Giáo án Vật lí 12 Bài 22: Sóng điện từ. Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

Ngày soạn:12/01/2024 Tiết 39, 40: Chủ đề:
SÓNG ĐIỆN TỪ. NGUYÊN TẮC THÔNG TIN LIÊN LẠC
BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức
- Hiểu sơ lược sự hình thành sóng điện từ và những đặc điểm của sóng điện từ
- Nắm được khái niệm tầng điện li, những đặc điểm và ứng dụng của sóng vô tuyến
- Hiểu nguyên tắc hoạt động của máy phát dao động điều hoà
- Hiểu nguyên tắc phát và thu sóng điện từ. 2. Năng lực a. Năng lực chung
- Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu.
- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin.
- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề.
- Năng lực hoạt động nhóm.
b. Năng lực đặc thù môn học
- So sánh được những tính chất giống nhau và khác nhau giữa sóng cơ học và sóng điện từ
- Vẽ và giải thích được sơ đồ nguyên tắc phát và thu sóng điện từ 3. Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập.
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan.
- Có tác phong làm việc của nhà khoa học.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên
- Bài giảng powerpoint kèm:Các hình ảnh về sóng điện từ, nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến. - Phiếu học tập.
Phiếu học tập số 1:
Câu 1: Hiện tượng gì xảy ra nếu trong không gian có 1 điện tích điểm dao động điều hòa theo
phương thẳng đứng, với tần số f?
Câu 2: Nghĩa là khi điện tích dao động, nó hình thành một điện từ trường. Điện từ trường này lan
truyền đi trong không gian dưới dạng một sóng gọi là sóng điện từ. Vậy sóng điện từ là gì?
Câu 3: Sóng điện từ và điện từ trường có gì khác nhau?
Câu 4: Nêu những đặc điểm của sóng điện từ dựa vào các câu hỏi gợi ý sau:
a. Sóng điện từ truyền được trong chân không. Vận tốc của sóng điện từ có đặc điểm gì? Viết công
thức liên hệ giữa bước sóng điện từ () với tần số sóng (f)?
b. Sóng điện từ là sóng dọc hay ngang gồm những thành phần nào?
c. Mối liên hệ về pha dao động giữa điện trường và từ trường khi sóng truyền đi?
d. Sóng điện từ có những tính chất gì giống sóng cơ?
e. Sóng điện từ có mang năng lượng không? Vì sao?


f. Những sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet được dùng trong thông tin liên lạc vô
tuyến nên gọi là sóng vô tuyến. Hãy phân loại sóng vô tuyến?
Câu 5: Lập bảng so sánh được những tính chất giống nhau và khác nhau giữa sóng cơ học và sóng điện từ?
Phiếu học tập số 2:
Câu 1: Nêu đặc điểm của tầng điện li?
Câu 2: Không khí hấp thụ mạnh loại sóng nào? Ít hấp thụ sóng nào?
Câu 3: Sóng nào dùng nhiều trong thông tin liên lạc trên mặt đất? Sóng nào có thể bắt tín hiệu với vệ tinh nhân tạo?
Phiếu học tập số 3
Câu 1: Để tải được thông tin đi xa người ta phải dùng sóng gì?
Câu 2: Hãy nêu tên các sóng mang này và cho biết khoảng tần số của chúng? Từ đó, hãy giải thích
tại sao phải dùng các sóng điện từ cao tần?
Câu 3: Để sóng mang truyền tải được thông tin có tần số âm, ta cần phải làm gì?
Câu 4: Ở nơi thu, để nghe được âm thanh, ta cần phải làm gì?
Câu 5: Khi tín hiệu âm thanh thu được có cường độ nhỏ, ta phải làm gì để nghe được rõ hơn?
Phiếu học tập số 4
Câu 1: Sóng điện từ là gì? Nêu những đặc điểm của sóng điện từ?
Câu 2: Nêu 4 nguyên tắc cơ bản trong việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến?
Câu 3: Điều nào sau đây là sai khi nói về sự phát và thu sóng điện từ?
A. Để thu sóng điện từ phải mắc phối hợp một ăng ten với một mạch dao động LC.
B. ăng ten của máy thu chỉ thu được một sóng có tần số xác định.
C. Để phát sóng điện từ, phải mắc phối hợp một máy phát dao động điều hoà với một ăngten.
D. Nếu tần số của mạch dao động trong máy thu được điều chỉnh sao cho có giá trị bằng f, thì máy
thu sẽ bắt được sóng có tần số đúng bằng f.
Câu 4: Điều nào sau đây sai :
A. Để phát sóng điện từ người ta phối hợp máy phát dao động cao tần với một anten phát
B. Để thu sóng điện từ thì phối hợp một mạch dao động cao tần với anten thu sóng
C.Dao động điện từ thu được từ mạch chọn sóng là dao động tự do với tần số riêng của mạch
D. Dao động điện từ thu được từ mạch chọn sóng là dao động cưỡng bức với tần số riêng của sóng.
Câu 5: Trong dụng cụ nào dưới đây có cả máy phát và máy thu sóng vô tuyến?
A. Chiếc điện thoại di động C. Máy thu thanh.
B. Máy thu hình (TV - Ti vi).
D.Cái điều khiển ti vi.
Câu 6: Công thức tính bước sóng của mạch chọn sóng vô tuyến điện : c c. 2 π 2π
A. = 2 π √ LC B. = √LC
C. = 2.c.√ LC
D. = c. √ LC 2. Học sinh


