北師大版九年級上冊物理第十五章 怎樣傳遞信息 教用課件

第十五章怎樣傳遞信息—通信技術簡介一、電磁波1.了解電磁波產(chǎn)生的條件。2.了解振動的振幅、周期與頻率，波長與波速的物理意義。3.了解電磁波的意義。4.了解電磁波的應用及其對人類生活和社會生活發(fā)展的影響。電視臺通過電磁波，將精彩的電視節(jié)目展現(xiàn)給我們。電磁波與我們的生活移動通信設備極大地方便了我們的聯(lián)系。雷達設備在軍事、氣象等方面有廣泛的應用。

一、電磁波的產(chǎn)生1.探究電磁波的產(chǎn)生探究問題電磁波是什么，他是怎樣產(chǎn)生的呢探究實驗1取一臺中波收音機，用調(diào)諧旋鈕將指針調(diào)到?jīng)]有電臺的位置，并將音量開大，然后將收音機貼近一個調(diào)光臺燈,旋動調(diào)光旋鈕使燈光變亮，收音機立刻發(fā)出持續(xù)的“嘎、.....”聲探究實驗2打開收音機的開關(同上),讓電池的負極與一把銼良好接觸，如圖所示，正極連接一根導線，拿著導線頭，讓它與銼接觸，并在銼面上滑動,這時收音機也會發(fā)出持續(xù)的“嘎....”聲探究分析收音機發(fā)出持續(xù)的“嘎、....”。聲表明收音機接收到了電磁波。電磁波是怎樣產(chǎn)生的呢？探究實驗1中臺燈中的電流是變化的，探究實驗2中導線中的電流也是變化的。實驗說明，當電流不斷變化時會產(chǎn)生電磁波電磁波的產(chǎn)生變化的電流能在周圍的空間中產(chǎn)生電磁波2.電臺中電磁波的產(chǎn)生方式

(1)在電臺中,采用專門的電子器件和電路來產(chǎn)生變化得非?？斓碾娏?這種電流稱為振蕩電流。將振蕩電流送人電臺的發(fā)射天線，就會在天線周圍的空間中激起電磁波，并傳向遠方。(2)振蕩電流是一種周期性變化的電流，變化的快慢用頻率()表示。頻率的國際單位是赫茲(Hz)。由振蕩電流產(chǎn)生的電磁波，它的頻率等于振蕩電流的頻率，即每秒內(nèi)電流振蕩的次數(shù)。(3)物理學研究表明,只有頻率很高的電流產(chǎn)生的電磁波才能傳到遠方，因此表示電磁波的頻率要用到較大的單位，如千赫(kHz)、兆赫(MHz)、吉赫(GHz)。(4)頻率單位的換算關系：1kHz=103Hz；1MHz=106Hz；1GHz=109Hz。(5)通常用于廣播、電視和移動電話的電磁波叫作無線電波，它包括長波、中波、短波和微波。無線電波的頻率大體在幾百千赫至幾千兆赫這個范圍內(nèi)。3.電磁波譜

電磁波的范圍很廣，γ射線X射線、紫外線、可見光、紅外線和無線電波都是電磁波。它們的本質都是電磁波，只是它們的波長和頻率范圍不同。電磁波譜如圖所示。4.電磁波的應用和危害

內(nèi)容說明電磁波的應用(1)在醫(yī)學上,用γ射線做腦部手術；X射線可用于判斷是否骨折。(2)在通信領域，利用無線電波傳輸信息。(3)在生活中，電視機、空調(diào)等設備的遙控器都利用了紅外線；收音機、飛機和艦船上的雷達都要用到無線電波；微波不僅可用于通信，還可用于加熱食品等微波是一種高頻率的電磁波，它具有反射、吸收、穿透三種特性電磁波的危害當電磁輻射達到一定程度時，會導致控制系統(tǒng)和信息傳輸系統(tǒng)失控，還會引發(fā)人頭痛、失眠、記憶力減退等癥狀

二、電磁波的傳播1.電磁波的傳播探究問題聲波的傳播需要介質，電磁波的傳播是否也需要介質?利用哪些現(xiàn)象或實驗能夠說明呢探究實驗1把一部手機放入真空玻璃罩，用另一部手機呼叫它，你會發(fā)現(xiàn)真空罩內(nèi)的手機能接收到信號，但聽不到聲音探究分析實驗現(xiàn)象說明聲音不能在真空中傳播，而電磁波能在真空中傳播。另外，玻璃是固體，周圍空間有空氣，說明電磁波能在固體、氣體和真空中傳播探究實驗2將一部手機用塑料薄膜打包,放入水中，再用另一部手機呼叫它，你會聽到手機的鈴聲，把水換成其他液體，實驗現(xiàn)象也一樣探究分析

說明電磁波能在液體中傳播探究結論電磁波可以在固體、液體、氣體和真空中傳播，電磁波的傳播不需要介質2.電磁波的傳播速度電磁波在真空中的傳播速度和光在真空中的傳輸速度相同，約為3×108m/s。電磁波在空氣中的傳播速度與在真空中非常接近。3.電磁波的特征內(nèi)容說明波的基本特征振幅（A）波源偏離平衡位置的最大距離，單位是米(m）周期（T）波源振動一次所需要的時間，單位是秒(s)內(nèi)容說明波的基本特征頻率（f）波源每秒內(nèi)振動的次數(shù)，單位是赫茲(Hz)波長（λ）波在一個周期內(nèi)傳播的速度（相鄰兩個波峰或波谷之間的距離），單位是米（m）波速（c）1s內(nèi)傳播的距離，單位是米每秒(m/s)（1）c=λf。（2）在真空（或空氣）中電磁波的波速一定，所以電磁波的頻率和波長成反比，波長越長，頻率越低；波長越短，頻率越高例：關于電磁波的產(chǎn)生,下列說法中正確的是()。A.導線中沒有電流，可以在空間激起電磁波B.導線中有電流，就可以在空間激起電磁波C.導線中有迅速變化的電流，就可以在空間激起電磁波D.以上三種情況都可以產(chǎn)生電磁波解析：要在空間激起電磁波，導線中必須有迅速變化的電流，而電流迅速變化是指電流的方向變化或電流的大小變化或電流的大小和方向都在變化，故C選項正確。答案:C電磁波與超聲波的區(qū)別于與聯(lián)系項目種類電磁波超聲波區(qū)別產(chǎn)生條件變化的電流發(fā)聲體的振動傳播介質不需要介質,真空中也能傳播需要介質，真空中不能傳播傳播速度真空中最大，約為3×108m/s一般情況下，v汽<v液<v固應用γ刀手術，X光片，紫外線消毒,紅外線遙控、取暖、夜視儀，微波通信、微波爐，雷達，無線電廣播、電視等回聲定位,聲吶探測魚群、測量海水深度,B超,清洗精密儀器,利用超聲波碎石等聯(lián)系(1)都屬于波,都有波速、波長、頻率三個特征;(2)都具有能量;(3)都能傳遞信息

第十五章怎樣傳遞信息—通信技術簡介二、廣播與電視了解無線電廣播的大致工作過程。大致了解電視的工作過程。了解移動電話是怎樣工作的。

一、音頻、視頻和射頻信號的調(diào)制知識點內(nèi)容圖示射頻信號高頻率的振蕩電流能夠產(chǎn)生高頻率的電磁波并向外發(fā)射，我們稱這種電流為射頻信號音頻信號由聲音轉化成的電流信號為音頻信號視頻信號由圖像轉化成的電流信號為視頻信號調(diào)制聲音和圖像信息都要“搭載”在電磁波上才能傳送至遠方，必須把聲音和圖像經(jīng)過話筒和攝像機變成電流信號才能實現(xiàn)這種“搭載”。實現(xiàn)上述“搭載”的過程稱為調(diào)制調(diào)幅（AM）中、短波廣播是用音頻信號去控制射頻信號,讓射頻電流的幅度隨音頻電流變化，稱為調(diào)幅調(diào)頻（FM）電視節(jié)目的聲音和調(diào)頻廣播是用音頻信號去控制射頻信號,讓射頻電流的頻率隨著音頻電流變化，稱為調(diào)頻

