Пояснительная записка.

Прошло уже более 100 лет со дня первого в мире применения электромагнитных волн в практических целях. 6 февраля 1900 года русский физик, изобретатель радио Александр Попов, узнав о несчастье - 27 рыбаков было унесено в Балтийское море на оторванной льдине, - дал на 50-километровое расстояние радиодепешу на остров Гогланд, у которого стоял ледокол "Ермак", - срочно выйти в море на поиски потерпевших. Так благодаря "чуду новейшей техники" были спасены люди.

Прошедшие сто лет явились истинным триумфом использования электромагнитной энергии человеком. Трудно представить современную жизнь без радио, телевидения, радиолокации, интернета. Но вся эта техника берет свое начало от тех скромных первых опытов великого русского ученого.

Оказалось, что, преобразуя электромагнитные волны (чем занимается современная радиотехника) можно сделать звук видимым, а свет слышимым. Современные физики ведут борьбу за освоение новых, более коротких длин электромагнитных волн, новые диапазоны которых открывают невиданные возможности. Идеи радиотехники находят широкое применение во многих областях человеческой деятельности.

Поэтому очень важно показать обучающимся широкое применение электромагнитных волн, дать понятие радиоэлектроники и радиосвязи. Отметить использование высокочастотных колебаний при радиотелефонной связи. Познакомить с понятиями: модуляция, детектирование. Отметить заслуги Д. Максвелла, Г.Герца и А.С. Попова в развитии радиоэлектроники.

Цель урока: ввести понятие электромагнитных волн; рассмотреть их свойства на примере радиоволн; изучить процесс распространения и применения, расширить кругозор учащихся.
Задачи урока:

Ввести понятия электромагнитное поле и электромагнитная волна, описать опыты Герца.

Дать учащимся принципиальную схему первого радиопремника, изобретенного А.С. Поповым, и сформулировать физические принципы современной радиотелефонной и радиотелеграфной передачи и приема электромагнитных волн.

Знать принцип действия радиотелеграфной передачи и звуковой радиопередачи, основные части простейшего радиоприемника и их назначение, физическую сущность модуляции, детектирования и усиления.

На примере изучения явления радиопередачи и радиоприема электромагнитных волн показать материальность электромагнитных полей.

Раскрывая роль А.С. Попова в изобретении радио, показать мировое значение его работ в области практического использования электромагнитных волн для передачи осмысленных сигналов без проводов, воспитать чувство гордости за отечественную науку и технику.

Тип урока – урок изучения нового материала. Учебный материал достаточно объемный, сложный. Очевидна практическая значимость изучаемого материала. Предшествующие знания, необходимые для усвоения темы будут актуализироваться в ходе урока. Урок рассчитан на два академических часа.

Оборудование и материалы: Интерактивная доска Smart board, проектор, интерактивный тренажер «Джинн», мультфильм «История связи», презентация Smart Notebook.

Ход урока:

1. Организационный момент. Сообщение темы урока. Запись темы урока. Слайд 1.

2. Преподаватель предлагает обучающимся с помощью интерактивного тренажера «Джинн» соотнести физические величины и единицы их измерения. Это способствует актуализации знаний необходимых для усвоения новой темы. Для выполнения вызываются к доске по очереди трое обучающихся.

3. Зачем учащимся предлагается посмотреть мультик «История связи» продолжительностью 5 минут (в ролике в доступной форме рассказывается история развития средств связи от первого телеграфа до радиосвязи, показывается значимость этих изобретений).

После просмотра преподаватель задает вопросы:

Какое значение имеют средства связи для человека?

Какую роль играла радиосвязь в различные исторические периоды? В настоящее время?

Слайд 2. Преподаватель предлагает вспомнить, что такое электрическое поле, магнитное поле. Затем вводит понятие электромагнитного поля. Учащиеся записывают: ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

- это порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля.

Теория электромагнитного поля создана Джеймсом Максвеллом в 1865 г.

Он теоретически доказал, что:

любое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению изменяющегося электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает изменяющееся магнитное поле.

Если электрические заряды движутся с ускорением, то создаваемое ими электрическое поле периодически меняется и само создает в пространстве переменное магнитное поле и т.д.

Слайд 3, 5.Учащиеся записывают: В 1887 году Г.Герц впервые получил электромагнитные волны.

Для получения электромагнитных волн Генрих Герц использовал открытый колебательный контур.

Учащимся предлагается вспомнить, что такое колебательный контур, его составные части и схему. На слайде за «шторкой» спрятана схема колебательного контура. Один учащийся приглашается к доске и на этом же слайде изображает схему колебательного контура, подписывает обозначения и сверяет результат с правильным ответом. Остальным обучающимся задаются вопросы:

Что такое колебательный контур?

Что такое конденсатор? От чего зависит его электроемкость?

Что такое катушка индуктивности?

Как вывести колебательный контур из положения равновесия?

Что такое полная энергия колебательного контура?

Возвращаемся к слайду 4.

В обычном колебательном контуре, состоящем из катушки и конденсатора электромагнитное поле очень мало и поэтому он плохо излучает электромагнитные волны. Герц разработал открытый колебательный контур: постепенно раздвигая пластины конденсатора и одновременно уменьшая количество витков на катушке, до тех пор, пока не получается просто прямой провод. Емкость и индуктивность в нем малы, зато частота колебаний достаточна велика.

