第一节 模拟通信与数字通信（导学案）物理新教材鲁科版（五四学制）九年级下册

第1节 模拟通信与数字通信（导学案） 【学习目标】 1. 了解电话是怎样把信息传到远方的；了解模拟信号和数字信号的基本区别。 2. 通过电话机的发明过程，激发学生不怕困难、积极探索的精神，了解技术改革对人类社会发展的作用。 【学习重点】 电话是怎样把信息传到远方的。 【学习难点】 模拟信号和数字信号的区别。 【自主预习】 阅读课本P73--75内容，并解答以下问题： 1. 电话的发明：1876年，美国科学家 发明了电话。 2. 电话的组成：最简单的电话由 组成，话筒把声音转换成变化的 ，电流沿着导线把 传到远方。在另一端，听筒使携带信息的电流又转换成了 。 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 ，电磁铁上绕着线圈，并吸引一块 。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 大小也发生变化，使膜片 起来，产生和对方说话声音相同的声音，把电信号转换为 信号。 5．模拟通信：在用 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 变化情况完全一样，这种电信号就是 ，用这种信号进行通信的方式就是 。 6. 数字通信：用不同符号的不同组合表示的信号叫 ，这种通信方式叫 。现代的电话已经全部采用数字信号进行传输和处理。 【探究新知】 【学习任务一】模拟通信 1. 古代人们都是靠什么来传递信息的： ①飞鸽传信、驿马传信、代捎书信等； ②以特殊声音，如钟声、鼓声、鞭炮声等传递信息； ③以灯光或火光，如孔明灯、烽火等传递信息。 早期的信息传播速度慢、距离近、信息量少。 2.现代社会人们又是靠什么来传递信息的： ①有线通信，如电话、电报、电视等； ②无线通信，如收音机、对讲机等； ③数字化通信，如互联网、数字电视等； ④纸张通信，如书信、报纸等。 3.电话： 在我国古代曾经流传有“顺风耳”的神话传说, 它反映了人们想要冲破空间的阻隔，互通信息的美好向往。 （1）电话的发明：1876年 发明了电话，使人们能够冲破空间的阻隔互通信息，现在我们的生活已经离不开高效、多功能的电话了。 （2）电话的组成：最简单的电话由 组成。为了完成通话，话筒和听筒之间要连上一对电话线。 （3）老式电话的话筒：把声信号转换成电信号。 老式电话的话筒中有一个装着炭粒的小盒子，上面盖有一个膜片。 当你对着话筒讲话时，由于声音的振动，膜片时紧时松地压迫炭粒，它们的电阻随之发生改变，流过炭粒的电流就会相应改变，于是形成了随声音变化的 。 （4）老式电话的听筒：把电信号转换成声信号。 听筒内有一个 ，电磁铁前面有一块薄铁皮。 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 。这样就可以听到对方的讲话了。 4.模拟信号： （1）定义：以电话信号为例，在话筒将声音转换成信号电流时，电流的 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做 。 （2）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，严重时信号中断。 （3）应用：在日常生活中，模拟信号有很多应用。电视机中的检测器和发射器，正是用模拟电压控制这些元件的活动，保证电视机的正常工作。有的监控系统也需要模拟信号。例如，当我们打开门走进商店，传感器可以检测到门被打开，从而将模拟电压输出，引起感应门铃发声，从而提醒店家有人进店。 【例题1】（24-25九年级下·陕西西安·期中）下列不属于古代信息传播工具的是（　　） A．在古代每隔一定的距离会设置一个驿站 B．烽火狼烟 C．飞鸽传书 D．以前有急事时，经常会用的电报 【例题2】（2024·广东广州·三模）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 【例题3】（24-25九年级上·全国·课前预习）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 【学习任务二】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。 1.数字信号和通信： 例如，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。像这样 表示的信号，叫做 数字信号 ，这种通信方式叫做 通信 。 2.电报： 1837年：塞缪尔·莫尔斯（Samuel Morse）与助手阿尔弗雷德·维尔（Alfred Vail）发明实用电报系统 。 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，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 。 4.数字通信特点： 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4】（2024·新疆乌鲁木齐·一模）智能手机与计算机内部处理的都是（    ） A．模拟信号 B．数字信号 C．声信号 D．视频信号 【例题5】（23-24九年级上·全国·课后作业）如图所示，是正在绕月飞行的“嫦娥”卫星，A、B为卫星的两个喷气发动机。根据二进制代码指令表可知，飞控中心应该向“嫦娥二号”卫星发射减速的信号应为（　　） 指令 信号 发动机A 00100 发动机B 11011 点火 10001 熄火 01110 A．0010010001 B．0010001110 C．1101110001 D．