第九章 信息的传递_09第九章信息的传递

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第九章

信息的传递

第一节

现代顺风耳——电话

一、教学目标

1.了解电话是如何把声音传递到远方的.2.了解电话交换机的用处.3.了解模拟通信和数字通信的基本区别.二、教学重点

1.电话是怎样把信息传递到远方的及电话交换机的用处.2.模拟通信和数字通信的基本区别.三，教学过程 1，进行新课

（一）电流把信息传到远方［板书］

思考下面问题：一个地区有5部电话，如果一部话机只能固定地同另一部话机接通，要使这5部话机中的任意两部都能互相接通，要架设多少对电话线？

答：要架设10对电话线.提问：你能否想出一个办法，要尽量减少线路的数量，但仍能保证5部电话中的任意两部可以相互通话？

（二）电话交换机［板书］

引入：装交换机，这样只需要5对电话线.（三）模拟通信和数字通信［板书］

在话筒将声音转换成信号电流时，这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着信号的“一举一动”，这种电流传递的信号叫做模拟信号.使用模拟信号的通信方式叫模拟通信.用不同符号的不同组合表示的信号叫做数字信号.使用数字信号的通信方式叫数字通信.数字通信是一种既现代又古老的通信方式，同学们可以分成几组，每组独立设计出一种数字通信的方式，进行信息传递的游戏.模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一部分信息，表现为声音、图像的失真，严重时会使通信中断.数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强.现代的电话已经全部都采用数字信号进行传输和处理.通过本节学习我们了解了电话，大家把所学内容进行小结.三、小结

1.电流把信息传到远方.2.电话交换机.3.模拟通信和数字通信.四、布置作业

动手动脑学物理①、②、③、④.五、板书设计

第一节

现代顺风耳——电话

一、电流把信息传到远方

二、电话交换机

三、模拟通信和数字通信

１

第九章

信息的传递

第二节

电磁波的海洋

一、教学目标

1.了解电磁波的产生和传播.2.知道光速是电磁波以及电磁波在真空中的传播速度.3.知道波长、频率和波速的关系.二、教学重点 电磁波.三，教学难点

通过演示了解电磁波的产生.四，教具准备

微机、收音机、无线寻呼机、真空罩、干电池.（一）、复习提问，引入新课

1.声音在真空中的传播速度是多少？（声音在真空中不传播）

2.光在空气中的传播速度是多少？（3×105 km/s）

3.声音是如何产生的？

（一切发声物体都在振动）4.声音的传播是靠什么？

〔声音的传播是靠介质（固体、液体、气体）〕

生活中我们收听广播、看电视节目，广播中的声音怎么能从很远的地方传到这里呢？看到的电视节目的图像是怎么从荧屏上得到的呢？

我们没有看到收音机、电视机有电线直接通向电台或电视台，所以这些都不是用电线来传播信号的.是靠电磁波来传播信号的.电磁波在信息的传递中扮演着十分重要的角色.那么电磁波是怎样产生的？怎样传播的？这节课我们就来学习这方面的知识.（二）、进行新课

1、电磁波是怎样产生的？［板书］

我们前面提到过水波、声波.用实验来说明什么是水波、声波.手持木棍，让木棍下端接触水槽水面上，水面上有一圈一圈凸凹相间的状态从木棍接触水面处向外传播，形成水波.两个音叉并排放置，并离得很近，敲击其中一个音叉，和另一个音叉接触的小珠被弹起.音叉振动时，在空气中会有疏密相间的状态向外传播，形成声波.声波看不见，摸不到，但声波传到我们的耳朵，会引起鼓膜振动，使我们产生听觉.那么电磁波是怎样产生的？看演示.［演示］打开收音机的开关，将调谐旋钮旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一截导线，拿到收音机附近，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极相摩擦，使它们时断时续地接触，从收音机里听到什么？

在收音机里听到“喀喀”的杂音.这是因为在导线与电池组成的电路中产生了快速变化的电流，变化的电流产生了电磁波，收音机接收了这一电磁波，并把它放大转换成声音，这就是我们听到的“喀喀”声.2、电磁波是怎样传播的？［板书］

