初中物理人教版九年级全册第3节 广播、电视和移动通信优质导学案及答案

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1. 了解无线电广播的大致工作过程。
2. 大致了解电视的工作原理。
3. 了解移动电话是怎样工作的。
【学习重点】了解广播、电视和移动电话的工作过程。
【学习难点】广播和电视信号的发射与接收。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 无线电广播信号的发射与接收
（1）无线电广播信号的发射由广播电台完成。话筒把播音员的声音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线产生电磁波发射到空中。
（2）无线电广播信号的接收由收音机完成。
2. 电视信号的发射与接收
（1）摄像机把图像信号变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中。
（2）电视机的接收天线把高频信号接收通过电视机把信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。
3. 移动电话是靠电磁波来传递声音信息的；移动电话既是发射台又是接收台。实现移动电话跟其他用户通话的转化是靠基地台完成的。
【合作探究】
探究一、无线电广播信号的发射和接收
【想想做做】打开一台多波段收音机，播放广播节目，那么广播信号是如何发射，收音机又是如何接收广播信号的呢？
【分析】我们收听到的广播信号是由广播电台发射后再被我们收音机接收的，这主要分为两个过程：信号的发射和信号的接收。
1. 信号的发射——广播电台完成
主要由三部分组成：话筒、调制器、天线。
无线电广播信号的发射由广播电台完成。话筒把播音员的声音信号转换成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电流上，再通过天线产生电磁波发射到空中。
2. 信号的接收——收音机完成
（1）选台：为接收在空间传播的无线电波，收音机使用天线进行接收。但由于天线没有选择性，能接收传播过来的所有电磁波，如把天线接收的电磁波全部变成声音，那只是一片嘈杂声，什么也听不清。利用收音机的“调谐器”，可以选出我们需要的某一频率的电磁波，这一过程叫做选台（调谐）。
（2）解调：由调谐器选出的信号含有高频电流成分，需要通过“解调器”将其滤去，把音频信号留下。
（3）放大：把音频信号放大后送到扬声器里，这一过程叫做放大。
（4）扬声器把音频信号转换为声音信号。
3. 归纳
（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；
（4）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。
4. 扩展性实验 ——电磁波的发射与接收
电磁波的发射与接收可以用下列数字化实验设备来直观地显现。
如图所示，电磁波发射器可以发射不同频率的电磁波，接收器接收到电磁波信号后，通过传感器、采集器将电磁波信号输入到计算机，我们就可以在计算机屏幕上观察到电磁波信号。
连接好装置，把发射器置于载波挡，转动发射器上的旋钮，改变发射器发出的电磁波的频率，观察信号的变化；再把发射器置于调制挡，观察调制后的波形。
【例题1】转动收音机调谐器的旋钮是为了（ A ）
A. 选定某一频率的电台信号 B. 调节收音机的音量
C. 把音频信号转换成声音 D. 把声音信号从高频调制信号中检出来
A．空气 B．电磁波 C．超声波 D．次声波
【解析】转动收音机调谐器的旋钮是为了从接收的电磁波中，选出需要的某一频率的电磁波。所以选A。
探究二、电视的发射和接收
【想一想】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，那么图像信号是怎样传递的呢？
【分析】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。
1. 电视信号的发射
摄像机把图像信号变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中。
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。
2. 电视信号的接收
电视机的接收天线把高频信号接收通过电视机把信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。

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。
【例题2】电视用_______传递图像信号和声音信号。声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似。图像信号的发射和接收工作过程：________把图像变成电信号，_______把电信号加载到频率很高的电流上，通过________发射到空中；电视机的接收天线把这样的高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大，由_______把它还原成图像。
【答案】电磁波，摄像机，发射机，发射天线，显示器。
【解析】根据电磁波的知识可知，电磁波被广泛应用于的信息的传递，所以，电视就是用电磁波传递图像信号和声音信号。
根据图像信号的发射和接收工作过程的知识可知，摄像机利用光电转换装置把图像变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电流上，通过发射天线发射到空中。
根据电视机接收的知识可知，电视机的接收天线把这样的高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大，由显示器件把它还原成图像。
探究三、移动电话
【想一想】知道了广播、电视的图像和声音是怎样传过来的后，那么现代生活中广泛应用的移动电话又是如何工作的？
1. 移动电话的工作原理
移动电话是靠空间的电磁波来传递信息的；移动电话既是无线电发射台，也是无线电接收台（发射接收二合一） 。它用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。
2. 移动电话的优点与缺点
（1）优点：移动电话的体积小，使用方便，使用半径大，不需电话线。
（2）缺点：只能在携带信号的电磁波能够辐射到的区域内才能够进行通话，受区域限制。
3. 基地台
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转接。这种固定的电台叫做基地台，跟电话交换机相连。城市中高大建筑物上常常可以看到移动通信基地台的天线。
4. 移动电话通话过程
手机和座机借助基地台进行通话；手机和手机通过基地台进行通话。
5. 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范围内。

6. 音频、视频、射频和频道
（1）音频信号
由声音转换成的电信号，它的频率跟声音的频率相同，在几十赫到几千赫之间，叫音频信号。
（2）视频信号
由图像转换成的电信号，它的频率在几赫到几兆赫之间，叫做视频信号。
（3）射频电流
音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力都很差，需要把它们加载到频率更高的电流上，产生电磁波发射到天空中，这种电流叫做射频电流。

