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(共55张PPT)
欧姆定律在串、并联电路中的应用
人教版 初中物理 九年级全一册
第二十一章　信息的传递
学习目标
了解无线电广播和电视信号的发射和接收过程，理解移动电话的工作原理和特点；
01
02
知道电话的结构和工作原理，电话交换机的作用，了解模拟信号的数字信号的区别。
理解电磁波的产生和传播，波长、频率、波速的关系、了解电磁波家族及应用。
03
理解微波通信、卫星通信和光纤通讯的原理和特点，以及网络通信的组成和通信形式。
04
导 入
在古代人们是怎样传递信息的？
【1.现代顺丰耳——电话】
狼烟报警
飞鸽传书
快马传书
在近代、现代人们是怎样传递信息的？
有线通信：有线电话、电报、电视
无线通信：收音机、对讲机 手机
数字化通信：互联网 数字电视
1876年贝尔发明了电话
1892年，电话开通仪式
纽约——芝加哥
1993年西门子研制出第一部数字无绳电话
电话的发展
知识点 1
电流把信息传到远方
电话的工作原理
把声信号变成电信号
把电信号还原成声信号
电话的基本结构
讲话
话筒膜片振动
炭盒电阻变化
回路电流变化
磁性强弱变化
听筒膜片振动
听到声音
电流把信息传到远方
探究思考
甲图中的每部电话间都能通话，至少需要连接多少根线？有没有办法减少连接导线的数量呢？
电话
交换机
甲图
乙图
知识点 2
电话交换机
电话交换机的作用：
（1）减少电话线的数量，提高线路的利用率。
（2）便于通话时接通，通话完毕拆开。
电话交换机的交换方式：
话务员手工操作
第一种是人工交换，是依靠话务员手工操作进行接线和拆线，利用人工接转电话，效率低，而且劳动强度大。
电磁继电器控制
计算机控制
第二种是电话自动交换，电话自动交换机可通过电磁继器进行接线，现代的程控电话机利用了电子计算机技术。
知识点 3
模拟通信和数字通信
模拟通信
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。
以电话信号为例：在话筒将声音转换成信号电流时，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”。
数字通信
以电报信号为例：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。
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。
模拟通信的缺点：
易受干扰、信号失真、噪音、传输能耗大。
数字通信的优点
抗干扰能力强、信号便于计算机处理、便于加密、安全性高。
知识小链接
摩尔斯电码也被称作摩斯密码，是一种时通时断的信号代码，通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。它发明于1837年，是一种早期的数字化通信形式。
导 入
当你打开收音机，听到的是电磁波传来的声音；打开电视机，听到的、看到的是电磁波传来的声音和图像；移动电话也是靠电磁波来传递信息的。电磁波在信息的传递中扮演着非常重要的角色，所以，需要研究信息的传递，就要研究电磁波。
【2.电磁波的海洋】
知识点 1
电磁波是怎么样产生的
实验
打开一台收音机，取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近。将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与正极摩擦，可听到收音机内发出“咔”、“咔”的声音，表明电磁波的存在。
与声波、水波的形成相似，导线中电流的迅速变化会在空间激起（产生）电磁波。
尽管电磁波看不见、摸不着，但在我们的周围，充满了不同频率的电磁波。广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路产生迅速变化的电流，发出电磁波。
知识点 2
电磁波是怎么传播的
电磁波的波长、频率
与水波、声波相似，电磁波也有波长、频率。
波长
波长
波峰
波谷
波的图像
λ
λ
（1）波长：振动一次波传播的距离（相邻两个波峰或波谷之间的距离）用字母λ表示。单位：m。
