне захотелось...

Меня воодушевило…

Свою работу на уроке я оцениваю …

- Все хорошо сегодня работали, но особенно хочу отметить … за четкие, правильные ответы, … за активное участие в обсуждении вопросов урока, … за особый творческий подход.

7. Домашнее задание

8. Заключение

Итак, применение радиоволн достаточно широко, а современная наука и техника не стоит на месте, а стремительно движется вперед. Возможности радиодиапазона далеко не исчерпаны и таят в себе огромный потенциал для дальнейших исследований, дальнейшего расширения диапазона. Для этого необходимы новые конструкторские решения. Это значит, что радиоэлектронику ждет великое будущее, и она сыграет значимую роль в развитии цивилизации. Дерзайте, ребята!

Спасибо всем за активную, плодотворную работу и за положительные эмоции, которые вы мне подарили! Урок окончен. До свидания!

Литература:

1. Презентация «Принципы радиотелефонной связи. Простейший радиоприемник» с CD диска «Физика. 11 класс. Videouroki.net» ООО «Компэду», 2014.

2. Слайд 45. Физкультминутка «Космическая прогулка.mp4». Учитель физики МБОУ СОШ №1 г.Радужный Владимирской области Мимеева Елена Викторовна. СОВРЕМЕННЫЙ УЧИТЕЛЬСКИЙ ПОРТАЛ easyen.ru

3. Детекторный радиоприемник. files.school-collection.edu.ru/dlrstore/fb352f32-a9dd-4b31-b80c-1e0484a7f352/9_72b.swf

4. Радиоприемник А.С. Попова. files.school-collection.edu.ru/dlrstore/c412b3b3-1b9c-41a0-93b5-5bf2abd4a1ff/9_72e.swf

5. Принципы радиосвязи. files.school-collection.edu.ru/dlrstore/c1fa4768-67a3-4fd2-89b6-591e626d8754/9_72c.swf

6. Тест «Принципы радиосвязи и телевидения» с использованием программы тестирования MyTestXPro. Материал - fcior.edu.ru/download/5794/televidenie-i-radiosvyaz.html

7. Удивительное рядом. Человек, имя которого при жизни было засекречено. Работа команды «Авангард» Усть-Майской СОШ на республиканском дистанционном конкурсе «Информашка-2007» old.churap.ru/Informat/informashka/2007/Udivid/avangard.html

8. Фотодокументы из личного архива семьи Атласовых.