(10-11 КЛАССЫ)
Автор Окунева Надежда Алексеена –
учитель физики СШ№30
Содержание
1. Пояснительная записка.
2. Содержание курса.
3. Требования к уровню подготовки.
4. Тематическое планирование.
5. Используемая литература.
«ФИЗИКА И РАДИОТЕХНИКА»
Поэтому современному человеку необходимо знать основы радиотехники, чтобы лучше ориентироваться в современном мире, знать направления развития науки. Курс «Физика и радиотехника» является целесообразным и актуальным и способствует углублению и расширению знаний учащихся, полученных в процессе изучения базового курса физики.
Целью данного курса является:
- расширение и углубление знаний в области радиотехники,
- развитие познавательного интереса и творческих способностей учащихся,
- формирование навыков самостоятельной работы.
Задачи:
1.Познакомить с процессами генерации, усиления, излучения, распространения и приема электромагнитных колебаний высокой частоты.
2.Познакомить с устройством передающих и приемных приборов.
3.Способствовать профориентации учащихся.
4.Формировать исследовательские навыки и умения работать самостоятельно.
5.Формировать творческие и конструктивные навыки учащихся.
Основные компоненты содержания. Программа курса состоит из 9 тем, включающих основой материал курса радиотехники, и рассчитана на 68 часов изучения в 10 и 11 классах. По каждому разделу определен объем теоретических знаний, сформулированы вопросы для рассмотрения на семинарских занятиях, обозначены темы лабораторных и практических работ, экскурсий.
Развитие познавательного интереса к физике и технике, творческих способностей, формирование осознанных мотивов учения осуществляется в основном через построение занятий так, что большинство вопросов программы не излагаются школьникам в готовом виде, а преподносятся через решение упражнений и задач, понимаются и разбираются учащимися самостоятельно в ходе выполнения практических и лабораторных работ. На протяжении всего курса необходимо формировать у учащихся умение пользоваться справочниками, техническими руководствами, рекомендовать использовать научную и научно – популярную литературу для подготовки к семинарским занятиям.
Методы и формы обучения:
1.Лекции (вводные).
2.Самостоятельная работа учащихся.
3.Семинарские занятия.
4.Лабораторные работы.
5.Практические работы.
6.Решение задач.
7.Тестовая проверка качества усвоения знаний.
8.Экскурсии.
Результаты изучения курса.
1.Знание учащимися процесса передачи аудио- и видеоинформации на расстоянии.
2.Умение составлять и читать радиотехнические схемы.
3.Умение рассчитывать элементарные радиотехнические схемы.
4.Знание устройства радиовещательного тракта.
5.Сформированность интереса к радиотехническим профессиям.
Формы контроля уровня достижений учащихся:
1.Тестирование.
2.Качество выполнения лабораторных и практических работ.
3.Понимание, глубина и полнота освещения вопросов на семинарских занятиях.
4.Защита отчета по экскурсии.
Оценку результатов освоения программы целесообразно осуществлять с помощью дихотомической системы: «освоено» - «не освоено».
СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Введение (2 ч )
Предмет и основные направления радиотехники. История развития радиотехники. Принципы современной радиосвязи. Применение радиотехнических методов в промышленности и научных исследованиях.
Семинарские занятия
Примерные темы рефератов:
1. У истоков радиосвязи.
2. Радиотехнические методы в медицине.
3. Радиотехнические методы в науке.
4. Радиотехника в метеорологии.
5. Радиотехнические методы в промышленности.
6. Радиоастрономия.
7. Радиотехника – составная часть кибернетики.
8. Радиолокация и радионавигация.
9. Телевидение: вчера, сегодня, завтра.
10. Интернет.
Тема 1.
с сосредоточенными параметрами. (7 ч)
Одиночный колебательный контур. Элементы контуров. Свободные и вынужденные колебания в идеальном и реальном контурах, параллельные и последовательные контуры. Связанные контуры. Четырехполюсники и фильтры.
Семинарские занятия
Примерные темы рефератов:
1. Одиночный колебательный контур
1.1. Свободные электромагнитные колебания в идеальном и реальном колебательных контурах.
