北師大版九年級(jí)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(shù)簡介一、電磁波1.了解電磁波產(chǎn)生的條件。2.了解振動(dòng)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(yīng)用及其對人類生活和社會(huì)生活發(fā)展的影響。電視臺(tái)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(dòng)通信設(shè)備極大地方便了我們的聯(lián)系。雷達(dá)設(shè)備在軍事、氣象等方面有廣泛的應(yīng)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(shí)驗(yàn)1取一臺(tái)中波收音機(jī)，用調(diào)諧旋鈕將指針調(diào)到?jīng)]有電臺(tái)的位置，并將音量開大，然后將收音機(jī)貼近一個(gè)調(diào)光臺(tái)燈,旋動(dòng)調(diào)光旋鈕使燈光變亮，收音機(jī)立刻發(fā)出持續(xù)的“嘎、.....”聲探究實(shí)驗(yàn)2打開收音機(jī)的開關(guān)(同上),讓電池的負(fù)極與一把銼良好接觸，如圖所示，正極連接一根導(dǎo)線，拿著導(dǎo)線頭，讓它與銼接觸，并在銼面上滑動(dòng),這時(shí)收音機(jī)也會(huì)發(fā)出持續(xù)的“嘎....”聲探究分析收音機(jī)發(fā)出持續(xù)的“嘎、....”。聲表明收音機(jī)接收到了電磁波。電磁波是怎樣產(chǎn)生的呢？探究實(shí)驗(yàn)1中臺(tái)燈中的電流是變化的，探究實(shí)驗(yàn)2中導(dǎo)線中的電流也是變化的。實(shí)驗(yàn)說明，當(dāng)電流不斷變化時(shí)會(huì)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(tái)中電磁波的產(chǎn)生方式

(1)在電臺(tái)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(tái)的發(fā)射天線，就會(huì)在天線周圍的空間中激起電磁波，并傳向遠(yuǎn)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(xué)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(yuǎn)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(guān)系：1kHz=103Hz；1MHz=106Hz；1GHz=109Hz。(5)通常用于廣播、電視和移動(dòng)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(gè)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(zhì)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(yīng)用和危害

內(nèi)容說明電磁波的應(yīng)用(1)在醫(yī)學(xué)上,用γ射線做腦部手術(shù)；X射線可用于判斷是否骨折。(2)在通信領(lǐng)域，利用無線電波傳輸信息。(3)在生活中，電視機(jī)、空調(diào)等設(shè)備的遙控器都利用了紅外線；收音機(jī)、飛機(jī)和艦船上的雷達(dá)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(dāng)電磁輻射達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)和信息傳輸系統(tǒng)失控，還會(huì)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(zhì)，電磁波的傳播是否也需要介質(zhì)?利用哪些現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)?zāi)軌蛘f明呢探究實(shí)驗(yàn)1把一部手機(jī)放入真空玻璃罩，用另一部手機(jī)呼叫它，你會(huì)發(fā)現(xiàn)真空罩內(nèi)的手機(jī)能接收到信號(hào)，但聽不到聲音探究分析實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)2將一部手機(jī)用塑料薄膜打包,放入水中，再用另一部手機(jī)呼叫它，你會(huì)聽到手機(jī)的鈴聲，把水換成其他液體，實(shí)驗(yàn)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(jié)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(zhì)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(dòng)一次所需要的時(shí)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(dòng)的次數(shù)，單位是赫茲(Hz)波長（λ）波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的速度（相鄰兩個(gè)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(guān)于電磁波的產(chǎn)生,下列說法中正確的是()。A.導(dǎo)線中沒有電流，可以在空間激起電磁波B.導(dǎo)線中有電流，就可以在空間激起電磁波C.導(dǎo)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(dǎo)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(xiàng)正確。答案:C電磁波與超聲波的區(qū)別于與聯(lián)系項(xiàng)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(dòng)傳播介質(zhì)不需要介質(zhì),真空中也能傳播需要介質(zhì)，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(yīng)用γ刀手術(shù)，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(dá)，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(gè)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(shù)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(dòng)電話是怎樣工作的。