二、無線電廣播的發(fā)射與接收信號發(fā)射信號接收內(nèi)容(1)通過話筒(或錄音設備)把聲音信號轉換成電信號，即音頻電流；(2)載波發(fā)生器產(chǎn)生射頻電流，通過調(diào)制器把音頻電流和射頻電流合成高頻調(diào)幅電流，再送入發(fā)射機進行功率放大；(3)通過天線將“搭載”著聲音信息的電磁波發(fā)射出去(1)利用收音機的天線接收到許多電臺的電磁波；(2)調(diào)諧：利用收音機的調(diào)諧旋鈕選出某一電臺特定頻率的信號；(3)解調(diào)：把從調(diào)諧器選出來的頻率很高的電信號送到解調(diào)器中，從高頻電信號中取出音頻信號，放大后，送到揚聲器里；(4)揚聲器把電信號轉換成聲波，聽眾就可以聽到節(jié)目圖示天線作用用于發(fā)射和接收電磁波種類(1)按形狀可分為水平天線、直立天線、拋物面天線等。(2)按作用可分為發(fā)射天線和接收天線。發(fā)射天線需要架設在很高的地方,適于發(fā)射不同頻率的電磁波。收音機接收短波的拉桿天線露在收音機外面，接收中波的磁性天線藏在機殼中

三、電視的發(fā)射和接收信號發(fā)射信號接收內(nèi)容(1)用攝像機在演播室里拍攝畫面，用感光器件將圖像的光信號轉換成電信號，輸出視頻電流，用話筒將聲音信號轉換成電信號，輸出音頻電流；(2)用視頻電流和音頻電流去調(diào)制載波發(fā)生器送來的射頻電流,再經(jīng)過發(fā)射機的功率放大；(3)由天線將“搭載”著圖像和聲音信息的電磁波發(fā)射出去(1)電視機的天線接收到許多電視臺的電磁波；(2)調(diào)諧：由調(diào)諧電路選擇其中某一個電視臺的信號；(3)解調(diào)：經(jīng)過解調(diào)器取出視頻和音頻信號，分別放大；(4)由顯像管還原成圖像，由揚聲器放出聲音圖示彩塔接收天線電報大樓上的接收天線哪些地方禁止打手機：a、醫(yī)院：在醫(yī)院治療區(qū)和病房中不宜使用手機。手機發(fā)出的電磁波對醫(yī)療儀器有很大干擾。醫(yī)院中的絕大多數(shù)病房及手術中都使用著監(jiān)護系統(tǒng)，如：心電監(jiān)護、腦電監(jiān)護、機電監(jiān)護等。這些監(jiān)護儀器是運用數(shù)字技術無線發(fā)射遙測信號進行工作，其工作原理與手機相似。監(jiān)測儀器受到干擾后，則無法得出正確的參數(shù)。這種情況如果發(fā)生在重病人或正在進行手術的病人身上，后果不堪設想。

哪些地方禁止打手機：b、飛機上：我國現(xiàn)行的《民用航空法》規(guī)定；乘客在飛機上禁止使用手機。現(xiàn)代飛機的飛行很大程度上依靠計算機的控制，而計算機傳輸數(shù)據(jù)的線路分布于整總體上飛機，手機發(fā)出的電磁波會干擾波道，造成空中信號混亂，影響正常信號的傳輸，造成飛機偏離航線甚至墜毀。值得注意的是，當你一進入飛機機艙后，就不應該再使用手機了。因為雖然這時飛機還沒有起飛，但飛機員已經(jīng)在做起飛的準備工作并在和塔臺聯(lián)系了。

哪些地方禁止打手機：c、加油站：原因是加油或卸油時空氣中油氣含量較高，易燃易爆，而手機不防爆，并且攜帶較多的表靜電，所以存在一定危險性。

d、汽車駕駛時：最新出臺的《中華人民共和國城市道路交通管理法規(guī)》明確規(guī)定，駕駛員在汽車駕駛中禁止使用手機。因為使用手機會分散駕駛員的注意力，造成事故隱患。例：下列關于收音機的說法中正確的是()。A.收音機接收各種各樣的電磁波B.收音機接收同一頻率的電磁波C.收音機直接接收聲音D.以上說法都不正確解析:收音機只能利用天線接收電磁波,不能發(fā)射電磁波，并且收音機能夠接收各種各樣的電磁波，收音機調(diào)臺是通過調(diào)節(jié)自身接收電磁波的頻率，使自身頻率與接收到的電磁波的頻率一致，從而達到共振，選出需要的電磁波。故選A。答案:A

第十五章怎樣傳遞信息—通信技術簡介三、現(xiàn)代通信技術及發(fā)展前景1.了解無線電廣播的大致工作過程。2.大致了解電視的工作過程。3.了解移動電話是怎樣工作的。通信衛(wèi)星大多相對地球“靜止”──