1.2. Элементы контуров.
1.3. Вынужденные колебания в последовательном контуре.
1.4. Вынужденные колебания в параллельном колебательном контуре.
1.5. Преобразование параллельного контура в последовательный.
2. Связанные контуры
2.1. Понятие связанных контуров. Виды связи, коэффициенты связи.
2.2. Резонансные частоты и резонансные кривые связанных контуров.
2.3. Сравнение одиночного и связанных контуров. Настройка контуров. КПД действия контуров.
3. Четырехполюсники
3.1. Понятие четырехполюсника. Виды четырехполюсников.
3.2. Понятие фильтра. Виды фильтров.
3.3. Фильтры низких частот.
3.4. Фильтры высоких частот.
3.5. Полосовой фильтр.
Лабораторные работы:
1. Экспериментальная проверка формулы Томсона и определение индуктивности по известной емкости.
2. Определение индуктивности катушки.
3. Изучение резонанса в колебательном контуре.
Термоэлектронная эмиссия. Диод, триод, тетрод, пентод, комбинированные лампы. Динамические характеристики лампы, снятие характеристик лампы и определение ее параметров. Методы аппроксимации характеристик электронных ламп.
Семинарские занятия.
Примерные темы рефератов:
1.Электроника как область науки и техники. История создания и совершенствования электронных приборов.
2.Физические явления, лежащие в основе электронных приборов.
2.1. Получение свободных электронов (термоэлектронная эмиссия, фотоэлектронная эмиссия, вторичная эмиссия, динатронный эффект).
2.2. Катоды электронных ламп.
2.3. Управление электронным потоком.
3.Электронные лампы.
3.1. Диоды и их применение.
3.2. Триоды.
3.3. Тетроды, пентоды, гексоды, гептоды и октоды.
3.4. Комбинированные лампы.
3.5. Конструкция и свойства радиоламп.
Лабораторные работы:
4. Снятие вольт-амперной характеристики диода.
5. Усилительные свойства триода.
Практические работы: 1. Сборка кенотронного выпрямителя.
Тема 3.
Полупроводники и их применение. Свойства полупроводников. (7ч)
Собственная и примесная проводимость полупроводников. Контакт полупроводников с различными типами проводимости. Полупроводниковые диод и транзистор. Применение полупроводниковых приборов в радиотехнических устройствах.
Семинарские занятия.
Примерные темы рефератов:
1.Основные свойства полупроводниковых веществ. Термисторы.
2.Применение термисторов для стабилизации напряжения.
3.Полупроводниковые диоды, их применение в ключевом режиме и для стабилизации напряжения.
4.Полупроводниковые триоды и их использование для усиления сигнала.
5.Полевые транзисторы.
6.Применение полупроводниковых приборов в радиотехнических устройствах.
Лабораторные работы:
6.Снятие вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.
7.Изучение транзистора.
Практические работы:
2.Сборка и испытание стабилизатора напряжения.
3.Сборка низковольтного регулируемого выпрямителя.
Тема 4.
Назначение и типы усилителей, характеристики усилителей. Элементы расчета усилителей. Усилители напряжения, тока, мощности. Обратные связи в усилителях.
Семинарские занятия.
Примерные темы рефератов:
1.Назначение и типы усилителей.
2.Ламповые усилители напряжения.
3.Ламповые усилители мощности.
4.Электрический преобразователь. Усилитель тока.
5.Различные схемы усилителей на транзисторах. Транзисторные ключи.
6.Усилители электрических колебаний.
Лабораторные работы:
8.Исследование транзисторного усилителя тока.
9.Сборка и испытание усилителя напряжения на полупроводниковом триоде.
Практические работы:
4. Универсальный усилитель постоянного тока.
Тема 5.
Генераторы незатухающих колебаний.(11ч)
Назначение генератора. Генераторы с самовозбуждением и посторонним, независимым возбуждением. Генераторы релаксационных и гармонических колебаний. Мультивибратор. Режимы самовозбуждения. Режимы работы лампового генератора. Схемы питания генераторов. Принудительная синхронизация. Стабилизация частоты. Магнетронный, клистронный и квантовый генераторы.
