版高中物理 第四章 电磁波及其应用 第4讲 信息化社会学案 新人教版选修11.docx

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版高中物理第四章电磁波及其应用第4讲信息化社会学案新人教版选修11

第4讲　信息化社会

[目标定位]　1.了解常见传感器及其应用，体会传感器的应用给人们带来的方便.2.了解信息的拾取、信息的传递、信息的处理、信息的记录的基础知识.3.了解信息时代给人们的生活和工作方式带来哪些变革.

一、信息的拾取和传感器

1.现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理.

2.各种代替、补充、延伸人的感觉器官功能的科学技术手段发展起来，出现了各种用途的传感器.

3.双金属温度传感器：

把两种不同热膨胀系数的金属片贴合在一起，制成一条双金属片，温度变化时，因为两种金属片伸长不一样而发生弯曲，使电路的开关闭合或断开.

4.光敏电阻传感器：

光敏电阻的阻值能随光照的强度而变化.

5.压力传感器：

根据电容器的电容随两极板间距离的变化而改变的原理制成的.

想一想　电子秤秤量物体重量所用的传感器是什么传感器？

答案　压力传感器.

二、信息的传递

1.电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，还可以进行无线传输.

2.电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大.

想一想　你所知道的现代信息的传输方式有哪些？

答案　

（1）有线通讯传输，如电话、传真、电报、电视等；

（2）无线通讯传输，如对讲机、移动电话、收音机；

（3）数字通讯传输，如连网的电脑、数字电视；

（4）纸张通讯传输，如书信、报纸等

三、信息的处理和数字通信

1.对着话筒讲话，话筒输出音频信号，音频信号电流（或电压）的振幅是随着声振动而变化的，电信号在“模拟”着声信号，叫做模拟信号.

2.电报的工作方式与电话不同，它只有点“·”与画“－”，不同的点与画的组合，代表不同的意思.电报的信号是一种数字信号.

3.数字信号的优点：

（1）抗干扰能力强、容易加密；

（2）便于用计算机处理；（3）不仅声音，图像和各种其他数据都可以转变成数字信号.因此同一条通信线路可以综合传输声音、图像和各种数据.

想一想　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、关

开、开

关、开

表示数字

0

1

01

00

10

中文意义

我

他

和

同学

是

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　例：

“1，01，0，10，00”即：

他和我是同学

四、信息的记录

存储容量迅速增加，信息的存储和读出速度大大提高，信息存储的可靠性也不断增强.

信息加密和防病毒等各种安全技术，在社会信息化过程中接受挑战、得到发展.

想一想　你所知道的从古代到现代的信息记录方式是什么？

答案　刻写　书写　印刷　拷贝

五、数字电视

数字高清晰度电视，可以给我们提供更清晰的图像、更富临场效果的声音.不仅如此，由于使用了计算机及现代通信兼容的技术，通过数字电视线路可以跟电视台进行交互式的信息传输，并赋予电视许多新的功能.

想一想　据你了解的数字电视都有哪些功能？

答案　通过数字电视可以在因特网上浏览、收发电子邮件，可以实现网上购物和网上银行等业务.

六、信息时代

1.因特网是世界上最大的计算机互联网.

2.人们可以通过互联网听音乐、看电影、聊天、经商、购物；可以通过互联网查阅各种资料，进行远程教学、远程医疗，甚至可以为身处世界各地的人召开电视会议.

想一想　你用互联网做过什么？

答案　聊天、购物、查阅资料、下载视频、音乐等.

一、传感器及其应用

1.传感器

传感器是这样一类元件：

它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转化为电路的通断.

2.常见的传感器

（1）双金属温度传感器

①原理：

把两种不同热膨胀系数的金属片贴合在一起，制成一条双金属片，温度变化时，因为两种金属片膨胀系数不同，两金属片伸长也不同而导致弯曲，使电路的开关闭合或断开.

②应用：

日光灯启动器、电熨斗、电饭锅中的自动控温等.

