师：同学们好，这节课我们一起学习初中物理北师大版九年级全一册第15章第二、三两节，即广播和电视以及现代通信技术及发展前景。上节课实验中，收音机接收到电磁波时会发出“哒哒哒”的声音。大家想想，朋友的信件若是一张白纸，便不知其含义。人们期望得到的是语言、音乐、文字、图片、活动图像等有明确丰富意义的信息。那怎样利用电磁波传送这些信息呢？人们设想用变化的电流表示声音和图像信息，借助这种电流产生的电磁波向远处传送。但后来发现，上述变化的电流频率较低，向空间辐射电磁波的能量太小，损耗快，不能将信号传递到较远地方。于是有人思考，能不能像箭和鸽子传递信件那样，让蕴含声音和图像信息的电流信号搭载在高频电流上，再以电磁波发射出去呢？如果这个方案可行，发送方要怎样实现这种搭载？接收方又该如何把搭载的声音和图像信息取下来？本节课我们就来探究广播和电视分别是如何发射和接收信息的。
首先，我们要把传递的声音和图像信息转换成电流信号。由声音转换成的电流信号叫音频信号，由图像转换成的电流信号叫视频信号。音频信号频率较低，与声音频率相同，在20赫兹到2万赫兹之间。视频信号频率范围较大，从几赫到几兆赫，而且音频和视频信号的频率都低于搭载它们的射频信号。
射频信号是由高频率的振荡电流产生的高频率电磁波并向外发射，就如同能携带信件的信鸽。而音频信号、视频信号就是要发出的信件。音视频信号搭载到射频信号的过程称为调制，调制过程在专门的调制器电路中完成。通常中短波广播是用音频信号控制射频信号，让射频电流的幅度随音频电流的变化而变化，这叫调幅。电视节目的声音和调频广播是用音频信号控制射频信号，让射频信号的频率随音频电流的变化而变化，这叫调频。下面我们通过一段简短视频，进一步了解调幅和调频的区别。
我们把低频信号加载到高频信号的过程就是调制，模拟信号和数字信号的调制方式有很多种，但大体上是通过改变高频信号波形的幅度、频率和相位来加载信号。我们最熟悉的两种调制方式是AM和FM。AM即幅度调制，比如要把模拟信号加载到高频信号上，AM是通过改变高频信号波形的幅度，让波形幅度随要传输信号的波形变化而变化，经过调幅的电波就是调幅波。我们可以简单理解为，AM是通过改变波形幅度来存储信息的。而FM是频率调制，通过调整高频信号的频率，让频率随波形变化而变化，经过调频的电波就是调频波。FM同样可简单理解为通过频率高低来存储信息，比如用这两种方式传输0和1这两个数字，AM通过幅度变化存储信息，幅度低的地方当作存储0，幅度高的地方当作存储1；FM通过频率高低存储信息，频率低的地方当作存储0，频率高的地方当作存储1，然后把它们发送出去。由于传输过程存在干扰，且干扰更多影响信号幅度，AM通过幅度变化存储信息，所以AM更容易受干扰，而FM抗干扰性更好。但AM的波长比FM长，所以AM的调幅波能更轻易绕过障碍物，覆盖范围更广。
了解完调幅和调频，接下来以中短波调幅广播为例，详细介绍无线电广播的发射和接收过程。发射过程：录音设备事先把录制好的节目转换成音频电流，若是直播，则由话筒把声音转化成音频电流。载波发生器产生射频电流，将音频信号和射频电流送入调制器，得到调幅电流，再送入发射机进行功率放大，最后由天线将搭载着声音信息的电磁波发射出去。接收过程：收音机天线可接收到很多电台的电磁波，先将这些信号电流送入调谐电路。旋转收音机调节旋钮，就能从中选出某一个电台特定频率的信号，这个过程叫调谐。调幅电流经过调谐器、解调器处理，取出当初的音频信号，将音频电流放大送到扬声器。扬声器把电信号转换成声波，听众就能听到节目。在无线电广播的发射与接收过程中，天线作用重要，生活中天线种类和样式繁多，比如水平天线、直立天线、抛物面天线等。用于发射的天线通常架设在高处，适用于发射不同频率的电磁波。收音机天线则小巧，接收短波的拉杆天线在外面，接收中波的磁性天线藏在机壳中。
