Тема: Радіомовлення і телебачення. Стільниковий зв'язок. Супутникове телебачення.
Мета:ознайомити учнів з практичним застосуванням електромагнітних хвиль, розкрити фізичний
принцип телебачення; розвивати вміння працювати в групах, продовжувати формування
цілісної картини світу, екологічну свідомість учнів, відповідальність за своє здоров’я;
виховувати культуру спілкування.
Тип уроку:урок вивчення нового навчального матеріалу
Обладнання та матеріали: радіоприймач, мультимедійний проектор, ноутбук,
фонендоскоп, прилад для вимірювання артеріального тиску, буклети «Телефонний
етикет».
План-схема уроку
№ Етап уроку Час Форми й методи навчальної діяльності
І. Організаційний момент 1хв. Налаштування на роботу
ІІ. Актуалізація опорних знань 5 хв. Аукціон питань
ІІІ. Мотивація навчальної
діяльності 2 хв. Постановка проблемного запитання
ІV. Вивчення нового навчаль-
ного матеріалу 20 хв. Евристична бесіда з елементами демонстрації.Самостійна
робота з матеріалом підручника. Виконання вправи
«Відновити текст»
V. Закріплення вивченого
матеріалу 11 хв. Робота в групах (розв’язання якісних задач)
VІ. Рефлексія 3 хв. Інтерактивна вправа «Да-нетка»
VІІ. Підбиття підсумків. 2 хв. Інтерактивна вправа «Плюс – Мінус - Цікаво»
VІІІ. Домашнє завдання 1 хв. Репродуктивного та творчо-пошукового характеру
І Організаційний момент. Психологічне налаштування учнів на продуктивну роботу.
ІІ. Актуалізація опорних знань.
Вчитель фізики: Повторимо, що вам відомо про електромагнітні хвилі. На слайді шість квадратів, за якими сховані запитання. Називаєте цифру і відкриваєте зворотну сторону квадрату, демонструючи свою обізнаність (презентація до
уроку, додаток 1).
1.Дайте визначення електромагнітної хвилі. (електромагнітна хвиля- це процес поширення у просторі електричних і магнітних полів, що періодично змінюються).
2. До якого виду хвиль належить електромагнітна хвиля? (Електромагнітна хвиля – це поперечна хвиля. Вектори Е і В перпендикулярні до напрямку поширення хвилі, так і один до одного, при цьому одночасно досягають максимального значення й одночасно перетворюються на нуль).
3. Які фізичні величини характеризують електромагнітну хвилю? (Вектори Е і В).
4. Які властивості електромагнітних хвиль було встановлено в ході дослідів Герца? (Відбивання, заломлення, огинання перешкод(дифракція), посилення і послаблення(інтерференція), поляризація).
5. Як утворюється електромагнітна хвиля? (Якщо пропускати по провіднику змінний струм, то навколо провідника періодично змінюватиметься магнітне поле. Змінне магнітне поле створить змінне електричне поле, яке в свою чергу, створить змінне магнітне, і т.д.).
6. Чому дорівнює швидкість поширення електромагнітної хвилі? (Швидкість поширення електромагнітних хвиль у
вакуумі є сталою й дорівнює швидкості світла с=3•108 м/с).
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.
Вчитель фізики: Відкриття Герца виявилося стартом для створення засобів бездротового зв’язку . В основному застосовувалися хвилі від 1 до 30 км. Хвилі, коротші за 100 м , узагалі вважалися непридатними для далекого зв’язку .
Однак зараз короткі й ультракороткі хвилі набули найбільшого поширення. З’ясуємо, в чому їх перевага.
VІ Вивчення нового навчального матеріалу.
Вчитель фізики: Тема уроку : «Радіомовлення і телебачення. Супутникове телебачення». (Діти записують у зошити).Відповідно до теми перед нами постають задачі: ознайомитися з практичним застосуванням електромагнітних хвиль, розкрити фізичний принцип телебачення та супутникового телебачення, з’ясувати вплив електромагнітного
поля на організм людини та надати практичні рекомендації стосовно телефонного етикету .
(Вмикається радіоприймач. Діти слухають протягом хвилини).
