Изучение распространения радиоволн на уроках физики в СОШ

     МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 

     Учреждение  образования

     «Гомельский государственный  университет имени  Ф. Скорины» 
 
 

     Физический  факультет

     Кафедра общей физики 
 
 
 
 
 
 
 

     Изучение  распространения  радиоволн на уроках физики в СОШ 

     Курсовая  работа 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Исполнитель:

     студент группы Ф-42                                _____________       Минков Д.В. 

     Научный руководитель:

     ассистент

     кафедры общей физики                           _____________        Тихова Е.Л. 
 
 
 
 

     ГОМЕЛЬ 2009 
 

     РЕФЕРАТ 

     Курсовая  работа содержит 25 страниц, 8 источников литературы, 5 рисунков,1таблица.

     

     Ключевые  слова: распространение радиоволн, радиолокация, радиосвязь, диапазон частот, длина волны, методика урока, рефлексия.

     

     Объект  исследования: методика преподавания темы «Электромагнитные колебания и волны». 

     Предмет исследования: радиолокация. 

     Методы  исследования: аналитический метод. 

     Цель  курсовой работы: разработка урока по теме «Радиолокация» для преподавания физики в СОШ, разработка компьютерной презентации. 

     Задачи: рассмотреть вопросы особенности распространения радиоволн, методы радиолокации, рассмотреть планирование уроков физики при изучении темы «Электромагнитные колебания и волны», разработать урок и презентацию по теме «Радиолокация». 

     Выводы: разработана методика изучения нового материала по теме «Радиолокация», тестовые задания, презентация. 

     Практическая  значимость: разработан урок по теме «Радиолокация» для преподавания в СОШ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     СОДЕРЖАНИЕ 
 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….4 

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОВОЛНАХ………………….......................5

 

1.1   Развитие представлений о радиоволнах……………………………………5

1.2    Понятие о радиоволнах………………………………………………...…...5

2.ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН………….........6

 

2.1    Классификация радиоволн.………………………………………………...6

2.2    Явления, возникающие при распространении радиоволн……………......9 

3.ФАКТОРЫ,  ВЛИЯЮЩИЕ НА ДАЛЬНОСТЬ  И КАЧЕСТВО     РАДИВОЛН .........................................................................................................12 

4.РАДИОЛОКАЦИЯ…………………………………...………………………16 

4.1   Основные принципы и методы радиолокации……………………….......16

4.2   Задачи решаемые радиолокацией…………………………………............17 

5.УРОК НА ТЕМУ “РАДИОЛОКАЦИЯ”……………………………..........19 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...23 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………….........25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ 

           На данный момент научно-технический прогресс достиг таких высот, о которых ранее  никто не задумывался. Можно добавить, что за последнее время произошло  развитие радиолокационных установок, которые широко применяются в различных сферах человеческой деятельности. Наряду с развитием радиолокационных установок, предназначенных для локации Земли, происходит развитие устройств, позволяющих проводить локацию космических тел.

     В системах передачи информации с помощью радиотехнических и радиоэлектронных приборов различают три звена: передающее устройство, среда, в которой распространяются радиоволны, и приемное устройство.

     Понятно, что если радиоэлектронная система  включает в свой состав тракт распространения, то безупречная и надежная работа системы в целом в значительной мере определяется также условиями распространения радиоволн на участке, разделяющем передающую и приемную антенны.

     В процессе распространения волны  подвергаются ослаблению и искажению. Кроме того, на приемную антенну воздействуют разного рода помехи как естественного, так и искусственного происхождения. Для обеспечения надежной передачи информации необходимо, чтобы поле сигнала, во-первых, в определенное число раз превышало уровень помех (в зависимости от условий работы канала связи и требований к надежности). Во-вторых, сигналы не должны подвергаться чрезмерным искажениям, неизбежно возникающим в процессе распространения. Искажения должны находиться в пределах допустимых норм.

     Передача  информации может нарушиться либо при  значительном снижении уровня сигнала (который при этом уже не будет выделяться на фоне помех), либо при сильном искажении формы сигнала (его растягивании, дроблении и т. д.).

     Все эти новейшие разработки не находят четкого отражения описанных явлений в курсе физики современной школы. Дети практически не имеют представления о принципах работы устройств, которые применяются ими в обыденной жизни. Учащиеся не могут перенести полученные знания на существующую действительность. Дополнительно, у учащихся, существует проблема четкого понимания изучаемого материала.

     Свободно  распространяющиеся радиоволны находят  в современной технике обширные и многообразные применения, а именно: в системах связи, в радиолокационных устройствах, телеметрии, системах управления, в радионавигации и во многих других случаях. Их основное преимущество заключается в том, что когда связь устанавливается между фиксированными (наземными) пунктами, то нет необходимости сооружать между ними, соединительную или направляющую систему. Радиоволны являются единственным и естественным средством осуществления связи с передвигающимися объектами (автомобилями, кораблями, самолетами, космическими кораблями).

     1.ОБЩИЕ  СВЕДЕНИЯ О РАДИОВОЛНАХ 

1. Развитие представлений о радиоволнах

 

          В 1867 году английский физик Максвелл вывел из своих чисто теоретических трудов заключение о существовании в природе электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Он утверждал, что видимые волны света являются только частным случаем электромагнитных волн, известным потому, что эти волны люди могут обнаруживать и искусственно создавать.

          Теория Максвелла была встречена с большим недоверием, но своей глубиной и теоретической завершенностью привлекла к себе внимание многих физиков. Начались поиски способов экспериментального доказательств теории   Максвелла.

       Берлинская Академия паук в  1879 голу даже объявила это доказательство  конкурсной задачей. Ее решил  молодой немецкий физик Генрих Герц, который в 1888 году установил, что при разряде конденсатора через искровой промежуток действительно возбуждаются предсказанные Максвеллом электромагнитные волны, невидимые, но обладающие многими свойствами световых лучей.

        Герц стремился получить с помощью искрового разрядника электромагнитные волны, возможно более близкие к видимым световым волнам, и ему удалось получить волны длиной 60 см. Последователи Герца, пользуясь электрическими способами возбуждения колебаний, шли по пути увеличения длины волны, тогда как многие русские и зарубежные физики (П. Н. Лебедев, А. Риги, Г. Рубенс, А. А. Глаголева-Аркадьева, М. А. Левитская и др.) в своих работах шли от световых волн на смыкание с радиоволнами. 

     

2. Понятие о радиоволнах

 

     Радиоволны  ― это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек).

     Радиоволны (радиочастоты), используемые в радиотехнике, занимают область, или более научно – спектр от 10 000 м (30 кГц) до 0.1 мм (3 000 ГГц). Это только часть обширного  спектра электромагнитных волн. За радиоволнами (по убывающей длине) следуют тепловые или инфракрасные лучи. После них идет узкий участок волн видимого света, далее – спектр ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма лучей – все это электромагнитные колебания одной природы, отличающиеся только длиной волны и частотой. Скорость распространения радиоволн в  пространстве составляет 3 • 10⁸ м/с.

     Электромагнитной  волной называют колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени. Расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах, называется длиной волной. Скорость волны равна произведению длины волны на частоту колебаний.

    2.ОСОБЕННОСТИ  РАСПРОСТРАНЕНИЯ  РАДИОВОЛН 

    2.1 Классификация радиоволн 

     Таблица 1. Классификация радиоволн.

     

                                                        

     Но  эти диапазоны весьма обширны  и, в свою очередь, разбиты на участки, куда входят так называемые радиовещательные и телевизионные диапазоны, диапазоны для наземной и авиационной, космической и морской связи, для передачи данных и медицины, для радиолокации и радионавигации и т.д. Каждой радиослужбе выделен свой участок диапазона или фиксированные частоты. 
 
 
 
 

       

     Рис.1 Области применения радиоволн. 

     Весь  спектр радиоволн, применяемых в  радиосвязи, разбит на диапазоны:

     Мириаметровые и километровые волны. Диапазоны частот от 3 до 30 кГц - очень низкие частоты (ОНЧ) и от 30 до 300 кГц - низкие частоты (НЧ).

     Поверхностная волна обладает ярко выраженной способностью к дифракции и обеспечивает устойчивую надежную радиосвязь на больших расстояниях  при использовании сложных и  дорогих антенно-мачтовых сооружений. На расстоянии до 400 км распространение происходит только с помощью поверхностной волны, до 3000 км - с помощью поверхностной и пространственной волн, свыше 3000 км - только с помощью пространственной волны. Используются для радиовещания и радионавигации. Основной источник помех - атмосферные разряды. Диапазон мириаметровых волн используется, как правило, для радиосвязи под водой.

     Гектометровые волны. Диапазон частот от 300 кГц до 3 МГц - средние частоты (СЧ). Способность поверхностной волны к дифракции выражена слабее, чем на километровых волнах. В дневное время гектометровые волны распространяются только в виде поверхностной волны на расстояние до 300 ... 500 км над сушей и до 800 ... 1000 км над морем, а ночью-с виде поверхностных и пространственных волн на расстояние до 4000 км. Используются для служебной и любительской связи, а также для радиовещания.

     Декаметровые (короткие) волны.Диапазон частот от 3 до 30 МГц -высокие частоты (ВЧ). Основной диапазон, используемый для любительской и профессиональной радиосвязи на расстояния в несколько тысяч и десятков тысяч километров. Радиосвязь на декаметровых волнах проводится только с помощью пространственных волн, так как поверхностные волны в этом диапазоне имеют слабую способность к дифракции и кривизну земного шара практически не огибают. Обычно в дневное время для связи применяют «дневные» волны (от 10 до 20 м), а ночью, когда ионизация становится более слабой, - «ночные» волны (от 35 до 70 м). Связь на декаметровых волнах часто нарушается из-за глубоких замираний сигнала. Причины замираний - изменения разности фаз лучей, пришедших в точку приема по разным путям (интерференционные замирания с периодом несколько секунд); поворот плоскости поляризации вследствие двойного лучепреломления в ионосфере (поляризационные замирания); повышенное затухание в слое Д в периоды максимума солнечной активности вплоть до полного поглощения пространственной волны (длительность замирания до 60 мин); исчезновение слоя Р₂ в высоких широтах и снижение МПЧ в средних широтах из-за корпускулярного излучения Солнца (внешние признаки появление полярных слияний, длительность нарушений связи несколько дней). Меры борьбы с интерференционными и поляризационными замираниями -прием на разнесенные антенны и на разнесенных частотах, применение глубокой АРУ в приемниках, а при замираниях из-за корпускулярного излучения Солнца переход на более низкие частоты.