第二十一章第1节现代顺风耳-电话新课讲义 - 2024-2025学年人教版物理九年级上册

第二十一章 信息的传递 21.1 现代顺风耳-电话 ★学习目标 1、了解信息传播的发展过程，初步了解电话是怎样把信息传递到远方的； 2、了解电话交换机的作用； 3、了解模拟通信和数字通信的基本区别。 一、电流把信息传到远方 请根据下图说一说古代人、近代人、现代人各用什么方法传递信息？ 古代方法有：狼烟报警、快马传书、水兵旗语等。 现代方法有：电话、电视、传真 、互联网等等。 1. 最简单的电话的组成：最简单的电话由话筒和听筒组成。 话筒：把声信号转化成变化的电信号； 听筒：把变化的电信号转变成声信号。 2. 老式电话的工作原理 听筒的工作原理： 听筒内有一个电磁铁，电磁铁吸引一块薄铁膜片。由于线圈中电流不断变化，电磁铁对膜片的作用也随之变化，使膜片振动，在空气中形成声波。这样就可以听到对方的讲话了。 二、电话交换机 一共需要10对电话线； 一共需要5对电话线。 每个电话之间实现互联 1. 交换机的作用：提高线路的利用率 为了提高线路的利用率，人们发明了电话交换机。现在，除特殊需要的极少数电话还要通过专线连接外，一般电话之间都是通过电话交换机来转接的。 以前打电话时，有时会出现“占线”。而实际上对方的话机并不一定正在使用，常常是两台交换机之间正在通话的用户太多，交换机之间的电话线不够用。这个现象在打长途电话时比较常见。 2. 交换方式的发展历程 早期的人工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。 1891年出现了自动电话交换机，它通过电磁继电器进行接线。 现代的程控电话交换机已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。 程控电话交换机不仅能按照计算机程序自动接通话机，而且还有许多新的功能，如“缩位拨号”“转移呼叫” 来电显示”“遇忙回叫” 三方通话”等。这些功能可以方便、快捷地满足人们通话的需要。 三、模拟信号与数字信号 电话信号分为模拟信号和数字信号两种。 1. 模拟信号和模拟通信 在话筒将声音转换成信号电流时，音频电流信号的频率、振幅变化和声信号的频率、振幅变化情况完全一样， “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. 数字信号和数字通信 数字信号通信的方式叫数字通信 除了可以用模拟信号传递信息外，还可以用另外的方式传递信息。例如，用点“·”和画线“—”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。“电报”信号就是这样组成的。 像莫尔斯电码这样用不同符号的组合来表示的信号叫做数字信号，用数字信号通信的方式叫数字通信。 实际上，不仅可以用点和画，还可以用长短不同的声音、长短不同的亮光来传递信息，甚至可以用电压（或电流）的有无、磁体的南北极、或者“0”、“1”两个不同的数字，来组成各种数字信号，用来传递丰富多彩的声音、图像等各种信息。 3. 数字信号的优势 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。 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。 数字信号抗干扰能力强、易于处理、加密、交换和存储等优点，所以各国都在积极发展数字通信。 拓展：电话信号的发展 固定电话和第一代手机“大哥大”使用的是模拟信号；之后的2G、3G、4G手机使用的是数字信号，但2G手机上网速度较慢，特别是浏览图片和观看视频比较更慢。 3G手机比2G手机拥有更快的网络速率，从而使得更多的互联网应用可以在手机上实现。4G手机比3G手机更快，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。 【课堂练习】 1. 电话的发明者是美国人_______，最简单的电话是由话筒和听筒组成，并通过电话线连接，话筒是将_______信号变成_______信号，听筒是将_______信号变成_______信号。 2. 电话交换机的作用是___________________，早期采用___________________切换，近代采用_____________进行自动控制，现代社会采用_______技术由_______来控制。 3. 电话信号分______________和______________两种，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，这种电流传递的信号叫______________，用不同符号的不同组合表示的信号叫______________。 4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 5.