Для Возбуждения колебаний в таком контуре, провод разрезали пополам с таким расчетом, чтобы оставался небольшой воздушный промежуток (искровой). Обе части проводника заряжали до высокой разности потенциалов до тех пор, пока между ними не проскакивала искра, цепь замыкалась и в открытом колебательном контуре возникали колебания. Слайд 7. Регистрировались электромагнитные волны с помощью резонатора – такого же устройства. Таким образом, Герц не просто открыл электромагнитные волны, но и доказал, что они ведут себя подобно механическим. Он так же рассчитал и скорость распространения электромагнитной волны, она равна скорости света.

Далее переходим к слайду 6. Здесь рассматриваем анимацию замыкания открытого колебательного контура и направления линий напряженности и магнитной индукции, определяем, что они перпендикулярны друг другу. Далее, при просмотре второй анимации, определяем, что электромагнитная волна является поперечной.

Далее переходим к слайду 8. Здесь рассматривается анимация «Шкала электромагнитных волн». Преподаватель рассказывает о всех видах электромагнитных излучений начиная с гамма-излучения и заканчивая низкочастотными волнами.

Затем переходим к слайду 9. Преподаватель рассказывает, что к концу 19 века телеграфные провода опутали уже весь мир и сама идея беспроводной связи витала в воздухе. В России одним из первых изучением электромагнитных волн занялся преподаватель офицерских курсов Александр Степанович Попов. Обучающиеся записывают: 7 мая 1895 года Попов А.С. представил свой приемник.

Переходим к слайдам 10-11. Здесь рассматривается приемник Попова, его составные части и их назначение. Преподаватель, рассказывает, что в качестве детали, непосредственно «чувствующей» электромагнитные волны, впервые был применен когерер. Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами, в ней помещены мелкие металлические опилки. В обычном состоянии когерер имеет большое сопротивление, т.к. опилки не контактируют друг с другом. Последовательно с когерером включается в цепь электромагнитное реле и источник постоянного напряжения. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают искорки, в результате сопротивление когерера резко падает, сила тока в катушке реле возрастает, и оно включает звонок. Молоточек звонка ударяет по когереру, встряхивает его и возвращает в исходное положение. Т.о. вся конструкция готова принять новый сигнал.

Что бы повысить чувствительность аппарата, Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав тем самым первую в мире приемную антенну. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Обучающиеся записывают: Основные элементы приемника Попова:

Приемная антенна – для улавливания электромагнитных волн;

Источник постоянного тока;

Когерер – стеклянная трубка с двумя электродами и металлическими опилками;

Электромагнитное реле – при прохождении тока оно включает звонок;

Звонок – оповещает о приеме сигнала и его молоточек встряхивает когерер.

Переходим к слайдам 12-13. Здесь описывается принцип радиосвязи. Обучающиеся зарисовывают схему со слайда 12 и записывают:

Генератор высокой частоты – вырабатывает высокочастотные колебания;

Микрофон – вырабатывает электрические колебания звуковой частоты;

Модулятор – накладывает низкочастотные электрические колебания на высокочастотные, т.е. делает колебания пригодными для передачи на большие расстояния;

Передающая антенна – передает модулированный высокочастотный сигнал;

Приемная антенна – принимает электромагнитную волну;

Приемный колебательный контур – усиливает высокочастотные сигналы, настраивается в резонанс с частотой принятого сигнала;

Детектор и конденсатор фильтр – отделяют из высокочастотных электромагнитных колебаний низкочастотные электрические колебания;

Наушник – преобразует выделенные низкочастотные электрические колебания в звуковые.

Преподаватель подробно объясняет все процессы при передаче электромагнитных волн на большие расстояния. Далее делается вывод, что принцип радиосвязи заключается в том, что электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны.

Переходим к слайду 14. Здесь в виде слайд-шоу коротко рассказывается об использовании электромагнитных волн. Преподаватель говорит, что более подробно использование электромагнитных волн мы будем рассматривать на следующих уроках.

На слайде 15 учащимся предлагается вспомнить, по каким формулам находятся длина и скорость волны и как зная, что электромагнитные волны распространяются со скоростью света, записать все формулы. Обучающиеся по желанию выходят к доске и на пустом слайде записывают формулы. Повторяются такие понятия. Как длина волны, скорость волны, период и частота распространения волны.

Записав все формулы, переходим к решению задач (слайд 16). Обучающиеся по желанию выходят к доске для решения задач, все остальные учащиеся и преподаватель оказывают помощь при необходимости.

1. В каком диапазоне длин волн может работать приемник, если емкость конденсатора в его колебательном контуре плавно изменяется от 50 до 500 пФ, а индуктивность катушки постоянная и равна 2 мкГн?

2. Телевиденье транслирует оперный спектакль из миланского театра "Ла Скала" в Норвегию.

Кто первый и на сколько услышит начало увертюры к опере: зритель, сидящий в зале театра на расстоянии 25м от сцены, или телезритель в норвежском городе Хаммерфесте? (Расстояние Милан-Хаммерфест -около 2700км,скорость звука 350 м/с).

На слайде 17, ребятам предлагается вспомнить все, что они узнали на уроке и разгадать кроссворд. Учащийся отгадавший слово, выходит к доске и записывает его в клетки. В клетках, обозначенных желтыми звездочками должно получится слово «Средства связи».

После того, как кроссворд будет отгадан, преподаватель подводит итоги урока, поощряет обучающихся, выставляет им оценки, обучающиеся записывают домашнее задание со слайда 18, преподаватель разъясняет что нужно выучить, прочитать к следующему уроку.

Литература и интернет источники.

1. Физика 11 класс: учеб. Для общеобразовательных. Учреждений: базовый и профильный уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин. – М.: Просвещение, 2008.

2. http://www.youtube.com//

3. http://seninvg07.narod.ru/s_portfolio_phis2.htm//

4. http://class-fizika.narod.ru//