（2）光敏电阻传感器

①原理：

光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，无光照时，光敏电阻阻值很大，流过电路的电流很小.有光照时，光敏电阻的阻值变小，电路中的电流增大.因此，根据电路中电流的大小，可以探知光的强弱.也可以在电路中达到进行自动控制的目的.

②应用：

声光控开关、电脑鼠标器、路灯控制等.

（3）压力传感器

①原理：

电容器的电容随两极板间距离的变化而变化，这样可将压力大小转换为电信号.

②应用

电容式压力传感器：

图4－4－1是测定压力F的电容式传感器，待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化.知道C的变化，就可以知道F的变化情况.

电容式话筒：

图4－4－1

原理：

如图4－4－2所示，Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电.当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是声信号就被话筒转换为电信号输出.

图4－4－2

优点：

保真性好.

例1

　家用电饭锅使用的传感器类型是（　　）

A.温度传感器B.红外传感器

C.声音传感器D.湿度传感器

答案　A

解析　家用电饭锅需要温度自动控制，所以使用了温度传感器，选项A正确.

针对训练1　下列器件不是应用温度传感器的是（　　）

A.电熨斗B.话筒

C.电饭锅D.测温仪

答案　B

二、数字信号及其应用

1.数字信号的特点

（1）抗干扰能力强、容易加密；

（2）便于用计算机处理；

（3）不仅声音，图像和各种其他数据都可以转变成数字信号.因此同一条通信线路可以综合传输声音、图像和各种数据.

2.数字信号的应用

数字信号目前广泛应用于因特网、数字电视和无线电通讯、遥控等领域.

例2

　数字信号比模拟信号具有的优点是（　　）

A.抗干扰能力强B.容易加密

C.便于用计算机处理D.传输简单

答案　ABC

解析　数字信号较模拟信号抗干扰能力强，容易加密、安全，便于计算机处理，但传输比较复杂.

针对训练2　在生活中打电话的电信号是__________信号，而发电报的电信号是________信号.

答案　模拟　数字

传感器及其应用

1.下列说法不正确的是（　　）

A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号

B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断

C.电子秤所使用的测力装置是压力传感器

D.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量

答案　A

解析　话筒将声信号转换为电信号，A错误；控制电熨斗温度的是双金属片温度传感器，B正确；电子秤能够测力是因它安装有压力传感器，C正确；热敏电阻的特点是温度升高时，它的阻值减小，因此它可以将温度这一非电学量转换为电阻这一电学量，D正确.

2.通常当人走向商场或银行的门口时，有的门就会自动打开，是因为门上安装了下列哪种传感器（　　）

A.温度传感器B.压力传感器

C.红外线传感器D.声音传感器

答案　C

解析　人时刻在向四周辐射红外线，当人靠近自动门时，门中安装的红外线传感器会收到信息，控制自动门打开.

信息的记录、处理和传输

3.大量信息的存储和多用户的使用对信息安全提出了严峻的挑战.下列四项中对计算机系统的信息危害最大的是（　　）

A.内存大小B.计算机病毒

C.电脑的存储速度D.电脑的计算速度

答案　B

解析　计算机病毒能够修改、删除计算机内的信息，严重时不能使计算机正常工作，因此对系统的信息危害最大.

4.下列各项与信息记录有关的是（　　）

A.信息的存储量B.信息的提取（读出）

C.存储的可靠性D.信息加密和防病毒

答案　ABCD

解析　信息的存储量、提取、存储的可靠性以及信息的加密和防病毒均与信息记录有关.

（时间：

60分钟）

题组一、传感器及其应用

1.关于传感器的下列说法正确的是（　　）

A.所有传感器都是由半导体材料做成的

B.金属材料也可以制成传感器

C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的

D.以上说法都不正确

答案　B

解析　半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，所以A错误，B正确；传感器不但能感知电压的变化，还能感知力、温度、光、声、化学成分等非电学量，所以C错误.

