九年级物理第21章信息的传递教案新版新人教版 2.docx

1、九年级物理第21章信息的传递教案新版新人教版 2第二十一章信息的传递第1节现代顺风耳电话导入一:问题导入你知道这是什么吗?你见过吗?玩过吗?过渡语电话是现代生活中的重要通讯工具,它为什么能传声呢?这节课我们就学习有关这方面的知识,了解电话是怎样工作的,电流起到了什么作用.导入二:情景导入播放视频“烽火戏诸侯”.请你说说古代人是如何传递信息的?回答:烽火、驿站、书信.过渡语我们已经了解了古代传递信息的一些方法.你能说说近现代的通信方法吗?在这一节课里,我们将一起来学习这方面的问题.一、电流把信息传到远方思路一1.信息传递的历史人类活动离不开信息的交流与传递,信息传递的变革推动了生产力的巨大发展,

2、促进了人类文明的进程.请同学们说说人类经历了哪些信息和信息传递活动?总结:信息和信息传递活动经历了五次巨大的变革.语言的诞生、文字的诞生、印刷术的诞生、电磁波的应用、计算机技术的应用等.2.电流把信息传到远方近现代信息的传递很大一部分还是依靠电话.你知道电话是谁发明的吗?它主要是由哪些部分组成的呢?回答:最早的电话是由贝尔发明的.电话机主要是由话筒、听筒和拨号器等几部分组成.展示电话机图片.电话是如何把信息传递到远方的?阅读课本“电流把信息传到远方”,思考下列问题:问题1:老式电话的话筒由哪些部分组成?它是如何把声音信号转化成变化的电流的?回答1:老式电话的话筒是由金属盒、膜片和炭粒组成.当对

3、着话筒讲话时,膜片时紧时松地压迫炭粒,它们的电阻随之变化,流过炭粒的电流就会相应改变,于是形成了随声音变化的电流信号.问题2:听筒由哪些部分组成?它的工作原理是怎样的?回答2:听筒利用了磁场对电流的作用的原理.它主要是由电磁铁和薄铁膜片组成,当随声音振动而强弱变化的电流流过电磁铁时,电磁铁的磁性强弱也随之变化,它对薄铁膜片的吸引力也在发生变化,使得薄铁膜片振动发声.投影电话的话筒和听筒结构图片:教师总结:话筒的工作原理:声波振动振动膜振动炭粒忽松忽紧电阻忽大忽小电流忽弱忽强.听筒的工作原理:电流忽强忽弱磁性忽强忽弱振动膜受忽大忽小的磁力而振动还原成声音.过渡语最初的电话并没有拨号盘,所有的通话

4、都是通过接线员进行,由接线员将通话人接上正确的线路.如果很多人同时打电话,接线员忙不过来怎么办?思路二1.电话是1876年贝尔发明的,美国人.2.如何通过电流把信息传到远方呢?通过电话,电流把信息传到远方.电话由话筒和听筒组成.(1)话筒的作用:把声音信息转变为电流;(2)听筒的作用:把电流信息转变为声音.3.老式电话的基本构造(1)话筒:由金属盒、炭粒、膜片构成.原理:当人对着话筒讲话时,膜片时紧时松地压迫炭粒,它们的电阻随之发生改变,流过炭粒的电流也会相应地改变,于是形成了随声音变化的电流.原理的本质在于改变话筒中电阻的大小.(2)听筒:电磁铁、薄铁片(膜片).原理:当电路中忽强忽弱的电流

5、通过听筒里的线圈时,由于电流不断变化,电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振动起来,听筒薄铁片的振动情形跟话筒振动膜的振动情形是一样的,这样就听到与话筒前的讲话相同的声音.知识拓展贝尔和沃森特正在进行模型的最后设计和改进,最后测试的时刻到了,沃森特在紧闭门窗的另一房间把耳朵贴在音箱上准备接听,贝尔在最后操作时不小心把硫酸溅到自己腿上,他疼痛地叫了起来:“沃森特先生,快来帮我啊!”没想到,这句话通过他实验室中的电话传到了在另一个房间工作的沃森特先生的耳朵里.这句极普通的话,成为人类第一句通过电话传送的声音而记入史册.二、电话交换机电话刚问世时,一部电话机

6、要与多少部电话通话,就要有多少对电话线与外部相连,话机太多时很难做到与每部电话都单独连线.想想议议: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?学生用笔代替导线画出连接方法.数出需要电线的数量.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都可以相互通话?学生尝试在图中画出方法.把所有的电话都接到虚线框内,在虚线框内转接,实现两两间通话,这样可以省电话线.虚线框内的就是电话交换机,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.下图是电话交换机工作示意图,你能说出

