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第二十一章 信息的傳遞
第二十一章 信息的傳遞
第1節 現代順風耳——電話
雄偉的長城，綿延萬里，蜿蜒起伏，或翹首于峰巔之上，或俯身于峽谷之中。古代的士兵夏季頂著烈日，冬季冒著嚴寒，在古老的長城上抵御著敵人的侵略。
遇到大規模的入侵時，士兵們常在“烽火臺”上點起煙火，向遠處的同伴們傳遞“敵人來犯”的消息。有時候，還可以傳遞更為確切的信息，如“寇不滿五百，放烽一炬；五百以上，放三炬；千騎以上，放四炬”。
古代人用烽火傳遞信息，我們現代人用哪些方法傳遞信息？你知道這些方法的基本原理嗎？
1. 電流把信息傳到遠方
2. 電話交換機
3. 模擬通信和數字通信
學習內容導覽
第1節 現代順風耳——電話
學習目標
1. 了解電話是怎樣把信息傳遞到遠方的。
2. 了解知道電話交換機的作用。
3. 知道模擬通信和數字通信，了解它們的基本區別。
第1節 現代順風耳——電話
1. 請觀看圖片，說一說古代人、近代人、現代人各用什么方法傳遞信息
（1）古代人傳遞信息的方法：快馬傳書、狼煙報警等；
（2）近代人傳遞信息的方法：旗語、電話等；
（3）現代人傳遞信息的方法：對講機、手機、互聯網、數字電視、衛星通信等。
2. 在我國古代曾經流傳有“順風耳”的神話傳說，它反映了人們想要沖破空間的阻隔，互通信息的美好向往。1876年貝爾發明了電話，這一愿望得以實現。100多年來，電話技術有了很大的發展。現在，我們的生活已經離不開“現代順風耳”——電話了。
電話是怎樣把信息傳遞到遠方的呢？
第1節 現代順風耳—電話
一、電流把信息
傳到遠方
一、電流把信息傳到遠方
二、電話交換機
三、模擬通信和數字通信
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 現代順風耳——電話
最簡單的電話由話筒和聽筒組成。為了完成通話，話筒和聽筒之間要連上一對電話線。
話筒把聲音轉換成變化的電流，電流沿著導線把信息傳到遠方。
在另一端，電流使聽筒的膜片振動，攜帶信息的電流又轉換成了聲音。
1. 電話的結構及工作原理
一、電流把信息傳到遠方
（1）話筒
①主要組成：碳粒和膜片等。
②作用：把聲信號變成電信號（即變化的電流）。
③工作原理：當人對著話筒講話時，聲波使膜片振動，膜片忽松忽緊地擠壓碳粒，電阻隨之發生變化，在電路中產生隨聲音振動而變化的電流，話筒相當于一個可變電阻器。
一、電流把信息傳到遠方
（2）聽筒
①主要組成：電磁鐵、膜片。
②作用：把電信號還原成聲信號。
③工作原理：當從話筒中傳來隨說話聲音的振動而產生強弱變化的電流時，電磁鐵對膜片的吸引力大小也發生變化，使膜片振動起來，產生和對方說話聲音相同的聲音，把電信號轉換為聲信號。
一、電流把信息傳到遠方
2. 電話工作電路圖
同一部電話中，話筒和聽筒是并聯的，話筒與對方的聽筒是串聯的，對方的話筒與自己的聽筒是串聯的。
一、電流把信息傳到遠方
3. 電話的工作過程
一、電流把信息傳到遠方
講話
話筒膜片振動
炭盒電阻變化
回路電流變化
磁性強弱變化
聽筒膜片振動
聽到聲音
女孩的話筒
媽媽的聽筒
【例題1】關于電話的工作過程，有如下描述：
①膜片忽松忽緊，擠壓碳粒；②人對著話筒說話時，聲波使膜片振動；③電阻忽大忽小；④磁鐵對鐵片的吸引力忽大忽小，使鐵片振動，振動情形與說話情形相同；⑤在電路中產生強弱按聲音的振動而變化的電流。合理的順序是（ ）
A．①②③④⑤ B．②①④③⑤
C．①②③⑤④ D．②①③⑤④
電話的工作過程是：人對著話筒說話時，聲波使膜片振動；膜片忽松忽緊，擠壓碳粒；電阻忽大忽小；在電路中產生強弱按聲音的振動而變化的電流；使聽筒中的磁鐵對鐵片的吸引力忽大忽小，使鐵片振動，振動情形與說話情形相同；故合理順序為②①③⑤④，故ABC不符合題意，D符合題意。
故選D．
D
一、電流把信息傳到遠方
二、電話交換機
一、電流把信息傳到遠方
二、電話交換機
三、模擬通信和數字通信
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 現代順風耳——電話
想一想，一個地區有5部電話，要使這5部話機中的任意兩部都能互相通話，要架設多少對電話線？
二、電話交換機
1. 電話交換機的作用
分析：如果一部話機只能固定地同另一部話機接通，要使這5部話機中的任意兩部都能互相通話，必須把這5部電話兩兩連接起來，一部電話要引出4對線，5部電話就是20對線，但有一半重復了，所以要架設10對電話線.
