Радиолокация
Литература

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика 11. М.: Просвещение, 2004.

Цели урока

Ввести и отработать понятие радиолокации. На следующем уроке контроль знаний можно осуществить с помощью теста по радиолокации.

№ п/п Этапы урока Время, мин Приемы и методы
1 Организационный момент 2
2 Объяснение нового материала по теме «радиолокация» 20 Лекция с использованием компьютерной модели «Радиолокация»
3 Закрепление изученного материала с помощью компьютерной модели «Радиолокация» 20 Работа с рабочим листом и моделью
4 Объяснение домашнего задания 3

 

Домашнее задание: § 56; № 1009, 1018 (Рымкевич А.П. М.: Дрофа, 2001).

 

Модель 1. Радиолокация
Методические рекомендации к уроку

При объяснении нового материала используется демонстрация интерактивной модели «Радиолокация». Способ демонстрации определяется техническими возможностями используемого учебного кабинета. Возможны следующие варианты:

  • Демонстрация модели учителем с использованием мультимедийного проекционного оборудования.
  • Демонстрация модели учителем с использованием системы удаленного управления персональными компьютерами учащихся, например NetOp School.
  • Работа учащихся с моделью непосредственно на учебных ПК во время объяснения нового материала учителем и под его контролем.

Перед объяснением принципов радиолокации следует повторить вопросы о распространении радиоволн. Обсудить вопросы: каковы особенности распространения радиоволн в пространстве, зависит ли распространение радиоволны от ее длины, от состояния атмосферы, каковы особенности распространения ультракоротких волн.

При объяснении нового материала на компьютерной модели можно изучить устройство радиолокатора. Обратить внимание учащихся на то, что радиолокатор состоит из передающей и приемной частей. В связи с этим, радиолокатор часть времени работает на излучение электромагнитных волн, часть времени – на прием. Излучаемые и принимаемые сигналы можно видеть на экране осциллографа. Так же можно поговорить, как отличаются по своему виду испускаемый и принимаемый сигналы. Кроме этого, для решения домашней задачи № 1018 необходимо рассмотреть, какое минимальное и какое максимальное расстояние может измерять радиолокатор. Далее можно обратить внимание на то, что антенна устроена так, что волны, испускаемые ею, имеют острую направленность. В основе радиолокации лежит явления прямолинейного распространения и отражения электромагнитных волн, как показано в данной модели. Но кроме явления отражения волн, в радиолокации может использоваться и рассеяние электромагнитных волн.

Далее следует рассмотреть способы вычисления расстояния до объекта наблюдения.

Рабочий лист к уроку

Примерные ответы
Модель «Радиолокация»

ФИО, класс ___________________________________________________

1.

Что такое радиолокация?

Ответ: обнаружение и точное определение местонахождения объектов с помощью радиоволн называется радиолокацией.

2.

Какие явления лежат в основе радиолокации?

Ответ:

  • Явление прямолинейного распространения ЭМВ.
  • Явление отражения ЭМВ.
3.

Существует ли применение подобных явлений в природе и технике для механических волн? Если да, то где?

Ответ: да, используется для гидролокации, эхолотов, шумопеленгаторов, ультразвуковой диагностики. В природе – ряд животных (дельфины, летучие мыши) используют ультразвуковую эхолокацию.

4.

Почему передатчик радиолокационной установки должен излучать волны кратковременными импульсами через равные промежутки?

Ответ: во время паузы между импульсами идет прием отраженного сигнала.

5.

Что делает радиолокационная установка во время, когда она не излучает электромагнитные волны?

Ответ: принимает отраженные волны.

6.

Что можно сказать о продолжительности времени излучения радиолокационной установки и паузы между импульсами?

Ответ: время излучения много меньше паузы между импульсами.

7.

Можно ли утверждать что второй импульс на экране – это отраженный сигнал от объекта, а не импульс, который был испущен передатчиком? Если да, то почему?

Ответ: да, второй импульс является принятым сигналом, отраженным от объекта: его величина (амплитуда) меньше величины излучаемого передатчиком локатора импульса; экраны и шкалы приемников радиолокатора настроены так, что излучаемые импульсы появляются на нулевой отметке времени (или расстояния).

8.

Определите по рисунку время, в течение которого электромагнитная волна достигла объекта и вернулась обратно.

Ответ: t = 1,6 мс.

9.

Определите, на каком расстоянии от радиолокационной станции находится самолет, если изображение на экране локатора соответствует рисунку пункта 9 (оформите как задачу).

Дано:
t = 1,6 мс = 1,61∙0–3с;
с ≈ 3∙108 м/с.
________________
 l – ?
Решение:
Ответ: расстояние до самолета равно 240 км.

10.

Поместите самолет в правый верхний угол. Какие импульсы можно наблюдать на экране осциллографа?

Ответ: только сигнал излучаемого импульса.

11.

Найдите наиболее удаленное положение самолета, при котором на экране локатора еще появляются сигналы излученного и отраженного импульсов.
Чему равно время между этими двумя импульсами?

Ответ: t = 2 мс.

12.

Определите наибольшее расстояние, на котором может работать данная радиолокационная станция, (оформите как задачу).

Дано:
tmax = 2 мс = 2∙10–3 c;
с ≈ 3∙108 м/с.
________________
lmax -?
Решение:
Ответ: дальность локатора составляет 300 км.

13.

Чем определяется минимальное расстояние, на котором может работать радиолокатор?

Ответ: длительностью излучаемого сигнала, особенностями технического устройства антенны и приемного устройства локатора.

14.

Определите длительность испускаемого импульса, если минимальное расстояние, на котором может работать данная радиолокационная станция 6 км, (оформите как задачу).

Дано:
lmin = 6 км = 6∙103 м;
с ≈ 3∙108 м/с.
________________
tимп – ?
Решение:
Ответ: длительность испускаемого импульса составляет 0,04 мс.