我们想想如何做实验才能知道电磁波传播是否也需要介质？

２（启发：回忆声音的传播需要介质的实验）

1把无线寻呼机放在塑料袋，再放入水槽中，打电话请寻呼台呼叫，寻呼机能够○收到信号.这个实验说明，电磁波在液体中能够传播.2把无线寻呼机放在密闭的木制（或铁制）的盒子里，呼叫，能够收到信号.○这个实验说明电磁波在固体中能传播.3把无线寻呼机放在真空罩中，呼叫，寻呼机能够收到信号.○这个实验说明，电磁波在真空中能够传播.月球上没有空气，声音无法传播.但是电磁波能够在真空中传播，所以宇航员在月球上可以用电磁波来通信.凸凹相间说明有凸起部分和凹下部分，这样向上部分就形成像山峰似的浪尖，叫做波峰；向下部分就形成凹谷，叫做波谷.每上、下振动一次就形成一个波峰和波谷，若上、下振动若干次，那么这列水波就以波峰—波谷—波峰—波谷向外传播出去.相邻两个波峰（或波谷）间的距离是一定的，这个距离叫波长（λ）.波在1秒内出现的波峰数（或波谷数），叫做频率（f).真空中电磁波的波速为c，它等于波长λ和频率f的乘积：

c=λf

c=2.99792458×108 m/s=3×105 km/s 电磁波频率的单位也是赫兹（Hz），也可以用千赫（kHz）和兆赫（MHz）.电磁波是个大家族，通常用于广播、电视和移动电话的频率为数百千赫至数百赫的那一部分，叫做无线电波.日常生活中可以看到各种各样的天线，它们有的是发射电磁波的，有的是接收电磁波的，我们就生活在电磁波的海洋中.大家阅读科学世界“微波炉”.看完后小结本节内容.三、小结

请同学们小结本节内容：电磁波是怎样产生的；电磁波是怎样传播的.四、布置作业

动手动脑学物理：①、②、③、④.［参考答案］

1.此题要求学生知道波长、频率和速度关系，根据c=λf，得出此立体声广播的波长是3.08 m.2.学生通过此题可以知道收音机选台指示盘上的数字、单位，了解其物理意义.3.雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备.电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的.波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，因此雷达用的是微波.利用雷达可以探测飞机、舰艇、导弹等军事目标，还可以用来为飞机、船只导航.“隐形飞机”是一种先进的军用飞机，可以防止雷达发现.隐形飞机用的主要是吸波材料，它的功能是通过吸收、散射和干涉等多种方式，使材料表面的电磁波能量转换成其他形式的能量，从而减少飞机对电磁波的反射，使雷达很难发现它.4.略

五、板书设计

第二节

电磁波的海洋

一、电磁波是怎样产生的.二、电磁波是怎样传播的.３

第九章

信息的传递

第三节

广播、电视和移动通信

一、教学目标

1.了解无线电广播的大致工作过程.2.大概了解电视的工作过程.3.了解移动电话是怎样工作的.二、教学重点

了解无线电广播、电视和电话是怎样工作的.了解广播、电视和移动电话的工作过程.三，教学过程

（一）、复习提问，引入新课 1.电磁波是如何产生的？

（当导体中有迅速变化的电流时，会向周围空间发射电磁波）2.电磁波的波速怎么计算？（波速=波长×频率.c=λf）

3.电磁波在真空中的传播速度是多少？

（电磁波在真空中的传播速度是3×108 m/s）

我们知道c=λf,由于电磁波的频率和波长可以各不相同，所以用途也不同.电磁波可以用来进行无线电通信，其中与我们日常生活紧密相关的就是无线电广播、电视和移动电话.有了无线电广播和电视，就把我国古代传说中的“千里眼”“顺风耳”的神话变成了现实.有了移动电话使通讯更加方便.那么怎样利用电磁波来传递声音和图像信号呢？我们先想想人们原来是如何传递信息的？

烽火，人们在烽火台点燃火，用烟来传递战争（信息）.人们用鸽子传递信件（信息）.人们通过用马、火车、飞机等交通工具邮寄信件的方式来传递信息.传递信息要有像烟、鸽子、马、火车、飞机等这些工具.传递信息要有载体.那么无线电通信的载体是什么？ 答案：是电磁波.电磁波传递信息又快又远，无线电通信就是利用它作为“载体”来传递信息，进行无线电通信.它是怎样传递信息的呢？

（二）、进行新课

1，无线电广播信号的发射和接收

［板书］ 无线电广播信号是由广播电台发射的.话筒把声音的信号变成音频信号（就相当于写信的人把信写好），但音频电信号不能用来直接发射电磁波.载波发生器产生高频振荡电流（相当于能够运载信件的信鸽、马、火车、飞机等交通工具），然后用调制器把音频电信号加载到高频电磁波（载波）上（类似于把信件装在了信鸽、马、火车、飞机等交通工具上）.由发射天线发射电磁波（类似于装载着信件的信鸽、马、火车、飞机出发）.信号的接收由收音机完成，并且要使用天线（相当于各站点）.天线能接收传播过来的所有电磁波，而没有选择.如把天线接收的电磁波全部变成声音，那只是一片嘈杂声，什么也听不清.为了从众多的电磁波中选取我们所需要的某一频率的电磁波，必须使用“调谐装置”来完成.４ 选出的特定频率的信号，通过收音机内的电子电路再把音频信号检出来，进行放大，送到扬声器.扬声器把音频电信号换成声音，我们就听到广播电台的节目.通过同学们的回答，我们知道了无线电广播的工作过程.那么电视是如何工作的呢？

