【核心素养】人教版初中物理九年级全册 第二十一章 《信息的传递》(单元复习)课件
展开七个概念:模拟信号、模拟通信、数字信号、数字通信、 频率、波长、波速三个作用:话筒的作用、听筒的作用、电话交换机的作用一种电波:电磁波一个关系:波长、波速和频率的关系两个过程:无线电广播的工作过程、电视广播的工作过程四种通信:微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信
电流把信息传到远方电话 电话交换机
电磁波的产生(演示实验:变化的电流产生电磁波)
微波通信、卫星通信光纤通信、网络通信
电磁波的传播;电磁波的速度;电磁波的频率
无线电广播、电视信号的发射和接收 移动电话
①动画讲解——《电磁波》②动画讲解——《无线电广播信号的发射和接收》③动画讲解——《越来越宽的信息之路》
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
第1节 现代顺风耳-电话
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。
01电流把信息传到远方
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
(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,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______的,对方的话筒与自己的听筒是______的。
1. 电话交换机的作用采用电话交换机,可以减少线路数量,提高线路的利用率,每部电话与交换机相连就可以实现任意两部之间的通话。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)如果在两台交换机之间连上若干电话线,这样两个不同交换机的用户就能互相通话。
3. 电话交换机的发展人工电话交换机 自动电话交换机 自动电话交换机
4. 电话“占线”的原因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。
03模拟通信和数字通信
(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_____信号,使用模拟信号的通信方式叫做______通信。
(2)模拟信号的特点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. 数字通信(1)用不同符号的不同组合表示的信号叫_______,这种通信方式叫数字通信。(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。
数字信号只包含两种不同的状态,形式简单,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。
【例题1】众所周知,知己知彼,百战不殆。战争时期,及时获取敌方准确、有效的情报信息很可能决定一场战争胜败。信息传播工具如:电报、电话等的使用无疑发挥着重要的作用。我国近代历史上更是涌现出诸多可歌可泣、爱国护国的共产党员,谍报工作者的英雄事迹,值得千古流传。下列说法错误的是( )A.电话话筒和听筒的工作原理不同B.听筒是利用磁场对通电导体有力的作用原理工作的C.电报,电话是利用电磁波传递信息的D.和平年代,各国家的长治久安也需要相关情报信息的获取
【例题2】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
【例题3】现代通信利用数字信号进行传输和处理,而不用模拟信号,究其原因,下列说法中正确的是( )①模拟信号传输不方便 ;②模拟信号容易丢失信息; ③模拟信号容易失真; ④模拟信号保密性差。A.①③④ B.②③④C.①②③ D.①②④
【例题4】如图所示,其中不是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
1. 电磁波是怎样产生的2. 电磁波是怎样传播的
①电磁波的产生:导线中电流的迅速变化 会在空间激起(产生)电磁波.②电磁波传递信息:可以给我们传递各种信息.①传播速度:电磁波在真空中可以传播。速度为 c =3×108m/s,与光在真空中的传播速度相同.②单位:赫兹(Hz)。常用单位还有kHz、MHz.③电磁波家族:无线电波、红外线、可见光、 紫外线、X射线、 γ射线等。④无线电波:用于广播、电视和移动电话的 是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分.无线电波、红外线、微波、紫外线、X射线、γ射线等.