Семинарские занятия.
Примерные темы рефератов:
1.Назначение и классы ламповых генераторов. Режимы работы.
2.Принцип работы лампового генератора с самовозбуждением.
3.Схемы питания генераторов.
4.Практические схемы генераторов.
5.Мультивибратор.
6.Стабилизация частоты.
7.Магнетронный, клистронный и кватовый генераторы.
Практическая работа:
5.Сборка и испытание лампового генератора электромагнитных колебаний
Тема 6.
Модуляция.(5ч)
Понятия модуляция и манипуляция. Виды модуляции. Схемы осуществления различных видов модуляции.
Семинарские занятия.
Примерные темы рефератов.
1.Для чего необходима модуляция. Блок-схема радиотелефонного передатчика.
2.Амплитудная модуляция.
3.Частотная модуляция.
4.Фазовая модуляция.
Лабораторная работа:
10.Амплитудная модуляция. Сравнение модуляции со сложением колебаний.
11.Принцип частотной модуляции.
Тема 7.
Элементы теории антенн. (6ч)
Цепи с распределенными параметрами, длинная линия. Виды длинных линий. Согласование длиной линии с генератором и нагрузкой. Волноводы. Объемные резонаторы. Распространение электромагнитных волн. Антенны. Понятие о радиопомехах.
Семинарские занятия.
Примерные темы рефератов.
1.Длинные линии. Основное уравнение длинной линии.
2.Режим с согласованной и несогласованной нагрузкой.
3.Распространение радиоволн.
4.Антенны.
Тема 8.
Радиоприем.(7ч)
Назначение радиоприемных устройств и их классификация. Блок-схемы приемников различных видов. Детектирование, различные виды детекторов. Элементы расчета регенераторов. Элементы расчета регенеративного и супергетеродинного приемников. Громкоговорители. Источники питания радиоприемных устройств.
Семинарские занятия.
Примерные темы семинаров.
1. Назначение радиоприемных устройств и их классификация.
2. Детектирование.
3. Ламповый приемник прямого усиления.
4. Регенеративный приемник.
5. Супергетеродинный приемник.
6. Громкоговоритель.
Лабораторная работа:
12.Сборка действующих модулей радиоприемников на полупроводниковых приборах.
13.Изготовление комплекта блоков для сборки простых приемников на транзисторах.
Тема 9.
Элементы телевидения.(5ч)
Основной принцип передачи телевизионных программ. Телевизионные приемники.
Семинарские занятия.
Примерные темы рефератов:
1.Телевидение: вчера, сегодня, завтра.
2.Основной принцип передачи телевизионных сигналов.
3.Электронный глаз видит все (применение телевидения).
Лабораторная работа:
14. Принцип передачи и воспроизведения изображения»
Тема 10.
Элементы радиолокации.(3 ч )
Понятие радиолокации. Формула для расчета расстояния до объекта. Блок-схема радиолокационной станции. Генераторы сверхвысотных частот: клистрон, лампа с бегущей волной, магнетрон. Требования к радиолокационной установке.
Семинарские занятия
Примерные темы рефератов.
1.Понятие радиолокации. История развития радиолокации.
2.Радиолокационные установки.
3.Генераторы СВЧ.
4.Антенны для радиолокаторов.
Введение
Ученик должен знать:
1. Что изучает радиотехника, ее основные направления.
2. Физические процессы, лежащие в основе радиотехники.
3. Принцип современной радиосвязи.
4. Основные этапы в развитии радиотехники.
5. Примеры применения радиотехнических методов в промышленности и научных исследованиях.
Ученик должен уметь:
1. Осуществлять самоподготовку по определенным вопросам, пользуясь дополнительной литературой.
2. Логически связно излагать материал по намеченному плану.
3. Принимать участие в обсуждении вопросов.
4. Комментировать и оценивать выступления товарищей.
5. Отвечать на вопросы по теме выступления.