Учитель фізики: Ми є свідками практичного застосування електромагнітних хвиль для встановлення зв’язку без
проводів , слухаючи передачу «Люкс FM». Студія радіо знаходиться на значній відстані від нас, а ми слухаємо музику,
ніби звучить вона поруч. Радіозв’язок – передача і прийом інформації за допомогою радіохвиль, які поширюються в
просторі без проводів. Пригадаємо принцип радіозв’язку
Учень: Генератор незатухаючих коливань виробляє високочастотні коливання. Звукові коливання за допомогою мікро-
фона перетворюються в електричні коливання. Їх накладають на допоміжні (несучі) високочастотні коливання. В
результаті амплітуда (або частота) високочастотного сигналу виявляється зміненою відповідно до амплітуди (частоти) звукових коливань. Потім модульовані коливання підсилюються і за допомогою антени випромінюються.
Рис 1
Принцип В антені приймача виникають модульовані високочастотні струми, які збуджують високочастотні модульова-
ні коливання в приймальному коливальному контурі. Його настроюють у резонанс з передавачем. Прийнятий сигнал потрапляє в каскади високочастотних підсилювачів де підсилюється за допомогою детектора коливання де модулюють, тобто виділяють низькочастотний (звуковий) сигнал, який підсилюється в низькочастотних підсилювачах і потім
потрапляє в гучномовець.
Учитель фізики: Радіозв’язок на різних довжинах хвиль. Робота з таблицею. (див. додаток 2) Використовуючи дані про властивості електромагнітних хвиль, зобразити поширення коротких та ультракоротких хвиль.
(Учні зображують на малюнках поширення хвиль) .
Учитель фізики: Радіомовлення- передача по радіо мови, музики та інших звукових ефектів необмеженій кількості радіослухачів; один з найоперативніших засобів масової інформації та пропаганди.Одним з найбільш успішних та динамічних по розвитку типів радіозв’язку є стільниковий зв'язок. Прочитайте матеріал підручника с. 197 і дайте
відповідь на запитання: «Чому зв'язок за допомогою мобільних телефонів називається стільниковим?».
Учень: Загальна зона покриття (зона прийому частот, у діапазоні яких працює оператор) ділиться на комірки (ствльники). Кожна комірка перекривається окремою базовою станцією. Комірки, частково перекриваючись, утворюють мережу
Учитель фізики: Відновити текст. Робота в парах. (Див. додаток 3)
Текст А.Уперше мобільний зв'язок використала 1921 р. …. Детройта як однобічний у діапазоні 2 МГц. У 1957 р. Л.І.Купріянович розробив переносний …. . У Чикаго почалося випробування першої системи …. зв’язку на 2 тис.
абонентів. Робота мобільного зв’язку забезпечується розвиненою мережею ….. …. (фіксованих антен), які передають інформацію на комунікаційні центри РЧ-сигналів. У…. експлуатують близько 1,4 млн. базових станцій, 20 000 з них розташовано в Україні.
Слова для довідок: телефон , поліція, світі, стільникового, базових станцій.
Текст Б. Уперше …. зв'язок було використано під час Олімпійських ігор у Токіо 1964 р. Тепер супутники передають …. безпосередньо у наш будинок через …. кабельних мереж або наземні станції. Супутники, які використовують для ретрансляції, знаходяться на висоті 36 000 км над екватором ( за 24 години облітає по орбіті Землю). Його положення відносно …. незмінне (геостаціонарний супутник) Інформацію(телепрограму) передають на супутник з …. ….., там вона посилюється та надходить до споживачів ( на параболічну антену «тарілку»).
Слова для довідок: сигнал, супутниковий, наземної станції, операторів, Землі.
Соціальний педагог: Дедалі більша кількість людей починає користуватися мобільним телефоном. Він практично
постійно знаходиться поряд з його власником, деякі люди носять його на шиї , хтось прикріплює до одягу , хтось кладе
до кишені. Чи на стільки вже небезпечний наш помічник? Проведемо експериментальне дослідження. Медична сестра виміряє артеріальний тиск та пульс до того як два учні питимуть чашку кави і через кілька хвилин. Порівняємо показан-
ня і зробимо висновки.
(Медична сестра робить виміри)
Учитель фізики: Стільниковий телефон і базова станція створюють електромагнітне поле. Людина, що не використо-
вує стільниковий телефон, але живе поблизу об’єктів стільникового зв’язку , перебуває під дією електромагнітного
поля. Під
час розмови по стільниковому телефону електромагнітне поле проникає в тіло людини й поглинається насамперед тканинами голови: шкірним покривом, вухом, частиною головного мозку, включаючи зоровий апарат.