01电磁波是怎样产生的
1. 电磁波的产生与水波、声波的形成相似,导线中_____的迅速变化会在空间激起(产生) 电磁波。2. 电磁波传递信息广播电台、电视台以及移动电话靠复杂的电子线路来产生迅速变化的电流,发出电磁波。虽然电磁波看不见、摸不到,但它确实可以给我们传递各种信息。
02电磁波是怎样传播的
1. 波长、频率、波速(1)波长 在一列波的传播中,凸起的最高处叫做波峰;凹下的最低处叫做波谷。邻近两个波峰(或波谷)之间的距离叫做_______,用 λ 表示。单位:米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)等。
(2)频率波在1秒内传播波长的个数叫做波的______,用字母 f 表示。 单位:赫兹(Hz)、千赫(kHz)、 兆赫(MHz)(3)波速用来描述波传播快慢的物理量叫做_____,用字母v表示。单位:米/秒(m/s)(4)波长、频率与波速间的关系 波速=________ v= λf
2. 电磁波的传播电磁波的传播不需要介质,电磁波能够在真空中传播.3. 描述电磁波的物理量(1)电磁波的波速(电磁波波速不变)真空中电磁波的波速为c,其数值大约为30万千米每秒(等于光速)。c =____________________________(2)电磁波的频率电磁波频率的单位是赫兹(Hz)。因为通常电磁波的频率都很高,所以常用的单位还有千赫(kHz)和兆赫(MHz)。
2.99792458×108 m/s=3.0×108 m/s
(1)电磁波家族电磁波有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、 γ射线等。各种光和射线都是波长不同的电磁波。
4. 电磁波家族及电磁波的应用
(2)无线电波:电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分。波长从几毫米到几千米,通常把无线电波分成几个波段:长波、中波、短波、微波等。
(3)电磁波的应用①无线电波:用于广播、电视和移动电话。②红外线:家电的遥控器。③微波:可用来加热食品。④紫外线:可用来灭菌、验钞。⑤X射线:医学上用来做透视检查。⑥γ射线:可用来金属探伤。
【例题1】北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设运行的全球卫星导航系统,为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位导航。卫星导航利用的媒介是( ) A.超声波B.电磁波 C.电流D.次声波
【例题2】在无线电通信过程中,下述说法正确的是( )A.电磁波的波速等于波长乘频率B.电磁波的传播速度一定等于3×108 m/sC.电磁波的波长跟它的频率成正比D.无线电广播用的电磁波是长波和微波
【例题3】天问一号于2021年5月在火星着地,火星车次表层探测雷达使用电磁波可以探测火星土壤的地下分层和厚度。包含两个通道,低频通道(15×106Hz~95×106Hz)可以穿透10-100m的深度;高频通道(0.45×109Hz~2.15×109Hz)可以穿透3-10m的深度,图是电磁波家族,下列选项正确的是( )A.低频通道的电磁波在真空中传播速度是340m/sB.低频通道的电磁波波长比高频通道电磁波波长长C.低频通道的电磁波在真空中的波速比高频通道电磁波慢D.高频通道电磁波是X射线
【例题4】CT根据所采用的射线不同可分为X射线CT(X-CT)以及γ射线CT(γ-CT)两种,其应用到的X射线或γ射线都是电磁波,图为电磁波家族。①X射线在真空中传播的速度为cX,γ射线在真空中传播的速度为cγ,则cX______ cγ(选填“>”、“=”或“<”);②在真空中,γ射线的波长要比X射线的波长要 _____(选填“长”或“短”)。
1. 无线电广播信号的发射和接收2. 电视的发射和接收3. 移动电话
第3节 广播、电视和移动通信
发射:话筒→调制器→发射天线.接收:接收天线→选台和解调→扬声器.图像发射:摄像机→发射机→发射天线.图像接收:接收天线→接收机→显示器.移动电话:既是无线电发射台又是接收台.
广播、电视、移动电话信号传递的异同
01无线电广播信号的发射和接收
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。
1. 信号的发射——广播电台完成
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___________,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“_______”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。
1. 电视信号的发射 摄像机把图像信号变成______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。
1. 移动电话的工作原理移动电话是靠空间的_______来传递信息的。移动电话既是无线电发射台,也是无线电______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. 基地台移动电话的体积小,发射功率小;天线简单,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。
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的范围内。
(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。
4. 音频、视频、射频和频道
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1】关于广播、电视、移动电话的信号发射和接收过程,下列说法中错误的是( )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流上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
【例题2】无线广播电台和电视台都是利用电磁波传播信号的,关于它们的不同之处,下列说法中正确的是( )A.广播电台发射电磁波需要发射天线,而电视台发射电磁波不需要发射天线B.广播电台发射电磁波只带有声音信号,而电视台发射电磁波既带有声音信号,又带有图像信号C.广播电台发射电磁波比电视台发射电磁波的传播速度小D.广播电台发射电磁波比电视台发射电磁波的频率大
【例题3】由声音转换成的电信号,它的频率与声音的频率相同,大约在几十赫到几千赫之间,叫做音频信号;由图象转换成的电信号,它的频率在几赫到几兆赫之间,叫做视频信号。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。如图所示,是三种信号的波形图,则表示音频信号的是 ________,表示射频信号的是________。
1. 微波通信 2. 卫星通信3. 光纤通信 4. 网络通信
第4节 越来越宽的信息之路
①微波:波长10m~1mm间,频率30MHz~3×105MHz间.②利用微波进行的通信称为微波通信。③需利用微波中继站传递信息.①利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式 叫卫星通信。三颗同步卫星几乎可实现全球通信.②组成:同步通信卫星、地面站和传输系统.①激光:频率单一、方向高度集中.②是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式.网络通信是借助计算机网络进行通信的方式.