- Xem lại kiến thức về điện trường và từ trường đã học ở lớp 11
- SGK, vở ghi bài, giấy nháp.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1: Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu về sóng điện từ và nguyên tắc thông tin liên lạc a. Mục tiêu:
- Kích thích tính tò mò của HS, HS có hứng thú tìm hiểu kiến thức mới thông qua những hiện
tượng xảy ra trong đời sống.
b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên
c. Sản phẩm: Sự tò mò và hứng thú tìm hiểu kiến thức mới.
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1 GV kiểm tra bài cũ:
- Nêu mối quan hệ giữ điện trường và từ trường. Khái niệm điện từ trường.
Giáo viên nêu vấn đề:
- Khi trong không gian có 1 điện trường biến thiên không tắt dần thì nó hình
thành 1 điện từ trường lan truyền đi trong không gian. Vậy điện từ trường đó lan
truyền đi như thế nào? Và có những tính chất gì? Người ta ứng dụng nó như thế
nào trong đời sống và trong kỹ thuật?
- Trong bài hôm nay, ta sẽ cùng nhau đi trả lời những câu hỏi đó. Bước 2
Học sinh tiếp nhận nhiệm vụ
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu khái niệm sóng điện từ và các đặc điểm của sóng điện từ. a. Mục tiêu:
- Hiểu sơ lược sự hình thành sóng điện từ và những đặc điểm của sóng điện từ
- So sánh được những tính chất giống nhau và khác nhau giữa sóng cơ học và sóng điện từ
b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Sóng điện từ:
1. Sóng điện từ: Sóng điện từ là quá trình truyền đi trong không gian của điện từ trường biến thiên điều hòa theo thời gian.
2.Các đặc điểm của sóng điện từ:
a. Sóng điện từ truyền được trong các môi trường vật chất và cả trong chân không. Vận tốc truyền
sóng điện từ phụ thuộc vào hằng số điện môi của các điện môi.
+ Trong chân không: v = c = 3.10 8 m/s
b. Sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trình truyền sóng, tại một điểm bất kỳ trên phương   
truyền, vectơ E , vectơ B luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng c
c. Trong sóng điện từ, điện trường và từ trường tại một điểm: luôn đồng pha với nhau.


d. Sóng điện từ có tính chất: phản xạ được trên các mặt kim loại, có thể khúc xạ và chúng giao thoa được với nhau.
e. Sóng điện từ mang năng lượng.
f. Sóng điện từ được sử dụng rộng rãi trong thông tin vô tuyến, truyền thanh, truyền hình...
- Sóng điện từ được đặc trưng bằng tần số hoặc bước sóng. Giữa tần số và bước sóng của sóng điện c   c  T
từ liên hệ với nhau bởi hệ thức: f
- Người ta chia sóng vô tuyến thành: sóng cực ngắn (10m); sóng ngắn (10m100m); sóng
trung (100m  1000m); sóng dài ( 1000m)
d. Tổ chức thực hiện: Bước thực hiện Nội dung các bước Bước 1
GV nêu vấn đề: Không có loại sóng nào ứng dụng rộng rãi như sóng điện từ:
Từ việc nghiên cứu các thiên hà xa xôi, điều khiển con tàu vũ trụ, truyền thanh,
truyền hình, đến việc chữa bệnh, đun nấu bằng lò vi sóng… Tất cả đều có sử dụng sóng điện từ.
Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS làm phiếu học tập số 1 theo nhóm. Bước 2
Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm Bước 3
Báo cáo kết quả và thảo luận
- Đại diện 1 nhóm trình bày.
Câu 1: Nó sinh ra một điện trường biến thiên và điện trường biến thiên này sinh
ra từ trường biến thiên, quá trình đó được lặp lại trong không gian.
Câu 2: Điện từ trường lan truyền trong không gian dưới dạng sóng gọi là sóng điện từ.
Câu 3: Điện từ trường chỉ là môi trường vật chất tồn tại trong không gian. Còn
sóng điện từ mang đầy đủ tính chất của sóng. Câu 4:
- Vận tốc truyền của sóng điện từ trong chân không bằng vận tốc ánh sáng.
+ Trong chân không: v = c = 3.108m/s.  Bước sóng:  = v/f
+ Trong môi trường điện
môi, tốc độ truyền sóng giảm
đi n lần (n: chiết suất môi trường)
- Sóng điện từ là sóng ngang:
- Trong sóng điện từ, điện trường và từ trường dao động cùng pha với nhau.
- Sóng điện từ có tính chất giống sóng cơ học: chúng phản xạ, khúc xạ, nhiễu
xạnhư ánh sáng và sóng cơ.
- Sóng điện từ mang năng lượng. Vì khi nó truyền đi đến một ăng-ten, nó sẽ làm