Принципи стільникового зв’язку та радіолокації
👩🏫Методичні акценти для вчителя • План проведення уроку на 45 хвНУШ▼
🎯 Очікувані результати навчання (НУШ):
Формування предметних компетентностей за темою «Принципи стільникового зв’язку та радіолокації», розвиток критичного мислення, вміння аналізувати причинно-наслідкові зв'язки та застосовувати набуті знання на практиці.
💬 Провокативне питання для старту:
Використайте блок «Гачок (Hook)» нижче для 2-хвилинної розминки з класом перед поясненням нового матеріалу.
⏱️ Рекомендований таймінг 45-хвилинного уроку:
Тема: Розділ 3. Механічні та електромагнітні хвилі • с. 154. Принципи стільникового зв’язку та радіолокації. Д/з: опрацювати матеріал уроку та завдання «У зошит» на платформі EZZ-SCHOOL BOOKS.
⚡ Фронтальне бліц-опитування класу на початку уроку (2 хв):
- Що є ключовим поняттям теми «Принципи стільникового зв’язку та радіолокації» і чому воно важливе?
- Де у повсякденному житті, науці чи IT ми стикаємося з цим явищем/алгоритмом?
- Яка найпоширеніша помилка виникає під час першого знайомства з матеріалом?
🏠 Диференційоване домашнє завдання:
- Базовий рівень (обов'язковий): опрацювати конспект і блок «У зошит».
- Достатній рівень: скласти власну шпаргалку та пройти MiniCheck.
- Високий / STEM: виконати симуляцію у лабораторії та скласти BossQuiz на 100 XP.
📊 Критерії формувального оцінювання:
Твоя місія на цей урок
Натискай на цілі у міру їх опанування:
- 1Опанувати фізичний принцип радіолокації: випромінювання коротких радіоімпульсів та реєстрація відбитої хвилі.Опанувати ➔
- 2Засвоїти формулу дальності цілі для радіолокатора: s = c · t / 2.Опанувати ➔
- 3Зрозуміти принцип побудови стільникового зв'язку (базові станції, стільники, комутатори).Опанувати ➔
- 4Дізнатися про супутникову навігацію GPS та супутниковий зв'язок Starlink.Опанувати ➔
🎯 Як радар ППО за частки секунди виявляє ворожу крилату ракету в нічному небі за 200 кілометрів?
Ми користуємося смартфоном щохвилини, навіть не замислюючись, що територія країни розбита на тисячі невидимих шестикутних «стільників»-сот. А в небі цілодобово несуть варту радіолокатори Повітряних Сил України, посилаючи мільйони радіоімпульсів для захисту наших міст. Як працюють радіолокація та сучасний мобільний зв’язок?
1. Принцип радіозв'язку: модуляція та демодуляція
Звукові коливання мають низьку частоту (до 20 кГц) і не можуть ефективно випромінюватися в простір. Щоб передати сигнал на великі відстані, використовують високочастотні коливання-носії (від сотень кГц до гігагерц).
Процес зміни параметрів високочастотного сигналу-носія за законом низькочастотного звукового сигналу називають модуляцією (амплітудна AM, частотна FM або цифрова QAM). В антері приймача відбувається зворотний процес — демодуляція (детектування), який виділяє первинний звуковий чи цифровий сигнал і подає його на динамік.
2. Стільниковий зв'язок (GSM, 4G, 5G)
Чому мобільний зв'язок називають «стільниковим»? Територія покриття розбивається на окремі геометричні зони у формі правильних шестикутників (комірки або стільники), подібні до бджолиних сот.
У центрі кожного стільника встановлюють базову станцію (БС) з антенами. Ваш смартфон безупинно вимірює рівень сигналу найближчих станцій. Коли ви рухаєтеся в авто, система автоматично й непомітно для розмови перемикає зв'язок від однієї станції до іншої (процес хендоверу). Сучасні стандарти 4G LTE та 5G передають гігабайти цифрових даних за секунду на частотах від 800 МГц до 28 ГГц!
3. Радіолокація та захист українського неба
Радіолокація — це виявлення об'єктів і точне визначення їхніх координат за допомогою відбитих від об'єкта радіохвиль.
Формула відстані до цілі в радіолокації:
s = (c · t / 2)
де c = 3 · 10^8 м/с — швидкість радіохвилі, t — час між випромінюванням імпульсу та прийомом відбитого сигналу.
Радіолокаційні станції (РЛС) є очима протиповітряної оборони України. Комплекси Patriot, IRIS-T, NASAMS за долі мікросекунди засікають ворожі крилаті й балістичні ракети, розраховують траєкторію та наводять зенітні ракети на перехоплення цілі.
Чому в радіолокації відстань до об'єкта обчислюється як s = (c · t) / 2?
Шпаргалка до § 21: Принципи стільникового зв’язку та радіолокації
Усе найважливіше для повторення перед уроком або самостійною роботою
🎯 Радар
Випромінює імпульс ЕМ-хвиль і фіксує відбиту хвилю від металевої цілі.
📐 Дальність
s = (c · t) / 2, де c = 300 000 км/с, t — час затримки сигналу.
📱 Стільники
Мережа базових станцій у вигляді сот, керована комутатором оператора.
🛰️ GPS і Starlink
Супутникові угруповання для навігації та глобального швидкісного зв'язку.
Самоперевірка (картки знань)
Натискай для перевороту (або Пробіл / ◀ ▶ на клавіатурі)
У зошит (за підручником)
Вправи з підручника «Фізика 9 клас (Бар'яхтар, Довгий та ін., Ранок 2026)», § 21, с. 154. Виконуй у робочий зошит або за комп'ютером за вказівкою вчителя:
Розрахунок відстані до цілі за затримкою сигналу радара
💡 Підказка від нас: Застосуй формулу s = c · t / 2. Якщо t = 40 мкс (40 · 10⁻⁶ с), то s = (3 · 10⁸ · 40 · 10⁻⁶) / 2 = 6000 м = 6 км.
Визначення максимальної дальності дії імпульсного локатора
💡 Підказка від нас: Наступний імпульс можна посилати лише після того, як повернувся попередній: t_макс = T = 1 / ν_імпульсів.
Принцип безперервного зв'язку смартфона під час руху в поїзді
💡 Підказка від нас: Комутатор автоматично фіксує падіння рівня сигналу старої вежі та безшовно перемикає трубку на нову найближчу базову станцію.
Бос-тест до § 21: Принципи стільникового зв’язку та радіолокації
Питання 1 з 3 • Завдай удару по босу теми