观看数字光碟DCD时不需要把信号发射到天空，可以直接把音频信号和视频信输给电视机，这时就要分别把DCD机送来的音频、视频信号接到电视机上标着A、V字母的插口上。
（4）频道
不同的电视台使用不同的射频范围进行广播，以免互相干扰；这一个个不同的频率范围就叫做频道。
【例题3】关于移动电话，下列说法中正确的是（ C ）
A．移动电话与固定电话的工作原理完全一样
B．移动电话只能作为接收机使用
C．移动电话既是发射机，又是接收机
D．移动电话发出的信号不能在真空中传播
【解析】移动电话与固定电话的工作原理基本一样，只是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。移动电话机既是无线电发射台又是无线电接收台接收。故选C。
【精讲点拨】
1. 无线电广播信号的发射是用高频电磁波作为载体。发射过程是：声音→话筒→电信号→调制器→高频电磁波→发射。接收过程是：接收→调谐器→选出特定频率信号→取出音频信号→扬声器→声音。
2. 电视的声音信号的发射和接收跟无线电广播信号的工作过程相似，是靠电磁波工作的。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流上，通过发射天线发射到空中。电视机的接收天线把这样的高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大，由显示器把它还原成图像。
3. 移动电话：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，移动电话实际上是一个小型无线电发射台和无线电接收台的组合。
【归纳整理】
第3节 广播、电视和移动通信
一、无线电广播信号的发射和接收
二、电视的发射和接收
三、移动电话
1. 工作原理：移动电话既是无线电发射台，也是无线电接收台。
2. 基地台：固定的无线电台，转接移动电话之间的通话。
3. 无绳电话：无绳电话的座机和手机通过无线电波来沟通。
【课堂练习】
1．在广播电台，话筒把播音员的_____信号转换成_____信号，然后用_______把音频信号加载到高频_______上，再通过_______发射到空中去．
【答案】声音，电，调制器，电磁波，天线。
【详解】在无线电广播中，人们先将声音信号转变为电信号，然后用调制器把这些信号由高频振荡的电磁波，再通过天线向周围空间传播．所以，在广播电台，话筒把播音员的声音信号转换成电信号，然后通过调制器把电信号加载到高频电磁波上，再通过天线把载有音频电信号的电磁波发射出去．
2．如图所示，请在图中无线电广播的接收过程图的空格中填入恰当的器材和元件名称。

【答案】见右图。
【详解】发射：话筒把声音信号转换成音频电信号；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．
接收：天线接收电磁波；调谐器选出某一频率的电磁波；从高频电磁波通过检波器取出音频电信号，放大后送到扬声器；扬声器把音频电信号转换成声音．
3．电视用电磁波传递______信号和______信号。摄像机把图像变成______，发射机把电信号加载到频率很高的电磁波上，通过_________发射到空中；电视机接收并把这样的高频信号取出来并放大，由________把它还原成______ 。
【答案】图像，声音，电信号，发射天线，显像管，图像。
【详解】电视是用电磁波传递图像信号和声音信号的。
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。
电视机把接收到的高频信号取出来并加以放大，再传输给显像管，由显像管把它还原成图像。
4．车载GPS导航仪是通过与导航卫星互相传递信息，确定汽车的准确位置，并在电子地图上显示出来（如图），为汽车驾驶员导航。下列说法正确的是（ ）
A．导航仪与导航卫星是通过电磁波传递信息
B．导航仪上的移动电话是通过电流传递信息
C．导航卫星发射的电磁波不能在真空中传播
D．导航卫星发射的电磁波比光的传播速度慢
【答案】A。
【详解】车载GPS 导航仪是通过与导航卫星互相传递信息，确定汽车的准确位置，并在电子地图上显示出来，为汽车驾驶员导航。 导航仪与导航卫星是通过电磁波传递信息。所以选A.
5. 随着5G预商用的时间议程日益临近，各大运营商纷纷布局5G网络，抢滩应用市场，5G手机是通过_______来传递信息；其在真空中传播速度是______m/s。如图所示，是表示音频、视频和射频三种信号的波形示意图，其中频率最低的是______信号。
【答案】电磁波，3.0×108，音频。
【详解】5G手机是通过电磁波来传递信息的。
电磁波在真空中传播速度与光速相等，即3.0×108 m/s。
频率是指物体在1s内振动的次数，即是描述振动快慢的物理量，由图可知，在相同时间里，音频信号振动次数最少，即频率最低的是音频信号。
6. 关于广播、电视、移动电话的信息发射和接收过程，下列说法错误的是
A．它们都是靠电磁波传递信息的
B．在发射时，它们都要把电信号加载到高频电磁波上
C．它们都只有接收功能，没有发射功能
D．移动电话既有接收功能，又有发射功能
【答案】C
【详解】A．由于电磁波可以在真空中传播，所以生活中的广播、电视、移动电话都是靠电磁波传递信息的，故A正确，不符合题意；
B．在发射时，音频信号和视频信号都是不能直接发射的，故都需要将这些信号通过调制器加载在高频电磁波上才能发射，故B正确，不符合题意；
C．无线广播、电视、移动电话既有接收功能，又有发射功能，信息的发射和接收过程是相类似的，故C错误，符合题意；
D．对于移动电话，既可以发射信号，又可以接收信号，故既是电磁波的发射台，又是电磁波的接收台，故D正确，不符合题意．
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？