Соціальний педагог: Якщо в найближчому майбутньому буде остаточно доведено несприятливий вплив електромаг-
нітних полів стільникового зв’язку на здоров’я, то не виключно, що найвищу ціну в цьому експерименті заплатять наші
діти. Що ми порадимо собі стосовно використання мобільних телефонів?
Методом прес діти відповідають.
(Не носити телефон на шиї, поясі, у кишені, нехай він лежить у вашій сумці, рюкзаку. Обмежити час розмов, намагатися передавати необхідну інформацію й уникати пустопорожньої балаканини, не підносити телефон до голови одразу
після натискання кнопки початку набора номеру. В цей момент електромагнітне випромінювання у кілька раз більше,
ніж під
час розмови)
(Педагог роздає буклети «Телефонний етикет»).
Учитель фізики: Ми можемо ще й екранувати електромагнітні хвилі. (Демонстрування досліду мобільний телефон у каструлі, або у металевій фользі)
Дослід 1:
Два мобільних телефони, каструля. Спочатку набираємо номер та здійснюємо дзвінок. Потім кладемо один мобільний
до каструлі і спостерігаємо, що зв'язок відсутній.
Учитель фізики: Широкого застосування дістали електромагнітні хвилі в сучасній системі телебачення, тобто переда-
ванні зображень на відстань за допомогою ультракоротких електромагнітних хвиль. Десятки тисяч телевізійних
станцій у багатьох країнах світу регулярно ведуть передачі, які дивляться сотні мільйонів глядачів. Принципова схема одержан-
ня і приймання телевізійного сигналу мало відрізняється від принципової схеми радіотелефонного зв’язку. Для того
щоб здійснити передавання й приймання електромагнітних хвиль, що несуть звукову та оптичну інформацію,
потрібно:
1) створити високочастотні електромагнітні коливання (за допомогою генератора електромагнітних коливань);
2)накласти на високочастотні коливання звукову та оптичну інформацію (досягається модуляцією високочастотних
коливань коливаннями нижчої частоти);
3)забезпечити випромінювання електромагнітних хвиль у навколишнє середовище (за допомогою передавальної
антени);
4)забезпечити приймання електромагнітних хвиль (за допомогою приймальної антени та резонуючого коливального контуру);
5)зняти з прийнятого високочастотного сигналу звукову та оптичну інформацію (за допомогою детектора та фільтра).
Учні записують у зошити схему одержання і приймання телевізійного сигналу).
Учитель фізики: У чому переваги супутникового телебачення? Як організований супутниковий зв'язок?
(Випереджувальне завдання)
Відповідь учня: Супутникове телебачення — система передавання телевізійного сигналу від передавального центру
до споживача через штучний супутник Землі, розташований на геостаціонарній навколоземній орбіті над екватором.
Рис.2
Нагадаємо, що супутник, який перебуває на геостаціонарній орбіті,обертається над екватором зі швидкістю Землі й ніби «висить» в одній точці.Принцип роботи супутникового телебачення такий. Із центральної керуючої станції на супутник передається високочастотний сигнал. Передавач, установлений на супутнику, передає цей сигнал на Землю, що дозво-
ляє покрити досить велику територію. Приймальне обладнання складається із супутникової тарілки, конвертора, що
знижує частоту прийнятого сигналу, і приймача (ресивера) (рис 2). Перевагою супутникового телебачення є те, що
можна приймати сотні й тисячі телевізійних каналів, перебуваючи за тисячі кілометрів від передавальних телевізійних центрів.Незважаючи на те що супутник «висить» нижче від йоносферного шару, можливості супутникового телебачен-
ня були б сильно обмежені, якби йоносфера не була прозорою, оскільки посланий на супутник сигнал частково відби-
вався б атмосферою і створював серйозні перешкоди.Особливості ультракоротких радіохвиль (практично не відбива-
ються від іоносфери, їхня енергія помітно втрачається тільки поблизу поверхні землі, їх можна спрямувати вузьким
пучком) забезпечили їх застосування в супутниковому телебаченні.