2，电视的发射和接收 ［板书］

电视用电磁波传递图像信号和声音信号.声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似.图像信号的工作过程是：摄像机把图像变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电磁波上，通过天线发射出去.电视机的接收天线把这样的高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出来并放大，由显像管把它还原成图像，所以从电视上就能看到图像.我们知道怎么能看到电视的画面和听到它的声音，它们都要发射和接收不同的电磁波.移动电话和无绳电话又是怎样工作的（出示手机、无绳电话实物）？它们与固定电话有什么区别？

3，移动电话 ［板书］

移动电话没有电线，移动电话的声音信号是由空间的电磁波来传递的.移动电话既是无线电发射台，又是无线电接收台.对手机讲话时，它用电磁波发射到空中；同时它又能从空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息.手机的体积小，发射功率不大，它的天线也很简单（有内置天线和外置天线），灵敏度不高，它不能.直接发射高频电磁波和接收高频电磁波。

它跟其他用户通话要靠较大的固定无线电台转播，如移动公司和联通公司的固定的电台，这些固定的电台叫做基地台.我们知道了移动电话的工作过程.那么，（出示无绳电话机）无绳电话机是怎么工作的呢？

无绳电话机的主机和子机上各有一个天线，它们通过无线电波来沟通.无绳电话的主机接在市话网上，相当于一个小型基地台.我们天天看电视，你们想过没有，电视给我们带来了什么？阅读课本，并说出你的看法.三、小结

本节课我们了解了无线电广播、电视、移动电话的工作过程，结合投影中的图，小结本节内容.无电线广播的工作过程

电视广播的工作过程

四、布置作业

５

第九章

信息的传递

第四节

越来越宽的信息之路

一、教学目标

常识性了解卫星通信、光纤通信、网络通信.二、教学重点

了解现代通信知识. 三，教学过程

（一）、创设情境、引入新课

上节课我们学习了无线电广播和电视的工作过程.那么电视广播和声音广播相比，在相同的时间内哪个传输的信息多？（学生们讨论）

电视除能通过声音得到信息，还可以看到它的周围环境、色彩、天气等等信息.信息理论表明，作为载体的无线电波频率越高，相同时间内传输的信息就越多.因此，几十年来，无线电通信，电视广播等所用的频率越来越高，我们可以形象地说，信息之路越来越宽了.微波通信已走入了我们的生活，为什么要用微波通信？大家阅读课本，并回答问题.（二）、进行新课 1，微波通信［板书］

微波（microwave）的波长在10 m~1mm之间，频率在30 MHz~3×105MHz之间，比中波和短波的频率更高，可以传输更多的信息.微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地面绕射，因此需每隔50 km左右就建一个微波中继站.微波中继站可以把上一站传来的微波信号经过处理后，再发射到下一站，这就像接力赛跑一样，一站传一站，通过很多中继站，可以把信息传递到远方.能否用月亮——地球的卫星作为中继站，实现微波通信？大家讨论.（经过讨论）能，但是用月亮作为中继站不好.因为月亮可以反射微波，但它离我们太远了，信号衰减，时间延迟.况且只有当两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点间的通信.所以用月亮作为中继站，信号不好，还可能有时接收不到信号.那么人造卫星做中继站可以吗？说出你了解的卫星通信的知识.2，卫星通信［板书］

卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成.在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信.通信卫星就像一个无人值班的空中微波中继站，它从一个地面站接收发射来的信号，经过放大变频后，再发送回另一个或几个地面站.现在一个地方出现的突发事件，全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面，这就是通信卫星带来的好处.人类自从用了电磁波这一宇宙中最快的速度进行通信以后，不断地向前发展.现代信息社会中，我们需要交流越来越多的信息，这就需要把这一信息之路修得越来越宽.我们已经知道，电磁波的传播速度等于光速.实际上光也是一种电磁波.与微波相比，光的频率更高，如果用光来通信，这条“高速公路”要比短波、微波的“公路”宽出百万倍、千万倍.但如何实现这一目的呢？看屏幕（微机播放光纤通信资料），通过讨论说出你对光纤通信的了解.3，光纤通信［板书］

