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    初中物理第1节 现代顺风耳──电话精品学案

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    这是一份初中物理第1节 现代顺风耳──电话精品学案,文件包含人教版初中物理九年级全一册211《现代顺风耳电话》导学案教师版docx、人教版初中物理九年级全一册211《现代顺风耳电话》导学案学生版docx等2份学案配套教学资源,其中学案共17页, 欢迎下载使用。

    1. 了解电话是怎样把信息传递到远方的。
    2. 了解知道电话交换机的作用。
    3. 知道模拟通信和数字通信,了解它们的基本区别。
    【学习重点】电流把信息传到远方。
    【学习难点】数字通信和模拟通信。
    【自主预习】阅读教材,完成以下问题:
    1. 电话
    (1)1876年,美国科学家贝尔发明了电话。
    (2)最简单的电话由话筒和听筒组成,话筒把声音转换成变化的电流,电流沿着导线把信息传到远方。在另一端,电流使听筒的膜片振动,携带信息的电流又转换成了声音。
    (3)话筒原理:当你对着话筒说话时,声波使膜片振动,膜片忽松忽紧地挤压碳粒,电阻随之发生变化,在电路中产生随声音振动而变化的电流,话筒相当于一个可变电阻器。
    (4)听筒原理:听筒内有一个电磁铁,电磁铁上绕着线圈,并吸引一块薄铁膜片。当从话筒中传来随说话声音的振动而产生强弱变化的电流时,电磁铁对膜片的吸引力大小也发生变化,使膜片振动起来,产生和对方说话声音相同的声音,把电信号转换为声信号。
    2. 电话交换机
    (1)作用:减少电话线的数量,提高线路的利用率。便于通话时接通,通话完毕断开。
    (2)早期的电话交换机是由话务员手工操作来接线和断线的,工作效率低,劳动强度大。现代的程控电话交换机利用了电子计算机技术,能按用户所拨的号码自动接通话机。
    3.模拟通信与数字通信
    (1)在用话筒将声音转变成信号电流时,电流的频率、振幅变化情况与声音的频率、振幅变化情况完全一样,“模仿”声信号的电信号就是模拟信号,用这种信号进行通信的方式就是模拟通信。
    (2)用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号,这种通信方式叫数字通信。现代的电话已经全部采用数字信号进行传输和处理。
    【合作探究】
    探究一、电流把信息传到远方
    【观察电话机模型】最简单的电话由哪些元件构成的?工作原理是什么?它是怎样把信息传递到远方的呢?
    1. 电话的结构及工作原理
    最简单的电话由话筒和听筒组成。为了完成通话,话筒和听筒之间要连上一对电话线。
    话筒把声音转换成变化的电流,电流沿着导线把信息传到远方。在另一端,电流使听筒的膜片振动,携带信息的电流又转换成了声音。
    电话 话筒 听筒

    (1)话筒
    ①主要组成:碳粒和膜片等。
    ②作用:把声信号变成电信号(即变化的电流)。
    ③工作原理:当人对着话筒讲话时,声波使膜片振动,膜片忽松忽紧地挤压碳粒,电阻随之发生变化,在电路中产生随声音振动而变化的电流,话筒相当于一个可变电阻器。
    (2)听筒
    ①主要组成:电磁铁、膜片。
    ②作用:把电信号还原成声信号。
    ③工作原理:当从话筒中传来随说话声音的振动而产生强弱变化的电流时,电磁铁对膜片的吸引力大小也发生变化,使膜片振动起来,产生和对方说话声音相同的声音,把电信号转换为声信号。
    2. 电话机工作电路图
    同一部电话中,话筒和听筒是并联的;两部电话中(对方的电话),话筒与对方的听筒是串联的,对方的话筒与自己的听筒是串联的(选填“串联”或“并联”)。
    【例题1】关于电话的工作过程,有如下描述:
    ①膜片忽松忽紧,挤压碳粒;②人对着话筒说话时,声波使膜片振动;③电阻忽大忽小;④磁铁对铁片的吸引力忽大忽小,使铁片振动,振动情形与说话情形相同;⑤在电路中产生强弱按声音的振动而变化的电流。合理的顺序是( D )
    A.①②③④⑤ B.②①④③⑤ C.①②③⑤④ D.②①③⑤④
    【解析】电话的工作过程是:人对着话筒说话时,声波使膜片振动;膜片忽松忽紧,挤压碳粒;电阻忽大忽小;在电路中产生强弱按声音的振动而变化的电流;使听筒中的磁铁对铁片的吸引力忽大忽小,使铁片振动,振动情形与说话情形相同;故合理顺序为②①③⑤④,故ABC不符合题意,D符合题意。所以选D。
    探究二、电话交换机
    【想一想】一个地区有5部电话,要使这5部话机中的任意两部都能互相通话,要架设多少对电话线?
    1. 电话交换机的作用