Соціальний педагог: Ми зрозуміли, що мобільні та сотові телефони дуже небезпечні. Але крім них людина у своєму
житті використовує багато побутової техніці, наприклад: холодильник, утюг, мікрохвильова піч, телевізор тощо. Що
можна сказати про телевізор? Приносить він шкоду людині чи ні? Учитель фізики: Найбільш розповсюдженим є низькочастотне (50 Гц) змінне магнітне поле. У разі убування безпеки для здоров’я людини: мікрохвильова піч, електроплита, телевізор, пральна машина, холодильник, електробритва, праска, електрочайник. Якщо їх поставить
поряд але близько один до одного, вони будуть створювати сильне електромагнітне поле.На сьогоднішній час всі
побутові приладі створюють магнітні поля, які впливають на організм людини. Безпечним рівнем створеного магніт-
ного поля вважається рівень магнітної індукції 0,2 мкТл. Мобільний телефон створює магнітне поле - 0,51 мкТл, комп’ю
тер – 0,78 мкТл. Розглянемо таблицю 2 (див. додаток 4).(Перегляд відеоролика про випромінювання електромагнітних
хвиль телевізором)
Учитель фізики: Бачимо, що побутові прилади створюють небезпечні магнітні поля, які негативно впливають на
людину, тому слід постійно виконувати правила захисту у своєму житті.
Соціальний педагог: Правила захисту .
1. Сідайте від телевізора або екрана на відстані, оптимальній для вас з урахуванням типу вашого зору (3 м)
2. Не нахиляйте голову і не закидайте її, дивіться прямо на екран.
3. Часто моргайте і глибоко дихайте.
4. Не слід дивитися в одну точку, хай очі «подорожують» по всьому екрану.
5. Коли дія розгортається повільно, або в перерві між серіями м'яко закрийте очі, дайте відпочити м'язам і зміцнитися
нервам сітківки.
6. Сидите перед екраном, по можливості, прямо, а не збоку.
V. Закріплення вивченого матеріалу.
Робота у групах (Учні обговорюють запитання, обирають спікера, який озвучує відповідь).
І група.Чому завмирає чи взагалі припиняється радіоприйом в автомобілях, коли вони проїжджають тунелем чи
мостом? (Тому що в цих місцях електромагнітні хвилі частково відбиваються, а частково поглинаються).
ІІ група. Завдяки якій властивості електромагнітних хвиль можливий радіозв’язок на коротких хвилях між радіоама-
торами, якщо вони знаходяться на протилежних півкулях Землі?(Завдяки відбиттю коротких хвиль від іоносфери й
поверхні Землі).
ІІІ група. Чому під час прийому радіопередачі на будь –яких частотах з наближенням грози виникають перешкоди?
(Тому що блискавка є джерелом електромагнітної хвилі, яку приймає радіоприймач).
ІV група Чому вежі телецентрів будують дуже високими? (Тому що телебачення працює на ультракоротких хвилях
(менше як 10 м), які не можуть огинати викривлення поверхні Землі).
VІ. Рефлексія. Інтерактивна вправа «Да-нетка».
- Чи однакова швидкість поширення радіосигналів на Місяці й на Землі? (Ні. На Місяці швидкість поширення радіосигналів(с=3·108 м/с)більша, ніж на Землі)
- Нерухомі електричні заряди не взаємодіють з магнітним полем, а рухомі – взаємодіють.( Так. Тому що магнітні поля взаємодіють лише з магнітними полями; біля нерухомого заряду немає магнітного поля, а біля рухомих зарядів
магнітне поле є)
- Висока частота коливань, що використовується в радіозв'язку, називається частотою-носієм? (Так. Високочастотний
сигнал переносить звукову інформацію).
- В горах утруднений зв'язок на коротких хвилях. (Так. Короткі хвилі не огинають гори).
- З поверхні Землі можна вести космічну радіолокацію у діапазоні довгих хвиль. (Ні. У діапазоні ультракоротких хвиль).
- Дротяна сітка із квадратними вічками не може відбивати електромагнітні хвилі. (Ні. Вона відбиває електромагнітні
хвилі, довжина яких менша за довжину сторони квадрата.)
VІІ. Підбиття підсумків. Оцінювання учнів. Інтерактивна вправа «Плюс – Мінус - Цікаво»Плюс – сказати, що сподоба-
лося на уроці.Мінус – що не сподобалося, що залишилося не зрозумілим.Цікаво – цікаві факти.
VІІІ.Домашнє завдання. Прочитати §35. Виконати індивідуальне завдання (Учні обирають самостійно білети з задача
ми. Див. додаток 5). Знайти відповідь на запитання: «Чи шкідливо дивитися 3D телебачення?» .
Додаток 1
Презентація до уроку.
Додаток 2
Таблиця 1
Радіозв'язок на різних довжинах хвиль.