1101101110 【例题6】（23-24九年级上·全国·课后作业）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 【课堂总结】 按照学习内容学列本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．如图，常用的电话听筒里有一个电磁铁，当传入听筒的电流流过电磁铁的线圈时，电磁铁能够吸引前面的薄铁片。由于电流在变化，电磁铁对薄铁片的吸引力也随着变化，从而使薄铁片振动起来，发出声音，这样就能听到对方的讲话。这其中的原理主要是利用了（　　） A．电磁感应产生电流 B．电流周围存在着磁场 C．同名磁极相互排斥 D．磁场对直线电流的作用 2．（多选题）电话中的话筒和听筒的作用是（　　） A．话筒、听筒都是把声音变成电信号 B．话筒、听筒都是把电信号变成声音 C．话筒把声音变成电信号 D．听筒把电信号变成声音 3．小明给在外打工的爸爸打电话，可电话“占线”，则下列说法中不可能的是（    ） A．爸爸正在给小明家拨打电话 B．爸爸的同事正在和小明的爸爸打电话 C．有其他人正在给小明打电话 D．小明和他爸爸打工的城市间有太多的用户在通话 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 5．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 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 模拟通信与数字通信（导学案） 【学习目标】 1. 了解电话是怎样把信息传到远方的；了解模拟信号和数字信号的基本区别。 2. 通过电话机的发明过程，激发学生不怕困难、积极探索的精神，了解技术改革对人类社会发展的作用。 【学习重点】 电话是怎样把信息传到远方的。 【学习难点】 模拟信号和数字信号的区别。 【自主预习】 阅读课本P73--75内容，并解答以下问题： 1. 电话的发明：1876年，美国科学家贝尔发明了电话。 2. 电话的组成：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，听筒使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。 5．模拟通信：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，这种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。 6. 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。现代的电话已经全部采用数字信号进行传输和处理。 【探究新知】 【学习任务一】模拟通信 1. 古代人们都是靠什么来传递信息的： ①飞鸽传信、驿马传信、代捎书信等； ②以特殊声音，如钟声、鼓声、鞭炮声等传递信息； ③以灯光或火光，如孔明灯、烽火等传递信息。 早期的信息传播速度慢、距离近、信息量少。 2.现代社会人们又是靠什么来传递信息的： ①有线通信，如电话、电报、电视等； ②无线通信，如收音机、对讲机等； ③数字化通信，如互联网、数字电视等； ④纸张通信，如书信、报纸等。 3.电话： 在我国古代曾经流传有“顺风耳”的神话传说, 它反映了人们想要冲破空间的阻隔，互通信息的美好向往。 （1）电话的发明：1876年贝尔发明了电话，使人们能够冲破空间的阻隔互通信息，现在我们的生活已经离不开高效、多功能的电话了。 （2）电话的组成：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。 （3）老式电话的话筒：把声信号转换成电信号。 老式电话的话筒中有一个装着炭粒的小盒子，上面盖有一个膜片。 当你对着话筒讲话时，由于声音的振动，膜片时紧时松地压迫炭粒，它们的电阻随之发生改变，流过炭粒的电流就会相应改变，于是形成了随声音变化的电流信号。 （4）老式电话的听筒：把电信号转换成声信号。 听筒内有一个电磁铁，电磁铁前面有一块薄铁皮。 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。 4.模拟信号： （1）定义：以电话信号为例，在话筒将声音转换成信号电流时，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做模拟信号。 （2）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，严重时信号中断。 （3）应用：在日常生活中，模拟信号有很多应用。电视机中的检测器和发射器，正是用模拟电压控制这些元件的活动，保证电视机的正常工作。有的监控系统也需要模拟信号。例如，当我们打开门走进商店，传感器可以检测到门被打开，从而将模拟电压输出，引起感应门铃发声，从而提醒店家有人进店。 【例题1】（24-25九年级下·陕西西安·期中）下列不属于古代信息传播工具的是（　　） A．在古代每隔一定的距离会设置一个驿站 B．烽火狼烟 C．飞鸽传书 D．以前有急事时，经常会用的电报 【答案】D 【详解】在交通和通信很不发达的时代，人们常使用烽火、驿马和信鸽传递信息，在古代还没有电的发现和利用，后来到近代人们开始利用电报，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【例题2】（2024·广东广州·三模）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 【答案】A 【详解】麦克风利用了电磁感应来实现它的功能，电话机话筒利用欧姆定律来实现它的功能，因此两者工作的物理原理是不一样的，但是两者的作用是一样的，即把声音信号转化为电信号，故BCD错误，A正确。 