1. 传输信息与频率的关系信息理论表明,作为载体的电磁波,频率越高,相同时间内传输的信息就越_____。因此,现代通信技术所采用的频率越来越高,微波通信就是其中应用较广泛的一种。2. 微波(1)波长和频率范围微波波长在 10m~1mm之间,频率 30MHz~3×105MHz之间。(2)性质微波的性质接近光波,大致沿____传播,不能沿地球表面绕射。
(1)概念:利用微波进行的通信称为微波通信。(2)微波中继站:微波大致沿直线传播,不能沿地球表面绕射。因此必须每隔50km左右就要建设一个中继站,可以把上一站传来的微波信号经过接收、放大处理后,再发射到下一站去。(3)微波通信的优点:频率高,传输信息的容量大;质量好,传送距离远;大致沿直线传播,受大气干扰小,能量损耗小,收到的信号强且稳定。(4)微波通信的缺点:需要大量中继站进行信号传递。在遇到雪山、大洋,根本无法建设中继站时,微波通信几乎无法继续。
1. 卫星通信的概念 利用通信卫星做微波通信的中继站进行通信的方式叫卫星通信。2. 同步通信 地球同步卫星即地球同步轨道卫星,是运行在地球同步轨道上的人造卫星,距地球约36000km,卫星的运行方向与地球的____方向相同、运动周期与地球自转一周的时间_____,所以叫做“同步通信卫星”。3. 全球通信 在地球周围均匀地配置三颗通信卫星,就可以覆盖几乎全部的地球表面,实现全球通信。
4. 卫星通信的组成与原理由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。卫星通信的工作原理是将卫星发射到赤道上空36000km处的对地静止轨道上,利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号,并对信号进行放大变频后转发给其他地面站,从而完成两个地面站之间的传输。
5. 卫星通信特点通信范围大,只要在卫星发射的电磁波覆盖的范围内均可进行通信;不易受陆地灾害影响;易于实现广播和多址通信。
6. 中国北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设运行的全球卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。
(1)激光的概念:频率单一、方向高度集中的光叫激光。 (2)激光通信容量更大我们已经知道,电磁波的传播速度等于光速,实际上光也是一种电磁波。与微波相比,光的频率更高。如果用光来通信,这条“高速公路”要比短波、微波的“公路”宽出百万倍、千万倍。2. 光导纤维(1)光导纤维简称光纤,是一种非常细的玻璃丝,激光可在光纤里传播,不受外界干扰。
(2)光导纤维传光原理
光导纤维传播激光的原理是____________。携带信息的激光从光导纤维的一端射入,在光纤内部传播时,发生的是全反射,在内壁上多次反射,从另一端射出,这样就把它携带的信息传到了远方。
3. 光纤通信光纤通信是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式。由于光的频率很高,在一定时间内可以传输大量信息。 4. 光纤通信的优点(1)传输频带极宽,通信容量很大;(2)光纤衰减小,无中继设备,传输距离远;(3)不受电磁干扰,通信质量高,保密性好。5. 光纤通讯技术的发展1960年,美国物理学家西奥多·梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器。1966年,华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想,并得以实现,高锟被誉为“光纤之父”。
1. 网络通信计算机可以高速处理各种信息,把计算机联在一起,可以进行网络通信。计算机之间的联结,除了使用金属导线外,还用了光缆、通信卫星等各种通信手段。世界上最大的计算器网络是______。2. 计算机服务器 计算机服务器是指在计算机网络中提供服务的一种计算机系统,它提供应用程序的服务,可以接受客户端的请求并提供相应的服务功能。
(1)电子邮件①电子邮件是人们常使用的网络通信形式,它不仅可以传送文字,也可以把照片、语言及任何信息变成数字文件进行传送。电子信箱地址的格式为:用户名、符号“@” 和域名三部分。如 xialin@,这表示信箱属于一个“xialin”的人,他的服务器名叫。②电子邮件的传送 发送方通过计算机输入信息并传送到与计算机相联系的服务器A→服务器A将信息传送到与接收方计算机相连接的服务器B→服务器B将信息再传送到接收方计算机中,即可显示发送方的信息。
(2)网络通信的一些应用除了通过网络收发电子邮件外,还可以通过网络通信系统查阅资料、看新闻、购物、进行视频点播,另外还可以通过网络进行远程教育、远程医疗等。
【例题1】关于信息传递,下列说法正确的是( )A.一条光导纤维只能传输一条信息B.5G网络通信必须通过光导纤维来传输信息C.用数字信号传输图像信息比模拟信号容易失真D.北斗卫星定位系统可提供全天候即时定位服务
【例题2】现代信息高速公路,是卫星通信和光纤维通信等高速、大容量信息传输通道的俗称,光纤维通信是利用下列哪一种载体传输信息的( )A.微波B.光波C.无线电波D.B超声波
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