Найменування Діапазон частот, Гц Діапазон довжин Властивості хвиль Застосування
радіохвиль хвиль, м
Найдовші <3•104 >10 000 “Ковзають” уздовж Сигнали точного часу,
поверхні Землі метеозв'язок
Довгі 3•104 –3•105 10 000 –1 000 Телеграфія, радіонавігація,
радіовіщання
Середні 3•105–3•106 1 000 –100 Прямий зв′язок Подібно ДХ
Короткі 3106• –3•107 100 - 10 Неодноразово Зв’язок між кораблями
відбиваються від та супутниками, радіо-
іоносфери та віщання, телебачення
поверхні Землі
УКХ:
метрові 3•107 –3•108 0 -1 Проникають крізь Телебачення, радіозв'язок
іоносферу та майже між пунктами, з косміч-
не огинають поверхню ними кораблями
Землі
дециметрові 3•108 –3•109 1 – 0,1
сантиметрові 3• 109–3•1010 0,1 – 0,01 Радіолокація,
радіоспектроскопія,
міліметрові 3• 1010–3•1011 0,01 – 0,001 радіоастрономія
Додаток 3
Текст А.
Одним із найбільш успішних та динамічних по розвитку типів радіозв’язку є стільниковий зв'язок. Уперше мобільний
зв'язок використала 1921 р. поліція Детройта як однобічний у діапазоні 2 МГц. У 1957 р. Л.І.Купріянович розробив переносний телефон. У Чикаго почалося випробування першої системи стільникового зв’язку на 2 тис. абонентів.
Робота мобільного зв’язку забезпечується розвиненою мережею базових станцій (фіксованих антен), які передають інформацію на комунікаційні центри РЧ-сигналів. У світі експлуатують близько 1,4 млн. базових станцій, 20 000 з них розташовано в Україні.
Текст Б.
Уперше супутниковий зв'язок було використано під час Олімпійських ігор у Токіо 1964 р. Тепер супутники передають
сигнал безпосередньо у наш будинок через операторів кабельних мереж або наземні станції. Супутники, які викори-
стовують для ретрансляції, знаходяться на висоті 36 000 км над екватором ( за 24 години облітає по орбіті Землю). Його положення відносно Землі незмінне (геостаціонарний супутник) Інформацію(телепрограму) передають на супутник з наземної станції, там вона посилюється та надходить до споживачів ( на параболічну антену «тарілку»)
Додаток 4
Рівні магнітних полів промислової частоти побутових електроприладів на відстані 0,3 м
Побутовий електроприлад Від, мкТл До, мкТл
Пилосос 0,2 2,2
Мобільний телефон 0,0 0,51
Праска 0,0 0,4
Міксер 0,5 2,2
Телевізор 0,0 2,0
Комп’ютер 0,0 0,78
Люмінесцентна лампа 0,5 2,5
Кавоварка 0,0 0,2
Пральна машина 0,0 0,3
Мікрохвильова піч 4,0 12
Електрична плита 0,4 4,5
Додаток 5
Індивідуальні домашні завдання.
Білет №1,5,9.
Визначити довжину електромагнітної хвилі та період коливань у ній, якщо частота коливань у цій хвилі дорівнює 10 МГц.Коливальний контур налаштований на довжину хвилі 300 м. Визначити індуктивність котушки цього контуру, якщо ємність конденсатора 25 нФ.Визначити період і частоту коливань в електромагнітній хвилі, довжина якої 30 см.
Білет №2,6,10.
Визначити період і частоту коливань в електромагнітній хвилі, довжина якої 30 см.У коливальному контурі радіоприймача проходить струм, що змінюється за законом і= 0,06 cos 106πt (А). На яку довжину хвилі налаштований радіоприймач? Визначити ємність конденсатора цього контуру, якщо індуктивність котушки 1 мкГн.
Білет №3,7,11.
Телемовлення ведеться в дециметровому діапазоні. Визначте довжину випромінюваної електромагнітної хвилі, якщо її частота дорівнює 2,5 ГГц.Сила струму в коливальному контурі змінюється за законом і= 0,05 cos 106t (А). Ємність конденсатора цього контуру 1 мкФ. Визначити період коливань у контурі, індуктивність котушки та максимальну різницю потенціалів на його обкладках.
Білет №4,8,12.
Радіостанція веде передачі на частоті 75 Гц. На яку довжину хвилі повинен бути налаштований радіоприймач?Рівняння коливань сили струму в антені передавача має вигляд і= 0,3 sin 15,7• 10 9t (А). На якій довжині хвилі ведеться передача?