7、它是如何工作的吗?学生观察图片讨论,分析得出:甲组中的某一电话拨打乙组中的电话,左侧的电话交换机先接通右侧的电话交换机,右侧的交换机再接通所需的电话.“占线”现象:甲、乙两组间电话是通过两个电话交换机接通的,两电话交换机间的线路数量是有限的,如果两交换机间有太多的用户要打电话,它们间的电话线不够用,就会出现占线现象.阅读课本电话交换机的发展历程,大致了解电话交换机的发展历史.知识拓展占线时对方话机并不一定在使用,但连接两台交换机之间的连线一定在使用,这种现象长途时比较常见.过渡语电话信号最初是模拟信号,但是存在难以克服的缺点.比如在长距离传输和多次加工、放大的过程中,信号会丢失一部分信息,表现

8、为声音、图像的失真,严重时会使通信中断,那么怎样解决这个问题呢?三、模拟通信和数字通信1.模拟信号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.利用模拟信号的通信方式叫做模拟通信.你能说出生活中一些模拟通信的例子吗?学生讨论,了解模拟通信,生活中模拟通信的有收音机、电视等信号传输.2.数字信号数字信号是利用数字、符号的组合来表示的信号.你能利用符号来表示信号吗?例如,把一句话转化成数字信号.学生讨论,方法是给符号编码.例如利用数字表示字母和音调给信号编码.利用0,1的组合来表示

9、信号.学生活动:在远距离无法听到声音,利用灯泡亮表示“1”,不亮表示“0”.利用“0”“1”不同排列传递信息.学生设计电路:利用此电路来设计信息编码.播放谍战片中有关密码本的汉字电报码,电报码就是给信息进行数字化处理.知识拓展模拟通信:信号占用频道较窄,利用率高.缺点:抗干扰能力弱,耗能多.数字通信:抗干扰能力强,信息处理方便,安全性高.缺点:成本较高、信息利用率低.1.电话的话筒把声音信息转化成变化的电流.利用声音引起膜片振动,压迫炭粒,使电路中的电阻变化,引起电流的变化.2.听筒工作原理:把随声音变化的电流转化成电磁铁磁性的变化,对膜片吸引力大小变化,从而膜片振动发声.3.电话交换机的作用

10、:把不同地区的电话转接到所需电话机.4.模拟通信和数字通信的优缺点.1.下列有关电话机叙述中正确的是 ()A.听筒是将声信号转变成电信号B.话筒是将电信号转变成声信号C.听筒内部是利用电磁铁来工作的D.话筒是利用电磁铁的原理来工作的解析:由电话的结构和原理我们知道,听筒用来接听声音,它将电信号转化成声信号,A错误;话筒将声信号转化为电信号,B错误;听筒内有电磁铁,利用电磁铁可以产生随电流信号变化的磁场,从而产生相应变化的声音,C正确;话筒内没有电磁铁,D错误.故选C.2.下面是几位同学关于电话的几种说法,你认为正确的是 ()A.电话能将声音沿着导线传至对方B.电话是通过导线将携带信息的电流传给

11、对方的C.话筒中变化的电流使膜片在磁场中振动,发出声音D.听筒中把声音变成变化的电流解析:电话机是由话筒和听筒组成的,话筒把变化的声音转化成电流,声音使话筒中炭粒的松紧发生变化,使其电阻变化,通过话筒的电流发生改变,A,C错误,B正确;变化的电流经导线传输到对方的听筒,听筒内安装有电磁铁,传来变化的电流使电磁铁磁性发生改变,对铁片的吸引力发生改变,引起铁片的振动发声,听筒把电流转化成变化的声音,D错误.故选B.3.下面说法中正确的是 ()A.平常我们打电话可通过直接拨号接通所要联系的对方的电话,并不需要交换机进行转接B.数字通信是一种现代的通信方式,以前没有出现过C.现代电话在使用的过程中既运

12、用到数字通信,也运用到模拟通信D.数字通信在抗干扰方面没有模拟信号强解析:交换机使电话间的连接线大大减少,现在电话间传输信号都要经过交换机,A错误;数字信号是用不同符号的不同组合来表示的信号,例如古代的烽火就可以认为是一种数字信号,有烟表示有入侵,无烟表示安全,B错误;现代电话既有模拟信号,也有数字信号,C正确;现代计算机技术利用“0,1”的组合来表示信息.通常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,D错误.故选C.4.(2015安徽中考)如图为动圈式话筒的构造示意图.对着话筒说话时,声音使膜片振动,带动线圈在磁场中振动,把线圈两端的导线接入扩音机,就能通过扬声器听到说话