同步衛(wèi)星三顆同步衛(wèi)星可以基本實現(xiàn)全球通信用碟形天線接收來自衛(wèi)星的信號中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

一、移動通信移動通信的特點移動電話(通常稱為手機)由電磁波傳遞信息，可以在信號覆蓋的任何地方使用。手機既是發(fā)射機又是接收機，但是它的發(fā)射功率很小，又不具有交換能力，必須依靠一組大功率的固定電臺(基地臺)和交換中心來轉接如圖所示，手機1發(fā)射的信號被離它最近的基地臺1接收，然后由光纜把信號傳到交換中心，尋找到選定的通話對象，再由光纜把信號傳到離通話對象最近的基地臺2,最終由這個基地臺把信號傳給接收對象，即手機2。當然手機也可以和座機互相通話?，F(xiàn)在的手機使用的是數(shù)字信號，已經(jīng)完全取代了原來的模擬信號其他移動通訊設備尋呼機、對講機、軍用和地質工作者使用的小型電臺移動電話的新功能(1)發(fā)送和接收文字短信以及其他服務性信息。(2)無線上網(wǎng)。(3)拍攝和傳送彩色的數(shù)碼照片，接收電視節(jié)目，開通可視電話等

二、網(wǎng)絡通信內(nèi)容圖示網(wǎng)絡把許多計算機通過一定的硬件和軟件連接起來，就成為網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)在一所學校或一個居民小區(qū)內(nèi)，若干臺計算機接到交換機和服務器(提供網(wǎng)絡控制和服務的專用計算機)上，就組成了局域網(wǎng)，再進而實現(xiàn)全世界的連接，就成為互聯(lián)網(wǎng)(也叫因特網(wǎng))互聯(lián)網(wǎng)功能如圖所示，手機1發(fā)射的信號被離它最近的基地臺1接收，然后由光纜把信號傳到交換中心，尋找到選定的通話對象，再由光纜把信號傳到離通話對象最近的基地臺2，最終由這個基地臺把信號傳給接收對象，即手機2。當然手機也可以和座機互相通話。現(xiàn)在的手機使用的是數(shù)字信號，已經(jīng)完全取代了原來的模擬信號互聯(lián)網(wǎng)的連接除了使用金屬導線外，還使用了光纜、通信衛(wèi)星等各種通信手段

三、光纖通信1.激光:激光是一種顏色非常純、方向高度集中的光。2.激光的應用:(1)激光的波長很短，頻率很高，攜帶的信息量大,可用來進行通信。(2)激光的平行度好，可用來進行精確測量和刻錄光盤。(3)激光的亮度高、強度大。它的強度遠遠超過太陽光，因此不能讓它直接射人眼中，以免傷害視網(wǎng)膜。它可以用來切割物體、焊接金屬,在醫(yī)學上可用它來切除腫瘤，在軍事上，可用它來摧毀敵方的建筑、飛行器等。3.材料:為了避免干擾和減少能量損失，通信用的激光要在用專門材料制造的一種纖維中傳播，這種纖維稱為光導纖維，簡稱光纖。把若干條光纖集成束,外面包上保護層，就成為光纜。光纜一般都鋪設在地下的管道中，特別適合于遠距離通信用。4.結構:光纖由內(nèi)芯和包層兩部分組成。內(nèi)芯由光在其中傳播速度小的物質做成,包層由光在其中傳播速度大的物質做成。如圖所示，由于內(nèi)、外兩層的折射本領不同，光在光纖中通過時，發(fā)生全反射，光就不會跑到外層去了。5.原理:利用激光在光導纖維內(nèi)壁發(fā)生多次反射，從另一端射出(如圖所示),這樣激光就可以沿彎曲的光纖向前傳播,把攜帶的信息傳到遠方。6.光纖通信的特點:頻率高、容量大、傳輸損耗小、抗干擾能力強。一根光纖上可以同時傳送150多萬路電話或2000多路電視，可以大大降低成本,減小維護的工作量。7.光纖通信用途:長途電話、有線電視、電視會議、互聯(lián)網(wǎng)等。

四、衛(wèi)星中繼通信1.地球同步衛(wèi)星:通信衛(wèi)星繞地球轉動一周的時間是24h,與地球自轉周期相同，并且通信衛(wèi)星轉動的方向與地球自轉的方向相同，所以稱為同步衛(wèi)星。在地球赤道上空約36000km高度的圓形軌