【例题3】（24-25九年级上·全国·课前预习）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，综上分析知，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【学习任务二】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。 1.数字信号和通信： 例如，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。像这样用不同符号的不同组合表示的信号，叫做 数字信号 ，这种通信方式叫做数字通信 。 2.电报： 1837年：塞缪尔·莫尔斯（Samuel Morse）与助手阿尔弗雷德·维尔（Alfred Vail）发明实用电报系统 。 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，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 。 4.数字通信特点： 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4】（2024·新疆乌鲁木齐·一模）智能手机与计算机内部处理的都是（    ） A．模拟信号 B．数字信号 C．声信号 D．视频信号 【答案】B 【详解】智能手机与计算机内部处理的都是数字信号，因为数字信号具有输出稳定可靠，易存储等优点。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【例题5】（23-24九年级上·全国·课后作业）如图所示，是正在绕月飞行的“嫦娥”卫星，A、B为卫星的两个喷气发动机。根据二进制代码指令表可知，飞控中心应该向“嫦娥二号”卫星发射减速的信号应为（　　） 指令 信号 发动机A 00100 发动机B 11011 点火 10001 熄火 01110 A．0010010001 B．0010001110 C．1101110001 D．1101101110 【答案】C 【详解】图片有一个向右的箭头，代表卫星此时向右运动；要使它减速，因此选择右喷气式发动机B，点火后发动机B喷气产生向左推动卫星的力，使其减速，结合表中信息可知，飞控中心应该向“嫦娥二号”卫星发射减速的信号应为1101110001。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【例题6】（23-24九年级上·全国·课后作业）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 【答案】C 【详解】A．数字信号长距离传输或多次放大时不易造成声音、图象的失真，故A错误； B．模拟信号形式简单，抗干扰能力弱，故B错误； C．因为易于使用不同的编码进行加密，所以数字信号有很强的保密性，故C正确； D．用不同数字或符号的不同组合表示的信号都叫做数字信号，故D错误。 答案C。 【课堂总结】 按照学习内容学列本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．如图，常用的电话听筒里有一个电磁铁，当传入听筒的电流流过电磁铁的线圈时，电磁铁能够吸引前面的薄铁片。由于电流在变化，电磁铁对薄铁片的吸引力也随着变化，从而使薄铁片振动起来，发出声音，这样就能听到对方的讲话。这其中的原理主要是利用了（　　） A．电磁感应产生电流 B．电流周围存在着磁场 C．同名磁极相互排斥 D．磁场对直线电流的作用 【答案】D 【详解】A．对于现在的动圈式话筒，工作时把声信号转变成电信号，声信号的振动带动线圈在磁场中振动，产生电流，是电磁感应现象原理，即磁生电，故A不符合题意； BCD．话筒产生的强弱变化的电流流经听筒中的线圈时，通电线圈在磁场力作用下而振动，线圈带动膜片有规律的振动，从而还原出声音，这其中的原理主要是利用了磁场对直线电流的作用；故D符合题意，BC不符合题意。 故选D。 2．（多选题）电话中的话筒和听筒的作用是（　　） A．话筒、听筒都是把声音变成电信号 B．话筒、听筒都是把电信号变成声音 C．话筒把声音变成电信号 D．听筒把电信号变成声音 【答案】CD. 【详解】电话的话筒的工作原理是电磁感应，把声音的信号转变成强弱变化的电流；听筒的工作原理是磁场对电流有力的作用，把强弱变化的电流变成振动的声信号，即将电流还原为声音，故AB不符合题意，CD符合题意。 故选CD。 3．小明给在外打工的爸爸打电话，可电话“占线”，则下列说法中不可能的是（    ） A．爸爸正在给小明家拨打电话 B．爸爸的同事正在和小明的爸爸打电话 C．有其他人正在给小明打电话 D．小明和他爸爸打工的城市间有太多的用户在通话 【答案】C 【详解】两地间的电话联接是通过交换机来工作的，小明的爸爸电话“占线”，有两种可能，一种是小明的爸爸正在与其他人通话，使他的电话无法再接通小明的电话；另一种可能是此时打电话的人数超过了两地间交换机可提供的容量．第二种情况在一些人员密集的地区容易出现． 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 【答案】B 【详解】A．古人用烽火数量的多少表示来犯敌人的多少，是分立的信号，属于数字信号；故A不符合题意； B．古代的驿站和驿马是早期的信息传递工具，使用的是模拟信号；因此它是模拟通信；古B符合题意； C．“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C不符合题意； D．海军用旗语或灯光的暗亮来相互传递信息，是分立的信号，属于数字信号；D不符题意。 故选B。 5．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。 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $