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第二十一章 信息的传递
第二十一章 信息的传递
第1节 现代顺风耳——电话
雄伟的长城，绵延万里，蜿蜒起伏，或翘首于峰巅之上，或俯身于峡谷之中。古代的士兵夏季顶着烈日，冬季冒着严寒，在古老的长城上抵御着敌人的侵略。
遇到大规模的入侵时，士兵们常在“烽火台”上点起烟火，向远处的同伴们传递“敌人来犯”的消息。有时候，还可以传递更为确切的信息，如“寇不满五百，放烽一炬；五百以上，放三炬；千骑以上，放四炬”。
古代人用烽火传递信息，我们现代人用哪些方法传递信息？你知道这些方法的基本原理吗？
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
学习内容导览
第1节 现代顺风耳——电话
学习目标
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。
第1节 现代顺风耳——电话
1. 请观看图片，说一说古代人、近代人、现代人各用什么方法传递信息
（1）古代人传递信息的方法：快马传书、狼烟报警等；
（2）近代人传递信息的方法：旗语、电话等；
（3）现代人传递信息的方法：对讲机、手机、互联网、数字电视、卫星通信等。
2. 在我国古代曾经流传有“顺风耳”的神话传说，它反映了人们想要冲破空间的阻隔，互通信息的美好向往。1876年贝尔发明了电话，这一愿望得以实现。100多年来，电话技术有了很大的发展。现在，我们的生活已经离不开“现代顺风耳”——电话了。
电话是怎样把信息传递到远方的呢？
第1节 现代顺风耳—电话
一、电流把信息
传到远方
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
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 现代顺风耳——电话
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。
1. 电话的结构及工作原理
一、电流把信息传到远方
（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。
一、电流把信息传到远方
（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。
一、电流把信息传到远方
2. 电话工作电路图
同一部电话中，话筒和听筒是并联的，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。
一、电流把信息传到远方
3. 电话的工作过程
一、电流把信息传到远方
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
女孩的话筒
妈妈的听筒
【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（ ）
A．①②③④⑤ B．②①④③⑤
C．①②③⑤④ D．②①③⑤④
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。
故选D．
D
一、电流把信息传到远方
二、电话交换机
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
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 现代顺风耳——电话
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？
二、电话交换机
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.
电话
交换机
思考：
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）？
人们发明了
电话交换机
二、电话交换机
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。
（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。
2. 电话交换机的连接
二、电话交换机
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。
二、电话交换机
3. 电话交换机的发展
话务员手工操作
来接线和断线的
自动电话交换机，通过电磁继电器进行接线
电子计算机按用户所拨的号码自动接通话机
人工电话交换机
自动电话交换机
程控电话交换机
二、电话交换机
4. 电话“占线”的原因
对方正在给别人打电话。
别人正在给对方打电话。
对方正在给自己打电话。
电话交换机之间线路忙。
对方电话未挂号。
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。打电话时，有时出现“占线”现象，你知道电话“占线”的原因吗？
二、电话交换机
【例题2】北京某人给上海的朋友打电话，信号的传递过程是：从北京人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.
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．
北京
二、电话交换机
北京
上海
上海
三、模拟通信
和数字通信
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
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 现代顺风耳——电话
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。
A
三、模拟通信和数字通信
（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莫尔斯电码
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；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。点和划的不同组合代表不同的数字。
三、模拟通信和数字通信
汉子电报码
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。
摩尔斯电码表
三、模拟通信和数字通信
②数字信号的组成
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。
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。
三、模拟通信和数字通信
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。
三、模拟通信和数字通信
（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。
三、模拟通信和数字通信
【例题3】如图所示，利用数字通信进行传输信号的是（ ）
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．
A．烽火狼烟 B．驿马快报 C．发送电报 D．海军旗语
故选ACD．
ACD
三、模拟通信和数字通信
四、课堂总结
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
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 现代顺风耳——电话
现代顺风耳—电话
电 话
模拟通信
数字通信
①话筒：把声信号转化为电信号.
②听筒：把电信号转化为声信号.
③同一部电话中，话筒和听筒是并联的；
话筒与对方的听筒是串联的。
减少电话线的数量，提高线路的利用率。
①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。
电话交换机
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
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
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 现代顺风耳——电话
五、动手动脑学物理
1. 图是老式电话机的原理图。炭粒话筒相当于一个变阻器，膜片振动把炭粒压紧和放松时，相当于图中膜片带动滑动头左右移动，使滑动变阻器的电阻发生周期性变化，引起电路中的电流发生相应的周期变化。听筒中有一个电磁铁，当线圈中的电流周期性变化时，它对旁边铁质膜片的引力也随着改变，使膜片来回运动。因此，听筒中膜片往返运动的频率跟话筒膜片振动的频率相同，这样听筒中就听到了对方说话的声音。请具体分析：当话筒膜片由静止向左、向右运动时，听筒中原来静止的膜片会怎样运动？
五、动手动脑学物理
当炭粒话筒中的膜片向左运动时，使滑动变阻器的滑片向左运动，使变阻器接入电路的电阻变大，电路中电流减小。听筒中电磁铁的电流减小，磁性减弱，对膜片的吸引力减小，膜片向右运动；反之当炭粒话筒中的膜片向右运动时，听筒中的膜片向左运动.
五、动手动脑学物理
2. 现在常用的动圈式耳机，它的构造跟图甲扬声器相同，不过耳机的体积小很多。图乙是动圈式话筒，其构造也和动圈式耳机类似。因此，用两只动圈式耳机就可以做一部最简单的电话：一只耳机当话筒，另一只当听筒，两耳机之间用一对导线连起来，对着一只耳机说话，在另一只耳机里就能听到说话声。这部电话是没有电池的，从能量转化的角度看，一只耳机是磁生电，另一只耳机是电生磁。请问：磁生电和电生磁的两只耳机，哪个是话筒 哪个是听筒？
甲 乙
五、动手动脑学物理
对着一只耳机说话时（相当于话筒），产生的声音引起膜片振动，线圈和膜片是连在一起的，连在膜片上的线圈就一起振动，线圈在磁场里的振动，会切割磁感线产生感应电流，从能量转化的角度看，“话筒”耳机是将机械能转化为电能，这是“磁生电”。
而另一只耳机的听筒是利用通电线圈在磁场中受到力的作用带动音膜振动而发出声音，把变化的电流转化为声音信号，从能量转化的角度看，“听筒”耳机是将电能转化为机械能，这是“电生磁”。
因此话筒是磁生电，听筒是电生磁．
五、动手动脑学物理
3. 如果图甲电码中的点和划分别用数字0和1表示，现要根据图乙的汉字电报码表示一个“学”字，其数字码是怎样的？
由图中字符与对应电码可知，“学”字下面对应的电码是1331，由图可知数字1的电码为·----，数字3的电码为···--，电码中的点和划分别用数字0和1表示，所以其数字码是 01111000110001101111。
图甲 莫尔斯电码
图乙 汉子电报码
六、课堂练习
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
四、课堂总结
五、动手动脑学物理
六、课堂练习
本节课学习流程
第1节 现代顺风耳——电话
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
D
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。
六、课堂练习
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
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．
C
所以选C.
六、课堂练习
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（ ）
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。
A
故选A.
六、课堂练习
指令 信号
发动机A 00100
发动机B 11011
点火 10001
熄火 01110
A．00100 10001
B．00100 01110
C．11011 10001
D．11011 01110
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
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．
C
所以选C.
六、课堂练习
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。
编码
六、课堂练习
信息
失真
电子计算机
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：
想说的一句话是：他是我同学．数字信号为：1，10，0，00.
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：_________。
1，10，0，00（他是我同学）
开关动作 开 关 开、关 开、开 关、开
表示数字 0 1 01 00 10
中文意义 我 他 和 同学 是
六、课堂练习

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