Тема 1.Собственные и вынужденные электромагнитные колебания в контурах
с сосредоточенными параметрами
Ученик должен иметь знания:
понятий: колебательный контур, идеальный и реальный колебательный контур,
свободные и вынужденные колебания, волновое сопротивление, коэффициент затухания, логарифмический декремент затухания, затухание, добротность, резонанс, резонансная частота, полоса пропускания, параллельный и последовательный колебательный контуры, связанные контуры, четырехполюсники и фильтры;
формулы для расчета: энергии конденсатора, волнового сопротивления, частоты свободных колебаний, коэффициента затухания, логарифмического декремента затухания, затухания и «добротности» конкурса, реактивного сопротивления.
Ученик должен уметь:
используя закон Ома и электромагнитной индукции, получить законы изменения заряда, силы тока и напряжения в колебательном контуре;
вычислять коэффициент затухания, затухание и «добротность» колебательного контура, длительность колебаний;
определять полосу пропускания контура;
рассчитывать сопротивление идеального и реального контуров и резонансную частоту параллельного контура;
преобразовать параллельный контур в последовательный;
вычислять коэффициент связи контуров и рассчитывать резонансные частоты.
Ученик должен иметь знания:
понятий: термоэлектронная эмиссия, удельная эмиссия, диод, триод, тетрод, пентод,
коэффициент усиления лампы, проницаемость лампы, внутреннее сопротивление лампы, крутизна характеристики, динатронный эффект, статический и динамический режим работы лампы, эквивалентная схема лампы, апроксимация;
формул: для расчета статических и динамических характеристик ламп;
методики вычисления коэффициентов a, b, c, d по характеристике лампы.
Ученик должен уметь:
объяснять явление термоэлектронной эмиссии, объяснять физические основы работы электронных ламп, назначение сеток, рассчитывать статические и динамические характеристики ламп, снимать характеристики ламп, апроксимировать нелинейные характеристики ламп.
Тема 3. Полупроводники и их применение. Свойства полупроводников.
Ученик должен иметь знания:
1.Строение и основные свойства полупроводников.
2.Собственная и примесная проводимость полупроводников.
3.Процесс прохождения тока через контакт полупроводников с различными типами проводимости.
4.Устройство диода, его применение.
5.Что собой представляет по внутренней структуре полупроводниковый триод
6.Применение полупроводниковых приборов.
Ученик должен уметь:
1. Объяснять свойства полупроводников на основе знаний о их внутреннем строении.
2. Объяснять процесс прохождения тока в чистых полупроводниках, при наличии примесей и через р-n - переход на основе электронной теории.
Тема 4. Усилители
Ученик должен знать:
1.Назначение и типы усилителей.
2.Основные характеристики усилителей: частотная характеристика, фазовая характеристика, амплитудная характеристика.
3.Виды усилителей в зависимости от вида нагрузки.
4.Схемы и эквивалентные схемы усилителей напряжения и усилителей мощности.
5.Принцип работы полупроводникового усилителя тока.
6.Положительное и отрицательное значение обратной связи, их формы.
Ученик должен уметь:
1.Чертить схемы и эквивалентные схемы усилителей.
2.Рассчитывать элементы усилителей.
Тема 5. Генераторы незатухающих колебаний
Ученик должен знать:
1.Назначение и классы ламповых генераторов.
2.Особенность устройства и работы генераторов с самовозбуждением и с посторонним возбуждением.
3.Режимы самовозбеждения.
4.Режимы работы ламповых генераторов.
5.Схемы питания генераторов.
6.Схемы генераторов с различными видами связи.
7.Понятие принудительной синхронизации.
8.Способы стабилизации частот.
9.Принцип работы мультивибратора.
Ученик должен уметь:
1.Чертить схемы генераторов и объяснять процессы, в них проходящие.
2.Объяснять достоинства и недостатки различных генераторов.
Тема 6. Модуляция
Ученик должен знать:
1. Понятие манипуляция и модуляция.
2. Виды модуляций, их достоинства и недостатки, способы получения.
3. Отличие модуляции от сложения колебаний.
Ученик должен уметь:
1. Чертить и объяснять блок-схему радиотелефонного передатчика.
2. Уметь объяснять физические основы различного вида модуляций.
Тема 7. Элементы теории антенн
Ученик должен знать:
1.Понятие цепи с распределенными параметрами.