13、的声音.这种话筒应用的原理是.解析:线圈在磁场中的振动,实际上是线圈在做切割磁感线运动,从而产生感应电流,这种话筒应用的原理是电磁感应现象.【答案】电磁感应现象1.电流把信息传到远方(1)话筒的作用:把声音信息转变为电流;(2)听筒的作用:把电流信息转变为声音.2.电话交换机3.模拟通信和数字通信(1)模拟信号:在话筒将声音转换成信号电流时,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.(2)数字信号:用不同符号的不同组合表示的信号.一、教材作业【必做题】教材第149页动手动脑学物理的1,2题.【选做题】教材第149页动手动脑学物理的3题.第2节电磁波的海洋导入一:问题导

14、入问题1:电话有固定电话,还有手机,手机是通过什么实现自由通话的?问题2:我们收看电视、收听广播时又是如何接收到电视、广播信号的?过渡语它们的一个共同特点是没有使用通信导线,信号都是通过电磁波传播的,今天我们就学习一下有关电磁波这方面的知识,电磁波的海洋.导入二:情景导入展示利用电磁波工作的用电器的图片.同学们知道这些用电器是靠什么来工作的吗?收音机里的声音是电磁波传递来的.电视机里的声音和图像也是电磁波传递来的.手机也是靠电磁波来传递信息的.微波炉是利用电磁波来加热食品的家用电器.过渡语电磁波既可以传递信息又可以加热食品.平常我们见到的各种天线有的可以发射电磁波,有的可以接收电磁波.那么电磁

15、波是如何产生的呢?这节课我们就来学习有关电磁波的知识.一、电磁波是怎样产生的思路一1.电磁波看不见、摸不到,我们如何研究它呢?2.下面我们制造一下电磁波,大家感受一下.【实验】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,取一节干电池和一段导线,拿到收音机附近,先将导线的一端与电池的正极相连,再将导线的另一端与和电池负极连接的锉刀相摩擦,使它们时断时续地接触,从收音机里能听到什么?【现象】在收音机里听到“喀喀”的杂音.【分析】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.3.

16、用水波类比电磁波的产生:视频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.视频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.【结论】电磁波虽然看不见、摸不到,但它确实是存在的,它能为我们传递信息.知识拓展“电磁污染”是指各类用电器,比如电脑、手机、微波炉、电磁炉、冰箱、空调、电视机、音响、电热毯等在工作过程中,发射出功率相对较小的电磁波,可能会带来不同程度的电磁辐射污染

17、,影响人体健康.过渡语电磁波看不见、摸不到,怎样知道它是如何传播的?思路二师:首先,我们观察一个演示实验.发生了什么现象?生:电流通断瞬间,正常的电视节目出现异常现象,比如雪花变多,不清晰.师:为什么会产生这样的现象呢?生:是电流干扰.师:其实是导体电流发生变化时激发了电磁波.电磁波对传播节目的信号产生干扰造成的.知识拓展环保专家认为,人体长时间处在电磁辐射下,容易产生失眠、嗜睡等神经功能紊乱症状,还可能伴有白细胞减少、视力下降、心电图改变、免疫力差等症状.一般在高压变电站、电台、电视台、雷达站和发射塔等机构工作的人员,经常使用各种电器的人员,孕妇、儿童、老人和伤病员以及长时间使用手机的人较易

18、遭到电磁辐射污染.过渡语我们知道,声不可以在真空中传播,那么电磁波可以吗?有什么现象能证明?二、电磁波是怎样传播的1.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?【实验1】把手机放在塑料袋里,再放入水中,拨打电话,观察手机能否收到信号.实验说明:电磁波在液体中能够传播.【实验2】把手机放在密闭的木制盒子里,拨打手机,观察手机能否收到信号.实验说明:电磁波在固体中能传播.【实验3】把手机放在真空罩中,拨打手机,观察手机能否收到信号. 实验说明:电磁波在真空中能够传播.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.2.波长、频率与波

19、速(1)波长()相邻两个波峰(或波谷)间的距离是一定的,这个距离叫波长.(2)频率波在1秒内出现的波峰数(或波谷数)叫做频率(f).(3)波速电磁波的传播速度.真空中电磁波的波速为c.单位:电磁波频率的国际单位是赫兹(Hz),常用单位有千赫(kHz)和兆赫(MHz).应用:计算某频率的波长.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百兆赫的那一部分,叫做无线电波.知识拓展雷达是利用无线电波测定物体位置的设备.电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射,雷达就是利用电磁波的这个特性工作的.波长越短的电磁波,传播的直线性越好,反射性能越强,因此雷达用的是微波.利用雷