常用单位：厘米（cm）、毫米（mm）
（2）频率：1秒钟波振动的次数叫频率，用字母 f 表示。单位：赫兹（Hz）
常用单位：千赫（KHz）、兆赫（MHz）
知识点 2
电磁波是怎么传播的
电磁波的波速
用来描述波传播快慢的物理量叫做波速。
波速=波长×频率
最新的理论证明，各种电磁波在真空中的传播速度是相同的，电磁波在真空中的传播速度c 约为3.0×108 m/s
C =λ f
电磁波的传播
声音的传播需要固体、液体、气体等介质。电磁波的传播需要介质吗？
现象：手机在真空中听不到铃声，但仍能接收到信号。
结论：电磁波能在真空中传播，或者说电磁波传播不需要介质。声音不能在真空中传播。
电磁波谱
760 nm
400 nm
可见光
红外线 紫外线
射 线
X射线
长波无线电波
频率Hz
波长m
短波无线电波
100
102
104
106
108
1010
1012
1014
1016
1018
1020
1022
1024
108
104
100
10-4
10-8
10-12
10-16
电 磁 波 谱
电磁波是个大家族，根据频率的高低应用在不同的领域。用于广播、电视、移动电话的是频率为数百千兆至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波。
电磁波各频段间对应的应用
导 入
【3.广播、电视和移动通信 】
我们几乎每天都要听广播、看电视、打电话，这些些图像和声音是怎样传过来的？
知识点 1
无线电广播信号的发射和接收
话筒
广播电台
天线
无线电广播信号的发射由广播电台完成
主要由三部分组成：话筒、调制器、天线。
话 筒——将声信号转换成电信号
调制器——将音频电信号加载到高频电流上
天　线——产生电磁波将高频载波信号发射到空中
收音机负责信号的接收与还原
天　线——接收各种各样的电磁波
调谐器——选择需要电台的载波信号
解　调——从载波信号中复原音频信号
扬声器——将音频电信号转换成声音
主要由四部分组成：天线、调谐器、解调、扬声器。
无线电广播的工作过程演示
知识点 2
电视的发射和接收
电视用电磁波传递图像和声音信号。
CCTV电视演播室
学校的电视演播室
图像信号发射工作过程
由电视台完成
摄像机——将图像转换成电信号
发射机——将电信号加载到频率很高的电流上
天 线——将高频信号发射到空中
电视接收机工作过程
由电视机完成
天 　线——接收包含声、像信息的高频信号
接 收 机——取出并放大图像和音频电信号
显 示 器——复原图像信号
音频放大——将微弱音频电信号放大并输出
知识点 3
移动电话
移动电话既是无线电发射台，也是无线接收台（发射接收二合一） .它通过电磁波把讲话的信息发射到空中；同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。
特点: 移动电话不需要电话线，比固定电话方便。移动电话与固定电话的工作原理基本一样，只是移动电话声音信息不是由导线中的电流来传递，而是由空间的电磁波来传递。
移动电话
基地台
手持移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高。
因此，它和其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接，这种固定的电台叫做基地台。
手机和座机借助基地台进行交流
　　手机和手机通过基地台进行沟通
无绳电话
有一种可移动的电话叫无绳电话，座机和手机之间没有电话线，但各有一个天线，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。手机不能离主机太远，工作区域大约在几十米到几百米的范围内。
导 入
【4. 越来越宽的信息之路】
5分钟内，放电影比讲故事所包含的信息量更多。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：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。
VS
VS
知识点 1
微波通信
用微波通信的原因：
微波比中波、短波、的频率更高，一定时间内可以传递更多的信息。
微波的波长范围和频率范围：