    【分析】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通话,必须把这5部电话两两连接起来,一部电话要引出4对线,5部电话就是20对线,但有一半重复了,所以要架设10对电话线.
    【想一想】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(这时其他几部暂不能通话)?
    【分析】采用电话交换机,可以减少线路数量,每部电话与交换机相连就可以实现任意两部之间的通话,需要5对电话线即可,如图所示。
    电话交换机的作用:减少电话线的数量,提高线路的利用率。便于通话时接通,通话完毕断开。
    2. 电话交换机的连接
    (1)一个地区的电话都接到同一台交换机上,每部电话都编上号码。使用时,交换机把需要通话的两部电话接通,通话完毕再将线路断开。
    (2)如果在一台交换机与另一台交换机之间连上若干电话线,这样两个不同的交换机的用户就能互相通电话了。

    例如:北京地区电话交换机的编号(即区号)010,上海地区电话交换机的编号(即区号) 021。使用时,交换机把需要通话的两部电话接通,通话完毕再将线路断开。
    3. 电话交换机的发展
    (1)早期的电话交换机是依靠话务员手工操作来接线和断线的,工作效率低,劳动强度大。
    (2)1891年出现了自动电话交换机,它通过电磁继电器进行接线。
    (3)现代的程控电话交换机利用了电子计算机技术,只要事先给交换机中的电脑输入所需的程序,电脑就能“见机行事”,能按用户所拨的号码自动接通话机。
    4. 电话“占线”的原因
    打电话时,有时出现“占线”现象。实际上,当时对方的话机并不一定在使用,而常常是两台交换机之间有太多的用户要通话,它们之间的电话线不够用了。这个现象在打长途电话时比较常见。
    【例题2】北京的小明同学给上海的朋友打电话,信号的传递过程是:从小明的电话上通过电话线传到______的电话交换机上,再从______ 的电话交换机上通过电话线传到_______的电话交换机上,又从_____的电话交换机上传到上海朋友家的电话上。
    【答案】北京,北京,上海,上海.
    【解析】固定电话的工作过程是:电话都是把声音信号转化成电信号,通过电话线传到交换机上,交换机再将电信号通过电话线传到接收人的固定电话上,他的电话机再将电信号转化成声音信号;所以,在北京的人给上海的朋友打电话,信号的传递过程是:从北京的电话上通过电话线传到北京的交换机上,再从北京的交换机上通过电话线传到上海的交换机上,又从上海的交换机上传到上海的朋友家的电话上.
    探究三、模拟通信和数字通信
    1. 模拟通信与数字通信
    (1)模拟通信
    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”着声信号的“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做模拟通信。