2.Величины, характеризующие длинные линии.
3.Примеры цепей с распределенными параметрами.
4.Что такое согласование линии с генератором и нагрузкой, для чего оно необходимо и с помощью чего осуществляется.
5.Отчего зависит скорость распространения радиоволн.
6.Диапазоны радиоволн.
7.Благодаря каким свойствам распространяются волны различных диапазонов.
8.Понятие антенны и вибратора, коэффициента направленности.
9.Понятие радиопомех, меры борьбы с радиопомехами.
Ученик должен уметь:
1.Объяснять явления, происходящие при распространении радиоволн.
2. Уметь чертить и рассчитывать эквивалентные схемы длинной линии различной длины и типа.
Тема 8. Радиоприем
Ученик должен знать:
1. Назначение и классификацию радиоприемных устройств.
2. Что такое детектирование, виды детекторов.
3. Блок-схемы различного вида радиоприемников.
4. Виды громкоговорителей, их устройство.
5. Источники питания, используемые в радиоприемных устройствах.
Ученик должен уметь:
1.Объяснять принцип работы радиоприемных устройств.
2.Объяснять принцип модуляции.
3.Чертить блок-схемы и схемы радиоприемников.
4.Объяснять принцип действия громкоговорителей.
5.Собирать радиоприемники по схемам.
Тема 9. Элементы телевидения
Ученик должен знать:
1.Основной принцип передачи телевизионного сигнала.
2.Виды телевизионных приемников.
3.Историю развития телевидения, перспективы его развития.
4.Области применения телевидения.
Ученик должен уметь:
1.Объяснять передачу и прием видеосигнала.
2.Объяснять особенности различных видов телевизионных приемников.
Тема 10. Элементы радиолокации
Ученик должен знать:
1.Понятие и принцип радиолокации.
2.Требования к радиолокационным установкам.
3.Устройство и принцип действия ламп, используемых в качестве генераторов СВЧ.
4.Блок-схемы радиолокационных установок.
Ученик должен уметь:
1.Объяснять принцип действия радиолокационных установок.
2.Решать задачи на расчет расстояния до объекта.
ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ
|
№ |
Тема |
Количество часов |
|
1 |
10 классВведениеЛекция Предмет и основные направления радиотехники. Семинар История развития радиотехники. Принципы современной радиосвязи. Применение радиотехнических методов в промышленности и научных исследованиях.
|
2 1 1 |
|
2 |
Собственные и вынужденные электромагнитные колебания в контурах с сосредоточенными параметрами. Одиночный колебательный контур. Элементы контуров. Свободные и вынужденные колебания в идеальном и реальном контурах, параллельные и последовательные контуры. Связанные контуры. Четырехполюсники и фильтры. Семинар Лабораторные работы: 1. Экспериментальная проверка формулы Томсона и определение индуктивности по известной емкости. 2.Определение индуктивности катушки. 3. Изучение резонанса в колебательном контуре.
|
7
1
1 2
1
1 1
|
|
3 |
Электронные лампыТермоэлектронная эмиссия. Диод, триод, тетрод, пентод, комбинированные лампы. Динамические характеристики лампы, снятие характеристик лампы и определение ее параметров. Методы аппроксимации характеристик электронных ламп. Семинар
Лабораторные работы: 4. Снятие вольт-амперной характеристики диод 3 5. Усилительные свойства триода.
Практические работы: 1. Сборка кенотронного выпрямителя. |
9 1
1
1
2
1 1
2
|
|
4 |
Полупроводники и их применение. Свойства полупроводников. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Контакт полупроводников с различными типами проводимости. Полупроводниковые диод и транзистор. Применение полупроводниковых приборов в радиотехнических устройствах СеминарЛабораторные работы: 6.Снятие вольт-амперной характеристики полупроводникового диода. 7 Изучение транзистора.