微波波长在10m~1mm之间，频率30MHz~3×105MHz之间，具有大致沿直线传播的特点。
微波中继站的作用：
微波大致沿直线传播，中继站可以把上一站传来的微波信号经过接收、放大处理后，再发射到下一站去，这就像接力赛跑一样，一站传一站，经过很多中继站可以把信息传递到远方。
微波中继站的建立在距离上的要求：
每隔50千米左右建立一个中继站,上一站传来的信号就可以传递下去。
微波通信的优缺点
缺点：微波传送距离越远，需要建立的中继站就越多， 势必会带来一定的麻烦。而且在遇到雪山、大洋，要本无法建立中继站。
优点：微波通信的频率高，传播信息容量大，且中继站用计算机监督控制。出现故障时能自动倒换，自动报警，节约了人力资源。
探究思考
能否用月亮做中继站，实现微波通信？
可以考虑用月亮作为微波中继站。但月亮离地球太远，微波在传播的过程中信号有衰减，时间有延迟，不能及时同步，并且只有当两地都能看到月亮的时候，两地间才可以实现通信。
解决方案:人造卫星通信
知识点 2
卫星通信
1.通信卫星大多相对地球“静止”——同步卫星
用三颗同步卫星就可以实现全球通信
用碟形天线（大锅）接收来自卫星的信号
2.卫星通信的优点:
远距离传递信息
通信容量大
干扰小、质量好、功效高。
中国北斗卫星导航系统
知识点 3
光纤通信
　　光是比微波频率高得多的电磁波。光通信的“高速公路”更宽广，传递信息的容量较大。利用频率单一、方向高度集中的激光进行通信，效果很好。
光沿着水流传播
光不但能沿直线传播，也可以沿着弯曲的水流传播
光导纤维的原理
光纤通讯技术是近几十年才发展起来的
1966年，华裔物理学家高锟首次利用无线电波导通信的原理，提出了低损耗(20db/km)的光导纤维(简称光纤)的概念。
1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20db/km石英光纤，它是一种理想的传输介质。
1970年，贝尔实验室研制成功室温下连续振荡的半导体激光器(LD)从此，开始了光纤通信迅速发展的时代。
光纤通信的优点：
（1）传输频带极宽，通信容量很大；
（2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；
（3）频率稳定，信号传输质量高；
（4）光纤抗电磁干扰，保密性好。
知识点 4
网络通信
网络通信是把计算机联在一起，借助计算机网络进行通信的方式。
计算机可以高速处理各种信息，互联网利用通信线路和电磁波，将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传递各种信息。
计算机服务器
在网络环境下能为网络用户提供集中计算、信息发表即数据管理等服务的计算机叫做计算机服务器 。
世界上最大的计算器网络是因特网。
电子邮件的传送
发送方通过计算机输入信息并传送到与计算机相联系的服务器A；
服务器A将信息传送到与接收方计算机相连接的服务器B；
服务器B将信息再传送到接收方计算机中，即可显示甲的信息。
网络通信在生活中的应用
在生活中，人们通过网络可以快速收发语音短信、视频、图片和文字等信息进聊天，看到不断更新的新闻，查到所需的各种资料，还可以购物、远程教育、远程医疗等。
1.随着数字时代的到来，我们已经可以很方便的使用Wi﹣Fi、4G或5G网络进行无线手机上网。下列对手机上网的说法中，正确的是（　　）
A．使用红外线传输数字信号 B．使用超声波传输数字信号
C．使用光纤传输数字信号 D．使用电磁波传输数字信号
课堂练习
【答案】D
【详解】Wi﹣Fi、4G或5G手机随时随地进行无线网络登录。对于手机无线上网，主要是使用电磁波传递数字信号的。故选：D。
2.电话机的听筒是根据下列哪种原理制成的（　　）
A．电磁感应原理 B．电流的磁效应
C．电流的热效应 D．通电导体在磁场中
【答案】B
【详解】当随音频变化的电流通过听筒的螺线管时，螺线管的磁性发生变化，通电螺线管和永磁体之间的磁力也会发生变化，从而带动铁片振动发出声音，即电话机的听筒是根据电流的磁效应原理制成的。
故选：B。
3.如图所示为电话机原理图，听筒的作用是将变化的 　 　（填“声信号转变成电信号”或者“电信号转变成声信号”）传递到人耳，当人对着话筒说话时，通过导体AB的电流方向为 　 　（填“A到B”或“B到A”），如果滑动变阻器的滑片向右移动，则听筒电磁铁磁性将 　 　（填“变强”“变弱”或“不变”）。