    (2)数字通信
    用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号,这种通信方式叫数字通信。
    ①“电报”信号
    以电报信号为例理解什么是数字通信。用点“·”和画“—” 的组合代表各种数字,一定的数字组合代表一个汉字;于是一系列点和画组成的信号就可以代表一个完整的句子了。
    莫尔斯电码 常见数字信号的组成方式
    ②常见数字信号的组成方式
    用点和画,发声、发光的长短,电压、电流的有无,数字0和1,磁体的N、S极等不同符号信息都可组成数字信号,用来传递丰富多彩的声音、图像等各种信息。
    数字通信是一种既现代有古老的通信方式。烽火、旗语、电报和网络等传递信息的方式都是数字通信(选填“模拟”或“数字”)。
    2. 模拟通信与数字通信的特点
    (1)模拟信号
    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,从而使信号丢失一些信息,表现为声音、图像的失真,严重时会使通信中断。
    (2)数字信号
    目前,通常的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。由于电子计算机是以数字形式工作的,数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理,发挥计算机的巨大威力。数字信号还可以通过不同的编码进行加密。
    现代的电话已经全部采用数字信号进行传输和处理了,用数字信号传输的电视节目也已经进入家庭。
    【例题3】(多选题)如图所示,利用数字通信进行传输信号的是( )
    A.烽火狼烟 B.驿马快报 C.发送电报 D.海军旗语
    【答案】ACD.
    【详解】古人用烽火数量的多少表示来侵略敌人的多少,是分立的信号,属于数字信号;古代的驿站和驿马是早期的信息传递工具,属于模拟信号;“电报”发出的信号是不连续的,是分立的信号,属于数字信号;海军用旗语或灯光的暗亮来相互传递信息,是分立的信号,属于数字信号.
    【精讲点拨】
    1.电话
    电话由话筒和听筒组成。话筒和听筒之间连有一对电话线。话筒把声音变成变化的电流,电流沿着导线把信息传到远方。在另一端,电流使听筒的膜片振动,携带信息的电流又变成了声音。
    2. 电话交换机的发展历程
    (1)早期的电话交换机是依靠话务员手工操作来接线和断线的,工作效率低,劳动强度大。
    (2)1891年出现了自动电话交换机,它通过电磁继电器进行接线。
    (3)现代的程控电话交换机利用了电子计算机技术,只要事先给交换机中的电脑输入所需的程序,电脑就能“见机行事”,能按用户所拨的号码自动接通话机。
    3.模拟信号与数字信号
    (1)模拟信号:话筒将声音转换成信号电流,这种信号电流的频率、振幅的变化情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样,“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫做模拟信号。
    (2)数字信号:用不同符号的不同组合表示的信号叫做数字信号。数字信号有抗干扰能力强,无噪声积累,便于存储、处理和交换等优点,所以各国都在积极发展数字通信。
    【归纳整理】
    第1节 现代顺风耳——电话
    【课堂练习】
    1.甲、乙两部电话接通后,正确的说法是( )
    A.甲的听筒和甲的话筒,乙的听筒和乙的话筒分别串联在两个电路中
    B.甲的听筒和乙的听筒串联,甲的话筒和乙的话筒串联
    C.甲的听筒和话筒,乙的听筒和话筒串联在一个电路中
    D.甲的听筒和乙的话筒串联在一个电路中,乙的听筒和甲的话筒串联在另一个电路中
    【答案】D。
    【详解】AD.甲、乙两部电话接通后,甲的听筒和乙的话筒,乙的听筒和甲的话筒分别串联在两个电路中,故A不符合题意,D符合题意。
    BC.甲的听筒和乙的话筒串联,甲的话筒和乙的听筒串联,故BC不符合题意。
    所以选D.
    2.抗日战争期间,我军利用各种方式传递军情,下列列举的传递军情的方式属于传递模拟信号的是( )
    A.消息树 B.发电报
    C.鸡毛信 D.发不同颜色的信号弹
    【答案】C。
    【详解】消息树、发电报和不同颜色的信号弹都是利用不同组态传递信息的,属于数字信号;鸡毛信则一般是利用文字的形式直接表述信息,属于模拟信号.
    所以选C。
    3.2011年6月9日,持续绕月9个多月的“嫦娥二号”卫星加速离开月球,并继续进行深空探测,如图所示,A、B为卫星的两个喷气发动机。根据表中指令可知,使“嫦娥二号”卫星加速离月的信号应为( )
    指令
    信号
    发动机A
    00100
    发动机B
    11011
    点火
    10001
    熄火
    01110
    【答案】A
    【详解】由图可知,要使“嫦娥二号”离开月球,应增大其速度;故应沿速度方向的反方向喷出气体,才能使“嫦娥二号”加速离开月球;故应发出指令:发动机A点火;由题意可知应为:00100 10001。
    所以选A。
    4.关于数字信号和数字通信,下列说法错误的是( )
    A.先进的电视机可实现数字通信
    B.电报信号是数字信号
    C.用不同数字的不同组合表示的信号叫做数字信号
    D.数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理
    【答案】C。
    【详解】A.数字通信可以传递大容量的信号,抗干扰能力强,数字电视使用数字信号进行传输,故A正确,不符合题意;B.电报发出的信号是不连续的,是分立的信号,属于数字信号,故B正确,不符合题意;
    C.用不同数字或符号等的不同组合表示的信号叫做数字信号,数字信号相对于模拟信号有更强的抗干扰能力,故C错误,符合题意;
    D.计算机所处理的数据是二进制的数字信号,数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理,故D正确,不符合题意.
    所以选C。
    5.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,从而使信号丢失一些______,表现为声音、图像的______,严重时会使通信中断;数字信号只包括两种不同的状态,形式简单,所以抗干扰能力特别强,可以很方便地用________加工处理,还可以通过不同的_______进行加密。
    【答案】信息,失真,电子计算机,编码。
    【详解】模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中,会受到外界的通信系统内部的各种噪声干扰,噪声和信号混合后难以分开,从而使信号丢失一些信息,表现为声音、图象的失真,使得通信质量下降。线路越长,噪声的积累也就越多,严重时会使通信中断。
    数字信号是用两种物理状态来表示0和1的,形式简单,其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力特别强。由于电子计算机是以数字形式工作的,数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理,数字信号还可以通过不同的编码进行加密。
    6. 数字通信是一种既现代又古老的通信方式,现代电话已全部采用数字信号进行处理。若用“0”和“1”代表“开”和“关”这两个动作,组成一组数字信号,可以表达一句话。例如:
    开关动作


    开、关
    开、开
    关、开
    表示数字
    0
    1
    01
    00
    10
    中文意义



    同学


    那么,“我和他是同学”的数字信号为“0,01,1,10,00”,请照此代码用另一组信号表达你想说的一句话:_________。
    【答案】1,10,0,00(他是我同学)。
    【详解】想说的一句话是:他是我同学.数字信号为:1,10,0,00.
    【课后反思】
    本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?
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