一、音頻、視頻和射頻信號(hào)的調(diào)制知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容圖示射頻信號(hào)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(hào)音頻信號(hào)由聲音轉(zhuǎn)化成的電流信號(hào)為音頻信號(hào)視頻信號(hào)由圖像轉(zhuǎn)化成的電流信號(hào)為視頻信號(hào)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(yuǎn)方，必須把聲音和圖像經(jīng)過話筒和攝像機(jī)變成電流信號(hào)才能實(shí)現(xiàn)這種“搭載”。實(shí)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(hào)去控制射頻信號(hào),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(hào)去控制射頻信號(hào),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(hào)發(fā)射信號(hào)接收內(nèi)容(1)通過話筒(或錄音設(shè)備)把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，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(jī)進(jìn)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(jī)的天線接收到許多電臺(tái)的電磁波；(2)調(diào)諧：利用收音機(jī)的調(diào)諧旋鈕選出某一電臺(tái)特定頻率的信號(hào)；(3)解調(diào)：把從調(diào)諧器選出來的頻率很高的電信號(hào)送到解調(diào)器中，從高頻電信號(hào)中取出音頻信號(hào)，放大后，送到揚(yáng)聲器里；(4)揚(yáng)聲器把電信號(hào)轉(zhuǎn)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(shè)在很高的地方,適于發(fā)射不同頻率的電磁波。收音機(jī)接收短波的拉桿天線露在收音機(jī)外面，接收中波的磁性天線藏在機(jī)殼中

三、電視的發(fā)射和接收信號(hào)發(fā)射信號(hào)接收內(nèi)容(1)用攝像機(jī)在演播室里拍攝畫面，用感光器件將圖像的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸出視頻電流，用話筒將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，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(jī)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(jī)的天線接收到許多電視臺(tái)的電磁波；(2)調(diào)諧：由調(diào)諧電路選擇其中某一個(gè)電視臺(tái)的信號(hào)；(3)解調(diào)：經(jīng)過解調(diào)器取出視頻和音頻信號(hào)，分別放大；(4)由顯像管還原成圖像，由揚(yáng)聲器放出聲音圖示彩塔接收天線電報(bào)大樓上的接收天線哪些地方禁止打手機(jī)：a、醫(yī)院：在醫(yī)院治療區(qū)和病房中不宜使用手機(jī)。手機(jī)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(shù)中都使用著監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，如：心電監(jiān)護(hù)、腦電監(jiān)護(hù)、機(jī)電監(jiān)護(hù)等。這些監(jiān)護(hù)儀器是運(yùn)用數(shù)字技術(shù)無線發(fā)射遙測信號(hào)進(jìn)行工作，其工作原理與手機(jī)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(jìn)行手術(shù)的病人身上，后果不堪設(shè)想。

哪些地方禁止打手機(jī)：b、飛機(jī)上：我國現(xiàn)行的《民用航空法》規(guī)定；乘客在飛機(jī)上禁止使用手機(jī)。現(xiàn)代飛機(jī)的飛行很大程度上依靠計(jì)算機(jī)的控制，而計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的線路分布于整總體上飛機(jī)，手機(jī)發(fā)出的電磁波會(huì)干擾波道，造成空中信號(hào)混亂，影響正常信號(hào)的傳輸，造成飛機(jī)偏離航線甚至墜毀。值得注意的是，當(dāng)你一進(jìn)入飛機(jī)機(jī)艙后，就不應(yīng)該再使用手機(jī)了。因?yàn)殡m然這時(shí)飛機(jī)還沒有起飛，但飛機(jī)員已經(jīng)在做起飛的準(zhǔn)備工作并在和塔臺(tái)聯(lián)系了。