假设没有电话交换机，要使四部电话中的任意两部话机能互相通话，需要电话线数（　　）。 A．4对 B．5对 C．6对 D．8对 6.关于老式电话的话筒以及麦克风的构造如下图。则下列说法正确的是（　　） A．它们的作用是一样的 B．它们的物理原理是一样的 C．电话机话筒利用了电磁感应来实现它的功能 D．麦克风利用欧姆定律来实现它的功能 7. 下列关于信息传播工具的发明叙述正确的是（　　） A．中国的毕昇发明了活字印刷术 B．美国的莫尔斯发明了电话机 C．美国的贝尔发明了电报机 D．以上叙述都正确 8.物理学研究成果的应用，深刻地影响着人们的生产生活，对社会发展起到巨大的推动作用。下列设备应用法拉第电磁感应现象工作的是（　　） A．麦克风 B．扬声器 C．电风扇 D．电熨斗 9.科学家和贡献不符合的是（　　） A．卢瑟福通过α粒子的散射现象，提出原子的核式结构 B．法拉第提出“由磁生电”，发现了电磁感应定律 C.牛顿通过斜面实验，推断出物体如果不受外力作用将维持匀速直线运动的结论。 首先提出“物体的运动并不需要力来维持” D．莫尔斯使信息以电码的形式沿电线传送出去 10.关于模拟信号和数字信号的下列描述中正确的是（　　） A．数字信号长距离传输或多次放大时可能造成声音和图像的失真 B．模拟信号形式简单，抗干扰能力强 C．数字信号可以通过不同的编码进行加密 D．用不同数字的不同组合表示的信号叫做数字信号 11.关于电话的工作过程，下列说法中不正确的是（　　） A．话筒利用电磁感应现象，把机械能转化为电能 B．听筒利用通电导体在磁场中受力运动，把电能转化为机械能 C．话筒把声信息直接传递到听筒引起听觉的反应 A． 听筒把电信息还原成声信息 B． 【基础知识•过关检测】 1.1876年第一部电话问世，发明电话的科学家是 (　　) A.爱迪生　　　B.牛顿　　　C.欧姆　　　D.贝尔 2.移动电话也叫“手机”，在我国的用户已经突破10亿。在同一区域手机间的通信方式是（　　) A.手机甲→手机乙 B.手机甲→基地台→手机乙 C.手机甲→基地台1→交换机→基地台2→手机乙 D.手机甲→基地台1→基地台2→手机乙 3.下列信号中不属于数字信号的是 (　　) A.古代，士兵们常在“烽火台”上点起烟火，向远处的同伴传递敌人来犯的消息 B.电话机把说话声音变为电信号传给电话交换机 C.汉字电报码 D.海员举起的红色小旗或蓝色小旗向对方船只表示的信息 4.现在使用的电话信号分__________和__________两种。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，这种电流传递的信号叫__________。使用不同符号的不同组合表示的信号叫　　　　。  5.如图是一种常见的话筒——动圈式话筒的构造图，如图所示的四幅图中能够说明其工作原理的是 (　　) A　　 　B C　　　 D 6.固定电话是人们常用的通信工具，下列说法不正确的是　 (　　) A.电话的听筒把机械能转化为电能 B.固定电话靠变化电流传递信息 C.电话的话筒是声音传感器 D.电话的听筒可以把电信息转化为声信息 7.电话机的听筒是根据下列哪种原理制成的 (　　) A.电磁感应原理　　　B.电流的磁效应 C.电流的热效应　　　D.通电导体在磁场中受力 8.如图为老式电话机的原理图。炭粒话筒相当于一个变阻器，膜片振动把炭粒压紧和放松时，相当于图中膜片带动滑动头左右移动，使滑动变阻器的电阻发生周期性变化，引起电路中的电流发生相应的周期变化。听筒中有一个电磁铁，当线圈中的电流周期性变化时，它对旁边铁质膜片的引力也随着改变，使膜片来回运动。设图示位置话筒膜片、听筒膜片均静止。以下说法正确的是（　　) A.炭粒话筒的作用是通过电磁感应原理把声音信号转换成变化的电流 B.听筒中膜片往返运动的频率跟话筒中膜片运动的频率不同 C.铁膜听筒的原理相当于发电机，线圈在磁场中受力运动 D.话筒膜片从图示位置左移时，对方听筒膜片应会右移 9.如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜__________（选填“向左”“向右”或“左右往复”）运动。音圈之所以运动，是由于磁场对__________有力的作用，此现象中能量转化情况是________________。  10.关于模拟通信和数字通信，下列说法不正确的是（    ) A．数字通信可用“·”和“－”或“0”“1”组合代表各种信息 B．数字通信是一种既古老又现代的方式 C．模拟信号经多次加工和放大，信号不易丢失 D．数字信号抗干扰能力强 11.下列关于发现电磁感应现象的科学家和由这一现象产生的划时代的发明，对应关系正确的是（　　） A．爱迪生——白炽灯 B．贝尔——电话 C．奥斯特——电动机 D．法拉第——发电机 学科网（北京）股份有限公司 $$