Практические работы: 2.Сборка и испытание стабилизатора напряжения. 3. Сборка низковольтного регулируемого выпрямителя. |
7
1
2
1
1
1 1
|
|
5 |
УсилителиНазначение и типы усилителей, характеристики усилителей. Элементы расчета усилителей. Усилители напряжения, тока, мощности. Обратные связи в усилителях СеминарЛабораторные работы: 8 Исследование транзисторного усилителя тока. 9 Сборка и испытание усилителя напряжения на полупроводниковом триоде. Практические работы: 4. Универсальный усилитель постоянного тока.
|
9 1
1
2
1 2
2
|
|
6 |
11 классГенераторы незатухающих колебанийНазначение генератора. Генераторы с самовозбуждением и посторонним, независимым возбуждением. Генераторы релаксационных и гармонических колебаний. Мультивибратор. Режимы самовозбуждения. Режимы работы лампового генератора. Схемы питания генераторов. Принудительная синхронизация. Стабилизация частоты. Магнетронный, клистронный и квантовый генераторы СеминарПрактическая работа: 5.Сборка и испытание лампового генератора электромагнитных колебаний.
|
11 1
1 1 1
1 1 2
2
|
|
7 |
Модуляция. Понятия модуляция и манипуляция. Виды модуляции. Схемы осуществления различных видов модуляции. СеминарЛабораторная работа: 10.Амплитудная модуляция. Сравнение модуляции со сложением колебаний. 11.Принцип частотной модуляции.
|
5 1
2
1
1 |
|
8 |
Элементы теории антенн. Цепи с распределенными параметрами, длинная линия. Виды длинных линий. Согласование длиной линии с генератором и нагрузкой. Волноводы. Объемные резонаторы. Распространение электромагнитных волн Антенны. Понятие о радиопомехах. Семинар
|
6
1
1
1 2
|
|
9 |
Радиоприем Назначение радиоприемных устройств и их классификация. Блок-схемы приемников различных видов. Детектирование, различные виды детекторов. Элементы расчета регенераторов. Элементы расчета регенеративного и супергетеродинного приемников. Громкоговорители. Источники питания радиоприемных устройств. Семинар Лабораторная работа: 12.Сборка действующих модулей радиоприемников на полупроводниковых приборах. 13.Изготовление комплекта блоков для сборки простых приемников на транзисторах.
|
7
1
1
1
2 1
1
|
|
10 |
Элементы телевидения Основной принцип передачи телевизионных программ. Телевизионные приемники. Семинар Лабораторная работа: 14.Принцип передачи и воспроизведения изображения
|
5 1
2
1
|
|
11 |
Элементы радиолокации. Понятие радиолокации. Формула для расчета расстояния до объекта. Блок-схема радиолокационной станции. Генераторы сверхвысотных частот: клистрон, лампа с бегущей волной, магнетрон. Требования к радиолокационной установке. |
3 1
1
|
1.Гнедина Т.Е. «Физика и современное производство» - М.: Просвещение, 1982 г.
2.Взглянем в будущее. Изд. ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1974 г.
3.Кравченко Л.П. «Тайны голубого экрана» - М.: «Просвещение», 1974 г.
4.Китайгородский А.И. «Электроны» - М.: Наука, 1979 г.
5.П.П. Месяцев, Н.С. Лифшец. Курс радиотехники. М.: УчПедгиз, 1960 г.
6.Ф.Е. Евдокимов. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1971 г.
7.Е. Седов. Занимательно об электронике. М.: Молодая гвардия, 1970 г.
8.Е. Айсберг. Радио? Это очень просто! М.: «Энергия», 1972 г.
9.Левитин Е.А., Левитин Л.Е. «Электронные лампы» М: Ленинград «Энергия», 1964
10. А. Шилейко, Т. Шилейко «Электроны …» М: Детская литература, 1993.
11. М.М. Резников. Прикладная физика. Учебное пособие. М: Просвещение, 1989.
12. Физический эксперимент в школе .Пособие для учителя. М: Просвещение 1966
13. Физический эксперимент в школе .Пособие для учителя. М: Просвещение 1973
14. Н.М. Шахмаев Демонстрационные опыты по физике. М: Просвещение 1966
15. Демонстрационный эксперимент в школе М: Просвещение 1972
16. О.Ф. Кабардин Факультативный курс по физике М: Просвещение 1986
17. Практикум по физике. Пособие для учителя. М: Просвещение 1973