电视的发射和接收与无线电基本相同，主要区别是电视除传递声音，还需传递图像。下面简单介绍电视的发射和接收过程。发射过程：摄像时感光元件将图像光信号转换成电信号，输出视频电流。将视频电流和音频电流调制到载波发生器送来的射频电流。调制后的射频电流经过发射机功率放大，由天线将搭载着图像和声音信息的电磁波发射出去。接收过程：电视天线接收电视台的电磁波，由调谐电路选择某一个电视台的信号，经过解调器取出视频和音频信号，经放大后，视频信号通过显像管还原为图像，音频信号通过扬声器放出声音。
为使信号传输稳定，人们还会用有线电视观看节目。有线电视借助光缆或同轴电缆传送广播电视信号，可同时传送上百套甚至上千套电视节目，抗干扰能力强、成本低、功能多，能传送高清晰度的电视节目。同学们，相信大家已基本了解广播和电视的发射和接收过程。课本还介绍了模拟信号和数字信号，以及电视画面如何动起来。课后小活动还有制作简易收音机的课外知识，希望同学们课后仔细阅读并主动查阅资料，动手制作一台简易收音机。
广播和电视本质是利用电磁波传递信息，电磁波的发现与利用推动人类社会进入信息时代。接下来我们了解现代通信技术及发展前景。现在生活中使用的电话座机，需用电话线连接到电信局的交换机，依靠导线中的音频电流传送话音，只能在固定地点使用。若利用电磁波代替电话线，通话会更便捷灵活。移动通信就是利用电磁波代替电话线传递信息，移动电话即手机，是移动通信最具代表性的设备，可在信号覆盖处使用。手机既是发射机又是接收机，但发射功率小，无交换能力，需依靠一组强大功率电台和交换中心转接。比如手机1发射的信号被最近的基地台1接收，然后通过光缆把信号传到交换中心，寻找到通话对象，再由光缆把信号传到离对象最近的基地台2，由基地台2把信号传给对象手机。中国电信、中国移动、中国联通就是负责建设和运营这些基地台的公司。初期移动通信使用模拟信号，现在已完全被数字信号替代，不仅能通话，还能发送文字、图片、视频等信息。还有其他移动设备，如警察用的对讲机、业余无线电爱好者用的手持和车载小型电台、军队和地质工作者用的小型电台等。但移动通信也有缺陷，电磁波传输易受干扰，初期传播效率不高。直到近些年5G技术普及，无线通讯效率明显提升，但使用仍存在限制。下面同学们通过一段视频详细了解移动通信。
对大多数人来说，手机是现代生活不可或缺的部分。好奇的同学可能想问，手机如何实现通话？接下来我们探索手机通话背后的原理。当在手机上讲话时，手机麦克风拾取声音，通过MEMS传感器和IC将声音转化为数字信号，数字信号以多个0和1的形式存储声音。手机内部天线接收这些0和1，并以电磁波形式传输出去。电磁波通过改变波浪特征传输0和1，例如幅度、频率、相位或这些特征的组合。以频率特征为例，低频和高频分别代表0和1的传输。所以若能将这些电磁波传输到朋友手机，就能建立通话。但电磁波无法长距离传输，因受食物、障碍、电气设备等环境因素影响，传输中信号会不断衰减。实际上，即便没有这些环境因素，电磁波能量也不会永远持续，因为地球是球形结构。
为解决这些问题，人们发明手机信号塔，并采用蜂窝技术。在蜂窝技术中，地理区域被分为六边形单元格小区，每个小区都有自己的信号塔和频系。通常这些信号塔通过电线，更具体说是光缆连接，这些光缆铺设在地下或海里，提供国家或国际连接。手机产生的电磁波被所在小区信号塔接收，并转化为高频光脉冲，传送到信号塔底部的基础收发器进行进一步信号处理。处理完成后，信号继续传输到目的地信号塔，目的地信号塔接收到信号脉冲后，以电磁波形式向外辐射，朋友的手机收到信号，经过反向处理，声音就能被朋友听到。