【答案】电信号转变成声信号；A到B；变强
【详解】（1）电话听筒的作用是将变化的电信号转变成声信号，由图可知，通过导体AB的电流方向为从A到B；（2）当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路电阻变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性变强。
4.列关于电磁波的说法不正确的是（　　）
A．电磁波不能在真空中传播 B．光波属于电磁波
C．微波炉是利用电磁波来加热食品的 D．无线电广播信号是靠电磁波传播的
【答案】A
【详解】A、电磁波的传播不需要介质，它可以在真空中传播，故A错误；B、光是一种电磁波，故B正确；C、微波炉是利用电磁波加热食物的，故C正确；D、无线电广播信号的发射和吸收是利用电磁波传递信息的，故D正确；故选：A。
5.汽车上常安装一些设备来传递信息，如倒车雷达利用 　 　（填“电磁波”或“超声波”）来传递信息。汽车导航仪利用电磁波与卫星联系来传递信息，确定汽车所处的位置，如图所示是一列电磁波的波形图，它在真空中的传播速度为 　 　m/s，若A、B间的距离为750m，则这列波的波长为 　 　m。
【答案】超声波；3×108，250。
【详解】汽车倒车雷达是利用超声波的回声定位原理制作的；汽车导航是利用电磁波传递信息的。
电磁波的传播速度约为3×108m/s，与光的传播速度相同。电磁波的波速c＝3×108m/s，电磁波的波形图中知A到B之间有三个波长，波长λ＝750m÷3＝250m。
6.如图是无线电广播工作过程的简易图。话筒把播音员的　 　转换成　 　信号，调制器把音频信号加载到　 　电流上发射到空中，收音机接收到各种电磁波并从中选出特定频率的信号。通过解调将　 　信号留下，通过　 　把播音员的声音从收音机播放出来。
【答案】声信号；电；高频；音频；扬声器。
【详解】话筒将声信号转化为音频电信号，而后该信号经调制器后加载在高频电磁波上，然后由天线发射到空中；收音机接收装置收到空中的各种电磁波，并通过调谐器从众多的电磁波中找出特定频率的信号，通过调谐器选出音频电信号，送到扬声器即可发出声音。
7.“能量”和“信息”是人类赖以生存的基本需求，每个房子都通过各种管线与外界进行“能量”和“信息”的交换。以下房子的管线主要用于传送信息的是（　　）
A．输电线 B．天然气管道 C．光纤 D．暖气管道
【答案】C
【详解】A、输电线主要用于输送电能，故A错误；B、天然气管道主要用于输送天然气，属于输送能量，故B错误；C、光导纤维简称光纤，主要用来传送信息，故C正确；D、暖气管道主要用于输送内能，故D错误。故选：C。
8.下列关于电磁波与现代通信的说法中错误的是（　　）
A．语言、声音和图象是人类特有的三种信息
B．在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为真空罩能屏蔽电磁波
C．电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场
D．光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式
【答案】B
【详解】A、语言、声音和图象是人类特有的三种信息交流形式。此选项正确；B、在真空罩内只能听到很微弱的手机声是因为声音传播需要介质。电磁波传播不需要介质。此选项错误；C、电流周围存在磁场，电磁波是在空间传播的电磁场。此选项正确；D、光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式。此选项正确。故选：B。
课堂总结
现代顺风耳—电话
电话
电磁波
信息的传递
电话交换机——提高线路的利用率
模拟通信和数字通信
产生：变化的电流
传播：不需要介质
描述：波长、频率、波速
应用
c =3.0×108m/s
广播、电视和移动通信
无线电广播信号
的发射和接收
电视信号的发射和接收
移动电话
越来越广的信息之路
微波通信
卫星通信
光纤通信
网络通信

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