20、达可以探测飞机、舰艇、导弹等军事目标,还可以用来为飞机、船只导航.“隐形飞机”是一种先进的军用飞机,可以防止雷达发现.隐形飞机用的主要是吸波材料,它的功能是通过吸收、散射等多种方式,使材料表面的电磁波能量转换成其他形式的能量,从而减少飞机对电磁波的反射,使雷达很难发现它.1.电磁波是怎样产生的电磁波是由变化的电流产生的.2.电磁波是怎样传播的电磁波的传播不需要介质,在真空中也能传播.3.电磁波的应用(1)微波炉.(2)雷达.1.如图所示,A为信号源,B为接收器,A,B间有一真空区域,当信号源分别发射出次声波、无线电波、可见光和紫外线信号时,接收器不能接收到的信号是 () A.次声波B.无线电波

21、C.可见光 D.紫外线解析:由于A和B之间有一真空区域,声音的传播需要介质,声波不能在真空中传播,所以接收器不能接收到的信号是次声波,A正确.电磁波的传播不需要介质,可以在真空中传播.无线电波、可见光、紫外线都是电磁波,它们都能被接收器接收到,B,C,D错误.故选A.2.下列有关电磁波的说法中正确的是 ()A.电磁波的传播需要介质B.电磁波是沿某一特定的方向在空间向远处传播的C.在月球上宇航员面对面交谈听不见,而是靠无线电话来交谈D.水波、声波是一种自然现象,而电磁波是一种人为制造的现象解析:电磁波与水波、声波的传播相似,导体中电流迅速变化会在空间激起电磁波,并向四周传播.月球上没有空气,声音

22、无法传播,而电磁波可以在真空中传播,也就是说它的传播不需要介质,所以A,B,D错误,C正确.故选C.3.有一种“隐形飞机”,可以有效避开雷达的探测,秘密之一在于它的表面有一层特殊材料,这种材料能够(填“增强”或“减弱”)对电磁波的吸收作用;秘密之二在于它的表面制成特殊形状,这种形状能够(填“增强”或“减弱”)对电磁波的反射.解析:电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射,雷达就是利用电磁波的这个特性工作的.要有效避开雷达的探测,就要设法减弱对电磁波的反射.【答案】增强减弱1.电磁波的传播2.波长、波速、频率、周期之间的关系3.电磁波的应用及危害一、教材作业【必做题】教材第153页动手

23、动脑学物理的1,2题.【选做题】教材第153页动手动脑学物理的3题.第3节广播、电视和移动通信导入一:情景导入电磁波是传递信号的载体.课前大家已经查阅了很多资料,那么,广播、电视的图像和声音是依靠什么传过来的呢?就像信鸽传书一样,广播、电视的图像和声音是以电磁波为载体,依靠电磁波传过来的.过渡语那广播、电视的图像和声音是怎样传过来的呢?这节课我们就来学习有关广播、电视和移动通信的知识.导入二:问题导入问题1:电磁波是如何产生的?回答1:当导体中有迅速变化的电流时,会向周围空间发射电磁波.问题2:电磁波在真空中的传播速度是多少?回答2:电磁波在真空中的传播速度是3108ms.教师:同学们回答得很

24、好!我们已经知道c=f,由于电磁波的频率和波长可以各不相同,所以用途也不同.电磁波可以用来进行无线电通信,其中与我们日常生活紧密相关的就是无线电广播、电视和移动电话.有了无线电广播和电视,就把我国古代传说中的“千里眼”“顺风耳”的神话变成了现实.有了移动电话使通讯更加方便.问题3:那么怎样利用电磁波来传递声音和图像信号呢?我们先回顾一下古代、近现代人们是如何传递信息的?回答3:古代战争时,人们利用烽火台,白天用烟、夜晚用火来传递信息.人们还用鸽子传递信件等传递信息.近现代人们还常通过马、火车、飞机等交通工具邮寄信件来传递信息.传递信息要有像烟、鸽子、马、火车、飞机等这些工具.也就是说,传递信息

25、要有载体.问题4:那么无线电通信的载体是什么?回答4:是电磁波.过渡语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.这节课我们一起来研究学习电磁波是怎样传递信息的.一、无线电广播信号的发射和接收思路一展示一台多波段收音机,播放广播节目,说说你观察的内容.它的作用是什么?学生观察,说出观察结果.上面标有不同的频率,有调谐旋钮,有音量开关等.利用收音机可以接收一定频率范围内的广播信号.那么广播电台是如何发射信号,收音机是如何接收信号的呢?阅读课本无线电广播信号的发射和接收,思考下列问题:问题1:无线电信号是从哪里发射的?回答1:通常收到的广播信号是由广播电台发

