第二十一章信息的传递.docx

第二十一章信息的传递第1节现代顺风耳电话教学目标1 .知道电话的结构和工作原理。2 .知道电话交换机的作用。3 .知道模拟信号的数字信号，了解它们的基本区别。教学过程导入新课古代人、近代人、现在人各用什么方法传递信息？教学过程1电流把信息传递到远处活动1：教师介绍贝尔发明电话的过程，然后让同学们阅读P145P146。小组交流讨论下列问题：（1）最简单电话是哪两部分组成？（2）电话是怎么样传声的？教师归纳总结：（1）电话由听筒和话筒组成。（2）话筒由金属盒、碳粒、膜片构成。人对话筒说话时，声波使膜片振动，膜片忽松忽紧的压挤碳粒，使金属盒的电阻忽大忽小，在电路里就产生了强弱随声音振动而变化的电流，是声音信号转化为变化的电信号。听筒由永磁铁、螺线管、薄铁片构成。当电路中忽强忽弱的电流通过听筒里的螺线管的时候，磁铁对听筒薄铁片的吸力就发生忽大忽小的变化，薄铁片在这种忽大忽小的力的作用下就振动起来,听筒薄铁片的振动情形跟话筒膜片的振动情形是一样的，就听到与话筒前面的讲话相同的声音。它是使变化的电信号转化为声信号。跟踪训练1.话筒是将信号变成信号，听筒是将信号变成信号。【答案】声；电；电；声教学过程2电话交换机活动1：思考：一个区有5部电话，如果一部话机只能固定的同另一部话机接通，要使这5部话机中的任意两部都能花香接通，要架设多少对电话线。学生讨论交流后回答：要架设10对电话线。活动2：思考能够想出一个办法，要求减少线路的数量，但人能保证5部电话中的任意两部可以互相通话？学生讨论交流后回答：装交换机，就知需要5对电话线。活动3：让学生阅读P147,学习交换机的发展过程。教学过程3模拟通信和数字通信活动1：教师让学生通过举手来传递数字信号。两个同学离远一些，举手表示“1”，不举手表示“0”，通过的不同排列传递信息。通过这个实验让学生了解模拟通信和数字通信活动2：带着问题阅读课本中相关的内容，电话信号分为哪两种，什么叫做模拟信号？什么叫做数字信号？它们各有什么特点？同学们交流讨论后回答。归纳总结：电话信号分为数字信号和模拟信号两种。用电流传递信号叫做模拟信号，它具有的特点：将声音转化为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。用不同符号的不同组合表示的信号叫做数字信号，它具有的特点是将一系列点和画组合的信号可以代表一个完整的句子。莫尔斯电码数字I电码I简码I数字I电码I简码1 MHMW62 7一一一3 8一4 9-5 0-跟踪训练2.下列信号中不属于数字信号的是（）A.古代，士兵们常在“烽火台”上点起烟火，向远处的同伴传递敌人来犯的消息B.电话机把说话声音变为电信号传给电话交换机C.汉字电报码D.海员举起的红色小旗或蓝色小旗向对方船只表示的信息【答案】B第2节电磁波的海洋版学目标I1 .理解电磁波的产生和传播；2 .理解波长、频率、波速的关系；3 .了解电磁波家族及应用。教学过程导入新课为什么可以利用遥控器选择电视节目？又是谁将播音员的话语、动听的音乐送进我们的收音机的？你们知道在这些现象中，人们是通过什么来传递信号的吗？教学过程1电磁波是怎么样产生的活动1：我们前面提到过水波、声波。用实验来说明什么是水波、声波。实验1：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。实验2：两个音叉并排放置，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。活动2：看完以上两个实验，那么思考电磁波是怎样产生的？请看看演示。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，它们时断时续地接触，从收音机里听到什么？同学们交流、讨论后回答：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。跟踪训练1 .下列几种情况中，会产生电磁波的是（）A.用电锯锯铝材时溅出火花B.用声呐探测海底时接收到海底反射回来的波C.敲击音叉时，音叉高速振动D.家庭电路中开灯或关灯的瞬间【答案】D教学过程2电磁波是怎么样传播的活动1：波是自然界普遍存在的现象。电磁波就是当导体中有快速变化的电流时，会向周围空间发射电磁波。我们知道声波的传播需要介质，那么电磁波的传播是否也需要介质？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？请同学们设计实验探究。（启发：回忆声音的传播需要介质的实验）同学们交流、讨论后回答：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。实验2：把无线寻呼机放在密闭的木制的盒子里，呼叫，能够收到信号。这个实验说明电磁波在固体中能传播。实验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。抽气管抽真空活动2：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。让学生自学P151水波的传播。九邮，单位：f 1级率，单位：HzC：破速，真空或空气中为3X10s教师归纳总结：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一波谷一波峰一波谷向外传播出去。相邻两个波峰（或波谷）间的距离是一定的，这个距离叫波长（）0波在1秒内出现的波峰数（或波谷数），叫做频率（/）。电磁波频率的单位也是赫兹（Hz）,也可以用千赫（kHz）和兆赫（MHz）0真空中电磁波的波速为c,它等于波长4和频率/的乘积：c=f1c=2.99792458×IO8ms=3×105kms<,跟踪训练2 .下列关于电磁波的说法，不正确的是（）A.电磁波在真空中的传播速度是340msB.北斗卫星定位系统是利用电磁波传输信号的C. “嫦娥四号”探测器能从月球上传输影像图，说明电磁波能在真空中传播D. “5G技术”世界领先，该技术采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波【答案】A教学过程3电磁波家族和应用电磁波是个大家族，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。长波波长（米）短波io*io3io2io1o,Itr2IcraIoTKreoo-7oI（Teo-,°o-11r,2o-,3无二电万Lsf可见光紫外：X蔚六V1雨）马射线）1.WMWSWVHFUHF红紫IO510®IO710"10e1。1010n10,210,3W1410,s10110"10w10,10201Oa,低频领率（赫）I,高喊收音机（无线电）电视微波电熄锅太阳灯X射线跟踪训练3.从中国高铁铺轨的先进程度和效率，可见中国实力和速度。铺轨机（如图）应用了我国自主研发的“北斗”定位系统。铺轨机与“北斗”定位系统间的信息传递靠的是（）A.电磁波B.超声波C.次声波D.红外线【答案】A第3节广播、电视和移动通信教学目一1 .了解无线电广播和电视信号的发射和接收过程；2 .理解移动电话的工作原理和特点。教学过程导入新课飞鸽传书利用鸽子传递信息。