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

d、汽車駕駛時(shí)：最新出臺(tái)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(jī)。因?yàn)槭褂檬謾C(jī)會(huì)分散駕駛員的注意力，造成事故隱患。例：下列關(guān)于收音機(jī)的說法中正確的是()。A.收音機(jī)接收各種各樣的電磁波B.收音機(jī)接收同一頻率的電磁波C.收音機(jī)直接接收聲音D.以上說法都不正確解析:收音機(jī)只能利用天線接收電磁波,不能發(fā)射電磁波，并且收音機(jī)能夠接收各種各樣的電磁波，收音機(jī)調(diào)臺(tái)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(dá)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(shù)簡介三、現(xiàn)代通信技術(shù)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(dòng)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(shí)現(xiàn)全球通信用碟形天線接收來自衛(wèi)星的信號(hào)中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

一、移動(dòng)通信移動(dòng)通信的特點(diǎn)移動(dòng)電話(通常稱為手機(jī))由電磁波傳遞信息，可以在信號(hào)覆蓋的任何地方使用。手機(jī)既是發(fā)射機(jī)又是接收機(jī)，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(tái)(基地臺(tái))和交換中心來轉(zhuǎn)接如圖所示，手機(jī)1發(fā)射的信號(hào)被離它最近的基地臺(tái)1接收，然后由光纜把信號(hào)傳到交換中心，尋找到選定的通話對象，再由光纜把信號(hào)傳到離通話對象最近的基地臺(tái)2,最終由這個(gè)基地臺(tái)把信號(hào)傳給接收對象，即手機(jī)2。當(dāng)然手機(jī)也可以和座機(jī)互相通話?，F(xiàn)在的手機(jī)使用的是數(shù)字信號(hào)，已經(jīng)完全取代了原來的模擬信號(hào)其他移動(dòng)通訊設(shè)備尋呼機(jī)、對講機(jī)、軍用和地質(zhì)工作者使用的小型電臺(tái)移動(dòng)電話的新功能(1)發(fā)送和接收文字短信以及其他服務(wù)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(luò)通信內(nèi)容圖示網(wǎng)絡(luò)把許多計(jì)算機(jī)通過一定的硬件和軟件連接起來，就成為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)在一所學(xué)校或一個(gè)居民小區(qū)內(nèi)，若干臺(tái)計(jì)算機(jī)接到交換機(jī)和服務(wù)器(提供網(wǎng)絡(luò)控制和服務(wù)的專用計(jì)算機(jī))上，就組成了局域網(wǎng)，再進(jìn)而實(shí)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(jī)1發(fā)射的信號(hào)被離它最近的基地臺(tái)1接收，然后由光纜把信號(hào)傳到交換中心，尋找到選定的通話對象，再由光纜把信號(hào)傳到離通話對象最近的基地臺(tái)2，最終由這個(gè)基地臺(tái)把信號(hào)傳給接收對象，即手機(jī)2。當(dāng)然手機(jī)也可以和座機(jī)互相通話。現(xiàn)在的手機(jī)使用的是數(shù)字信號(hào)，已經(jīng)完全取代了原來的模擬信號(hào)互聯(lián)網(wǎng)的連接除了使用金屬導(dǎo)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(yīng)用:(1)激光的波長很短，頻率很高，攜帶的信息量大,可用來進(jìn)行通信。(2)激光的平行度好，可用來進(jìn)行精確測量和刻錄光盤。(3)激光的亮度高、強(qiáng)度大。它的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xué)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(dǎo)纖維，簡稱光纖。把若干條光纖集成束,外面包上保護(hù)層，就成為光纜。光纜一般都鋪設(shè)在地下的管道中，特別適合于遠(yuǎn)距離通信用。4.結(jié)構(gòu):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(zhì)做成,包層由光在其中傳播速度大的物質(zhì)做成。如圖所示，由于內(nèi)、外兩層的折射本領(lǐng)不同，光在光纖中通過時(shí)，發(fā)生全反射，光就不會(huì)跑到外層去了。5.原理:利用激光在光導(dǎo)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(yuǎn)方。6.光纖通信的特點(diǎn):頻率高、容量大、傳輸損耗小、抗干擾能力強(qiáng)。一根光纖上可以同時(shí)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(hù)的工作量。7.光纖通信用途:長途電話、有線電視、電視會(huì)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(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間是24h,與地球自轉(zhuǎn)周期相同，并且通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與地球自轉(zhuǎn)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