普通的光源夹杂许多不同波长（频率）的光，方向性差.如果用它作载波，就像收音机同时接收到了许多频率节目，声音重叠在一起，让人无法分辨清楚.６ 1960年美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生单一频率、方向高度集中的光——激光（laser)，才使光作为载波得以实现，用光进行通信成为现实.通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维（optical fiber)里传播.光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方.光导纤维是很细很细的玻璃丝，是用高纯度的石英玻璃拉制成的.光缆是数条光纤敷上保护层，制成多芯光缆.光在光导纤维中传输损耗小，可长距离传输.光纤通信，通信容量大，通信质量高，保密性好.光能沿弯曲的玻璃丝传播，观察演示：.把大塑料瓶用不透光的纸包上，瓶的侧壁开个小孔，塑料瓶内盛满水，水中有一个光源，观察水流时的光.看到水从小孔流出时，光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑.这个实验说明光可以沿弯弯的水流传播也可以沿玻璃丝传播，不管玻璃丝怎样弯曲都可以传播.光纤通信发展非常快，一些发达国家已经建立了跨越海底的光缆通信网络，我们国家也在大力发展光纤通信，已经建立了纵横大城市之间的光缆通信系统.请同学们阅读STS“我国光缆通信的发展”.（学生们阅读、教师巡回并与学生探讨）

电子计算机的发明和应用给人们的工作、学习、生活带来了巨大的变化.计算机与通信的结合将成为21世纪信息社会的基础.全球信息网的建立，使人们通过一台联网的电脑，只要轻轻点击鼠标，就可以做到“秀才不出门，便知天下事”.看屏幕（微机播放网络通信）了解网络通信.4，网络通信 ［板书］

世界上最大的计算机网络叫做因特网（Internet），这样就能做到资源共享.在因特网上可以收发电子邮件（E-mail），还可以查阅资料，看新闻、购物、和朋友聊天、进行远程教育、远程医疗等等.电子邮件的传递方式是

网络通信在传播信息中越来越快捷方便.请同学们阅读科学世界“激光的应用”.四、小结

本节我们了解了微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信的知识.五、布置作业

动手动脑学物理：①②③ 板书设计

第四节

越来越宽的信息之路

（一）微波通信

（二）卫星通信

（三）光纤通信

（四）网络通信

７

第九章

信息的传递

第五节

复习和应用

一、教学目标

1.通过学习，了解电话是怎样把信息传递到远方；了解电话交换机的应用；了解模拟通信和数字通信的基本区别.2.通过学习，了解电磁波的产生和传播，知道光是电磁波，电磁波在真空中的传播速度，波长、频率和波速的关系.3.通过学习，了解无线电广播、电视和移动电话的工作过程.二、教学重点 信息的传递.三，教学过程

（一）、知识结构

（二）、精典例题

例1：电话话筒里的碳精片和碳粒相当于一个 A.开关

B.变阻器 C.电磁继电器

D.电磁铁 例2：关于电磁波，下列说法哪些正确 A.真空中的波速小于光波

B.真空中电磁波的传播速度与电磁波的频率无关 C.真空中频率高，电磁波的波长短

D.在波形上两个波谷之间的距离等于电磁波的波长 例3：能把声音和图像转化为电流的装置分别是 A.耳机和摄像机 B.话筒和摄像机 C.话筒和显像管 D.耳机和显像管

例4：下列通信工具中，利用电磁波传递信号的是 A.卫星电视

B.有线电视 C.公用电话

D.雷达通信

例5：无线电波的波长范围为50~100 m，试求短波段所对应的频率范围.已知：λ1=50 m，λ2=100 m，v=3.0×108 m/s 求：f1=？

f2=？

８解：根据v=λf可得f=vv 3.0108 m/sf1==6×106 Hz=600 kHz 150 m3.0108 m/sf2==3×106 Hz=300 kHz 2100 mv答：短波所对应的频率范围是300~600 kHz.●活动与探究

［课题］从波形图算出其频率和波长 ［内容］如图是某电磁波在10-5 s内传播的波形图，请在图中标出一个波长的长度，并算出其波长和频率.［过程］［师］我们已经知道波长、频率、波速之间的关系，那么怎么才能根据所给的图计算出波长、频率呢？要想计算出来，就必须知道如下知识：

1.频率是每秒内电流振荡的次数.2.波长：电流每振荡一次，就会出现一个波峰（或一个波谷），相邻波峰或波谷的距离为波长.3.从图中可以看出有三个波峰：故

f=振荡次数3次55=3×10Hz 时间10 sv3108 m/s34.根据v=λf可得：λ==10 m 5f310 Hz［结果］频率是3×105Hz，波长是103 m

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