21.1 现代顺风耳-电话（导学案）-九年级物理全一册同步备课系列（人教版）【教师版】

21.1现代顺风耳—电话（导学案）【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。【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．②①④③⑤C．①②③⑤④D．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A．烽火狼烟B．驿马快报C．发送电报D．海军旗语【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（）指令信号指令信号发动机A00100发动机B11011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：0010010001。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