鸽子是信息的“载体”。无线电广播、电视、通信利用电磁波作为“载体”来传递信息。由上可知，信息的传递需要载体。那么怎样利用电磁波来传递声音和图像信号呢？教学过程1无线电广播信号的发射和接收活动：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？看屏幕（微机课件演示无线电广播的工作过程）。同学们通过看和讨论回答出：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。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。跟踪训练1 .从广播电台发射出去的电磁波是（）A.振荡器产生的高频电磁波B.随声音变化的低频电磁波C.经声音信号调制的高频电磁波D.经图像信号调制的高频电磁波【答案】C教学过程2电视的发射和接收活动1：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？学生讨论、交流得出结论：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。N接?机Id显像管I音盛大KI） 扬 '/跟踪训练2 .广播电台或广播电视台的发射天线的作用是（）A.只发射音频电流激发的电磁波B.只发射视频电流激发的电磁波C.只把音频电流和视频电流加载到更高频率的射频电流上，再通过天线发射D.三种电流不经调制通过天线发射三种不同的电磁波【答案】C教学过程3移动电话活动：1：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？它们与固定电话有什么区别？阅读课本的相关知识，同学们讨论、交流后得出结论：移动电话没有电线，也就是移动电话的声音信号不是由导线中的电流来传递。移动电话的声音信号是由空间的电磁波来传递的。活动2：移动电话的声音信号由电磁波来传递，它的发射台和接收台在哪里呢？同学们讨论、交流后得出结论：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。活动3：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，它能直接发射高频电磁波和接收高频电磁波吗？学们讨论、交流后得出结论：不能，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。三3E11活动4：我们知道了移动电话的工作过程。那么，无绳电话机是怎么工作的呢？学们讨论、交流后得出结论：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。现在大家阅读课本“科学世界”，了解什么是音频、视频、射频和频道。J音频-ZZ×-ZX视频WWAAVWW对频跟踪训练3 .下列说法中错误的是A.现在使用的移动电话有发射装置和接收装置B.现在使用的对讲机有发射装置和接收装置C.电视机有发射和接收装置D.收音机只有接收装置没有发射装置【答案】C第4节越来越宽的信息之路一学目一1.理解微波通信和卫星通信的特点；2 .理解光纤通讯的原理和特点；3 .理解网络通信的组成和通信形式。教学过程导入新课讲五分钟的故事和放映五分钟的电影。它们传递的信息是不一样的。五分钟语言只能简单描述人的相貌、衣着和事件的概况；五分钟的电影，除此之外还能展现人物衣服的质地和颜色、主人公的容貌和嗓音以及事情发生的周围环境等许多细节。可见，相同时间内，电视广播比电台广播能传递更多的信息。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。教学过程1微波通信活动1：为什么要用微波通信？大家阅读课本，讨论交、流后并回答问题。学生讨论、交流后回答：微波(microwave)的波长在IOmlmm之间，频率在30MHz3X105mHz之间，比中波和短波的频率更高，可以传输更多的信息。活动2：微波具有哪些性质？大家阅读课本，讨论交、流后并回答问题。学生讨论、交流后回答：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50km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。活动3：能否用月亮一一地球的卫星作为中继站，实现微波通信？大家讨论。学生讨论、交流后回答：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。教学过程2卫星通信活动1：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。同学们讨论、交流说出自己的见解。教师归纳总结：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。教学过程3光纤通信活动1：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。同学们交流讨论后回答：（1）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。（2）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。（3）通信用的激光一般在特殊的管道光导纤维（OPtiCaIfiber）里传播。（4）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。（5）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。（6）光缆是数条光纤敷上保护层，制成多芯光缆。活动2：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，看到了什么？这个实验说明了什么。实验：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。同学们交流讨论后回答：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。跟踪训练关于光纤通信,小明同学曾思考过这样的问题:在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎样从一端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中（）A.就像水流沿弯曲水管流动那样B.就像电流沿弯曲导线传播那样C.不断地经光纤壁反射而向前传播D.不断地在光纤中折射而向前传播【答案】C教学过程4网络通信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”。看课本P161内容，交流讨论你知道了哪些新的知识。交流、讨论后得出：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。活动2：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”。