26、射,再被收音机接收.问题2:声音信号是如何发射到空中的?回答2:首先用话筒把声音信号转换成音频电信号,然后由载波发生器产生高频电磁波,通过调制器把音频电信号加载到高频电磁波上,最后通过天线把载有音频电信号的电磁波发射出去.问题3:信号是如何接收的?收音机接收到信号是如何变成声音的?回答3:收音机的天线接收到电磁波,利用调谐器选出我们所需频率的电磁波,然后从高频信号中取出音频信号,放大后送到扬声器,最后利用扬声器把电信号转化成声音.分析总结:无线电广播主要是由信号发射和信号接收两部分组成.我们可以把广播信号类比成信件的书写、传递和接收.利用话筒把声音信号转化成电信号与写信相似;高频振荡电流相当于

27、邮差;调制器的调制就是把信件交给邮差,天线相当于驿站;选台相当于信件的分拣;解调就是把信件从邮差身上解下来;扬声器就是阅读信件了.知识拓展由于天线可以接收很多频率的电磁波,如果把它们都转变成声音,那将是一片嘈杂声,什么也听不清楚.所以要再利用收音机调谐器选出我们所需的某一频率的电磁波.如果把调谐器选出来的频率很高的电信号直接送到耳机,不能使耳机发出声音.所以还需要从高频电信号中取出音频信号,放大后,送到扬声器里,扬声器把音频电信号转换成声音.这样我们就听到收音机里的节目了.过渡语我们现在已经知道了无线电广播信号的发射和接收过程,那电视信号的发射和接收过程又是怎样的呢?思路二1.无线电广播(1)

28、信号的发射话筒把声音信号转换成音频信号.载波发生器产生高频电磁波,通过调制器把音频电信号加载到高频电磁波上.通过天线把载有音频电信号的电磁波发射出去.(2)信号的接收利用天线接收电磁波.利用收音机调谐器选出我们所需的某一频率的电磁波.从高频电信号中取出音频信号,放大后,送到扬声器里.扬声器把音频电信号转换成声音.知识拓展1.音频信号就相当于写信的人把信写好;2.高频振荡电流就相当于能够运载信件的信鸽、马、火车、飞机等交通工具;3.调制器的调制过程就相当于把信件装在了信鸽、马、火车、飞机等交通工具上.过渡语电视与无线电广播相比有什么不同?电视声音的传递与无线电广播是一样的,那么图像的传递是怎样的

29、呢?二、电视信号的发射和接收展示电视机,给电视机接上天线,利用电视机播放某一电视台的节目.阅读课本有关电视信号的发射和接收内容,思考下列问题:问题1:电视信号中图像和声音信号是如何发射的?回答1:电视信号包括了声音和图像信号,声音信号的产生、发射、接收与无线电广播的工作过程相似.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,通过发射天线发射到空中.问题2:电视信号中图像和声音信号是如何接收的?回答2:电视机天线把高频信号接收下来,通过电视机把图像和声音信号取出来放大,由显示器显示图像,喇叭发出声音.这样,我们就能看到声形并茂的电视了.知识拓展数字电视是数字信号的电视系统或电视

30、设备.其传输过程是:由电视台送出的图像及声音信号,经数字压缩和数字调制后,形成数字电视信号,经过卫星、地面无线电广播或有线电缆等方式传送,由数字电视接收后,通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音.因为全过程均采用数字技术处理,因此信号损失小,接收效果好.过渡语知道了广播、电视的图像和声音是怎样传过来的后,大家现在可能已经想到移动电话是如何工作的了吧?三、移动电话利用移动电话拨打另一电话.移动电话是如何把信号传递给另一部电话的?学生思考,得出结论:移动电话是靠电磁波把信号传递给另一部电话的.阅读课本有关移动电话的内容,思考下列问题:问题1:移动电话是如何把信号发射出去的?又是如何

31、接收到对方电话的信号的?回答1:移动电话既是信号发射台又是信号接收台.移动电话相当于是无线电台,它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中,同时它又捕捉空中的电磁波,使用户接收到通话方传来的信息.问题2:移动电话既是一个信号发射台又是信号接收台,为什么广播电视塔要建那么高大,而移动电话只要这么一点大呢?回答2: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,它跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台(即基地台)转接来达到通话的目的.问题3:在我们家中曾经使用过一种可以移动的无绳电话,它是如何工作的呢?回答3:无绳电话的主机和手机上各有一个天线,它们是通过电磁波来工作的,主机接在