2.下列关于人体感觉器官的说法正确的是（　　）

A.视觉相当于人的光传感器

B.嗅觉相当于人的温度、气味传感器

C.味觉相当于人的声音传感器

D.听觉相当于人的味传感器

答案　AB

3.用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程.下列属于这类传感器的是（　　）

A.红外线报警器

B.走廊照明灯的声控开关

C.自动洗衣机中的压力传感器

D.电饭煲中控制加热和保温的温控器

答案　A

解析　红外线报警器是利用了光传感器.走廊声控开关应用了声光传感器.自动洗衣机应用了压力传感器.电饭煲中控制加热和保温的是温度传感器.

4.下列关于几种传感器的说法正确的是（　　）

A.双金属温度传感器是用来控制温度的，应用于日光灯启动器

B.光敏电阻传感器是用来控制光照强度的，应用于卧室

C.烟雾传感器，应用于舞台

D.声光传感器是用来控制光和声音的，在楼道有应用

答案　AD

解析　双金属温度传感器利用不同膨胀系数的两金属温度变化后伸长不同来实现对电路的断开、闭合控制的，A正确；卧室中的灯在晚上休息时需要保持熄灭状态，不能用光敏电阻来控制，B错误；舞台上经常释放大量烟雾，不能使用烟雾传感器，C错误；晚上人上、下楼时需要点亮楼道中的灯，此过程可以通过声光传感器来实现，D正确.

5.为解决楼道的照明，在楼道内将一个传感器与电灯控制电路相接，当晚上楼道内有人走动而发出声响时，电灯与电源接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是________信号，经传感器转换后，输出的是________信号.

答案　声光　声、光　电

解析　楼道中的电灯安装的声光控开关，主要构件为声光传感器.它将声、光信号转换为电信号，实现对电路的控制.

题组二、信息的记录、处理和传输

6.下列关于模拟信号与数字信号说法正确的是（　　）

A.模拟信号是机器模仿人的声音的信号

B.数字信号是由阿拉伯数字组成的信号

C.可以在同一条通信线路上综合传输声音、图像等多种模拟信号

D.电报的信号是一种数字信号

答案　D

解析　模拟信号是电信号的振幅随信号变化的信号，A错误；数字信号是由“·”和“－”组成的信号，B错误；数字信号可以在同一条线路上同时传输声音、图像，但模拟信号不能，C错误；电报是使用数字信号传输信息的，D正确.

7.数字电视与模拟电视相比较具有如下优点（　　）

A.高清晰度B.网上浏览

C.收发邮件D.信息处理

答案　ABCD

8.上世纪90年代中期，世界最大的计算机互联网——因特网出现了爆炸式的发展，可见，因特网有许多用途，下列有哪些是可以在互联网上实现的（　　）

A.远程教学

B.为身处世界各地的人召开电视会议

C.远程医疗

D.可以虚拟一个人完全取代你，为你工作和赚钱

答案　ABC

9.如图4－4－3所示，R1是一个热敏电阻，下列说法正确的是（　　）

图4－4－3

A.当R1处温度升高时，电压表示数变大

B.当R1处温度升高时，电压表示数减小

C.当R1处温度降低时，电压表示数没有明显变化

D.当R1处温度降低时，电压表示数减小

答案　AD

解析　温度传感器的原理：

用半导体材料制成，电阻随温度变化明显的热敏电阻.热敏电阻随温度升高电阻值减小，随温度降低电阻值增大.有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻亦可制成传感器，称热电阻、热敏电阻或金属热电阻，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量.

10.唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是（　　）

A.该传感器是根据电流的磁效应进行工作的

B.该传感器是根据电磁感应原理进行工作的

C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变

D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电流

答案　B

解析　当声波使膜片前后振动时，膜片后的线圈就跟着振动，从而使处于永磁体磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号.可见这是利用了电磁感应原理，故只有B正确.

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