電話
交換機
思考：
你能否想出一個辦法，要盡量減少線路的數量，但仍能保證5部電話中的任意兩部可以相互通話（這時其他幾部暫不能通話）？
人們發明了
電話交換機
二、電話交換機
采用電話交換機，可以減少線路數量，每部電話與交換機相連就可以實現任意兩部之間的通話，需要5對電話線即可，如圖所示。
（1）一個地區的電話都接到同一臺交換機上，每部電話都編上號碼。使用時，交換機把需要通話的兩部電話接通，通話完畢再將線路斷開。
（2）如果在一臺交換機與另一臺交換機之間連上若干電話線，這樣兩個不同的交換機的用戶就能互相通電話了。
2. 電話交換機的連接
二、電話交換機
例如：北京地區電話交換機的編號（即區號）010，上海地區電話交換機的編號（即區號） 021。使用時，交換機把需要通話的兩部電話接通，通話完畢再將線路斷開。
二、電話交換機
3. 電話交換機的發展
話務員手工操作
來接線和斷線的
自動電話交換機，通過電磁繼電器進行接線
電子計算機按用戶所撥的號碼自動接通話機
人工電話交換機
自動電話交換機
程控電話交換機
二、電話交換機
4. 電話“占線”的原因
對方正在給別人打電話。
別人正在給對方打電話。
對方正在給自己打電話。
電話交換機之間線路忙。
對方電話未掛號。
打電話時，有時出現“占線”現象。實際上，當時對方的話機并不一定在使用，而常常是兩臺交換機之間有太多的用戶要通話，它們之間的電話線不夠用了。這個現象在打長途電話時比較常見。打電話時，有時出現“占線”現象，你知道電話“占線”的原因嗎？
二、電話交換機
【例題2】北京某人給上海的朋友打電話，信號的傳遞過程是：從北京人的電話上通過電話線傳到______的電話交換機上，再從______ 的電話交換機上通過電話線傳到_______的電話交換機上，又從_____的電話交換機上傳到上海朋友家的電話上.
固定電話的工作過程是：電話都是把聲音信號轉化成電信號，通過電話線傳到交換機上，交換機再將電信號通過電話線傳到接收人的固定電話上，他的電話機再將電信號轉化成聲音信號；所以，在北京的人給上海的朋友打電話，信號的傳遞過程是：從北京的電話上通過電話線傳到北京的交換機上，再從北京的交換機上通過電話線傳到上海的交換機上，又從上海的交換機上傳到上海的朋友家的電話上．
北京
二、電話交換機
北京
上海
上海
三、模擬通信
和數字通信
一、電流把信息傳到遠方
二、電話交換機
三、模擬通信和數字通信
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 現代順風耳——電話
1. 模擬通信與數字通信
（1） 模擬通信
在話筒將聲音轉換成信號電流時，這種信號電流的頻率、振幅變化的情況跟聲音的頻率、振幅變化的情況完全一樣，“模仿”著聲信號的“一舉一動”。這種電流傳遞的信號叫做模擬信號，使用模擬信號的通信方式叫做模擬通信。
A
三、模擬通信和數字通信
（2）數字通信
用不同符號的不同組合表示的信號叫數字信號。這種通信方式叫數字通信。
①莫爾斯電碼
以電報信號為例：用點“ ·”和畫“—” 的組合代表各種數字，一定的數字組合代表一個漢字；于是一系列點和畫組成的信號就可以代表一個完整的句子了。
莫爾斯電碼。點和劃的不同組合代表不同的數字。
三、模擬通信和數字通信
漢子電報碼
摩爾斯電碼也被稱作摩斯密碼，是一種時通時斷的信號代碼，通過不同的排列順序來表達不同的英文字母、數字和標點符號。它發明于1837年，是一種早期的數字化通信形式。
摩爾斯電碼表
三、模擬通信和數字通信
②數字信號的組成
發聲、發光的長短；電壓、電流的有無；數字0和1；磁體的N、S極等不同符號信息都可組成數字信號。
數字通信是一種既現代有古老的通信方式。烽火、旗語、電報和網絡等傳遞信息的方式都是數字通信。
三、模擬通信和數字通信
2. 模擬通信與數字通信的特點
（1）模擬信號
模擬信號在長距離傳輸和多次加工、放大的過程中，信號電流的波形會改變，從而使信號丟失一些信息，表現為聲音、圖像的失真，嚴重時會使通信中斷。
三、模擬通信和數字通信
（2）數字信號
目前，通常的數字信號只包含兩種不同的狀態，形式簡單，所以抗干擾能力特別強。由于電子計算機是以數字形式工作的，數字信號可以很方便地用電子計算機加工處理，發揮計算機的巨大威力。數字信號還可以通過不同的編碼進行加密。 現代的電話已經全部采用數字信號進行傳輸和處理了，用數字信號傳輸的電視節目也已經進入家庭。
三、模擬通信和數字通信
【例題3】如圖所示，利用數字通信進行傳輸信號的是（ ）
古人用烽火數量的多少表示來侵略敵人的多少，是分立的信號，屬于數字信號；
古代的驛站和驛馬是早期的信息傳遞工具，屬于模擬信號；“電報”發出的信號是不連續的，是分立的信號，屬于數字信號；海軍用旗語或燈光的暗亮來相互傳遞信息，是分立的信號，屬于數字信號．
A．烽火狼煙 B．驛馬快報 C．發送電報 D．海軍旗語
故選ACD．
ACD
三、模擬通信和數字通信
四、課堂總結
一、電流把信息傳到遠方
二、電話交換機
三、模擬通信和數字通信
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 現代順風耳——電話
現代順風耳—電話
電 話
模擬通信
數字通信
①話筒：把聲信號轉化為電信號.
②聽筒：把電信號轉化為聲信號.
③同一部電話中，話筒和聽筒是并聯的；
話筒與對方的聽筒是串聯的。
減少電話線的數量，提高線路的利用率。
①信號電流的頻率、振幅變化的情況跟聲音的頻率、振幅變化的情況完全一樣，“模仿”著聲信號的“一舉一動”。這種電流傳遞的信號叫做模擬信號，使用模擬信號的通信方式叫做模擬通信。
②用不同符號的不同組合表示的信號叫數字信號。
這種通信方式叫數字通信。
電話交換機
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
一、電流把信息傳到遠方
二、電話交換機
三、模擬通信和數字通信
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 現代順風耳——電話
五、動手動腦學物理
1. 圖是老式電話機的原理圖。炭粒話筒相當于一個變阻器，膜片振動把炭粒壓緊和放松時，相當于圖中膜片帶動滑動頭左右移動，使滑動變阻器的電阻發生周期性變化，引起電路中的電流發生相應的周期變化。聽筒中有一個電磁鐵，當線圈中的電流周期性變化時，它對旁邊鐵質膜片的引力也隨著改變，使膜片來回運動。因此，聽筒中膜片往返運動的頻率跟話筒膜片振動的頻率相同，這樣聽筒中就聽到了對方說話的聲音。請具體分析：當話筒膜片由靜止向左、向右運動時，聽筒中原來靜止的膜片會怎樣運動？
五、動手動腦學物理
當炭粒話筒中的膜片向左運動時，使滑動變阻器的滑片向左運動，使變阻器接入電路的電阻變大，電路中電流減小。聽筒中電磁鐵的電流減小，磁性減弱，對膜片的吸引力減小，膜片向右運動；反之當炭粒話筒中的膜片向右運動時，聽筒中的膜片向左運動.
五、動手動腦學物理
2. 現在常用的動圈式耳機，它的構造跟圖甲揚聲器相同，不過耳機的體積小很多。圖乙是動圈式話筒，其構造也和動圈式耳機類似。因此，用兩只動圈式耳機就可以做一部最簡單的電話：一只耳機當話筒，另一只當聽筒，兩耳機之間用一對導線連起來，對著一只耳機說話，在另一只耳機里就能聽到說話聲。這部電話是沒有電池的，從能量轉化的角度看，一只耳機是磁生電，另一只耳機是電生磁。請問：磁生電和電生磁的兩只耳機，哪個是話筒 哪個是聽筒？
甲 乙
五、動手動腦學物理
對著一只耳機說話時（相當于話筒），產生的聲音引起膜片振動，線圈和膜片是連在一起的，連在膜片上的線圈就一起振動，線圈在磁場里的振動，會切割磁感線產生感應電流，從能量轉化的角度看，“話筒”耳機是將機械能轉化為電能，這是“磁生電”。
而另一只耳機的聽筒是利用通電線圈在磁場中受到力的作用帶動音膜振動而發出聲音，把變化的電流轉化為聲音信號，從能量轉化的角度看，“聽筒”耳機是將電能轉化為機械能，這是“電生磁”。
因此話筒是磁生電，聽筒是電生磁．
五、動手動腦學物理
3. 如果圖甲電碼中的點和劃分別用數字0和1表示，現要根據圖乙的漢字電報碼表示一個“學”字，其數字碼是怎樣的？
由圖中字符與對應電碼可知，“學”字下面對應的電碼是1331，由圖可知數字1的電碼為·----，數字3的電碼為···--，電碼中的點和劃分別用數字0和1表示，所以其數字碼是 01111000110001101111。
圖甲 莫爾斯電碼
圖乙 漢子電報碼
六、課堂練習
一、電流把信息傳到遠方
二、電話交換機
三、模擬通信和數字通信
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 現代順風耳——電話
1．甲、乙兩部電話接通后，正確的說法是（　　）
A．甲的聽筒和甲的話筒，乙的聽筒和乙的話筒分別串聯在兩個電路中
B．甲的聽筒和乙的聽筒串聯，甲的話筒和乙的話筒串聯
C．甲的聽筒和話筒，乙的聽筒和話筒串聯在一個電路中
D．甲的聽筒和乙的話筒串聯在一個電路中，乙的聽筒和甲的話筒串聯在另一個電路中
D
AD．甲、乙兩部電話接通后，甲的聽筒和乙的話筒，乙的聽筒和甲的話筒分別串聯在兩個電路中，故A不符合題意，D符合題意。
BC．甲的聽筒和乙的話筒串聯，甲的話筒和乙的聽筒串聯，故BC不符合題意。
六、課堂練習
所以選D。
2. 抗日戰爭期間，我軍利用各種方式傳遞軍情，下列列舉的傳遞軍情的方式屬于傳遞模擬信號的是（ ）
A．消息樹 B．發電報
C．雞毛信 D．發不同顏色的信號彈
消息樹、發電報和不同顏色的信號彈都是利用不同組態傳遞信息的，屬于數字信號；雞毛信則一般是利用文字的形式直接表述信息，屬于模擬信號．
C
所以選C.
六、課堂練習
3．2011年6月9日，持續繞月9個多月的“嫦娥二號”衛星加速離開月球，并繼續進行深空探測，如圖所示，A、B為衛星的兩個噴氣發動機。根據表中指令可知，使“嫦娥二號”衛星加速離月的信號應為（ ）
由圖可知，要使“嫦娥二號”離開月球，應增大其速度；故應沿速度方向的反方向噴出氣體，才能使“嫦娥二號”加速離開月球；故應發出指令：發動機A點火；由題意可知應為：00100 10001。
A
故選A.
六、課堂練習
指令 信號
發動機A 00100
發動機B 11011
點火 10001
熄火 01110
A．00100 10001
B．00100 01110
C．11011 10001
D．11011 01110
4. 關于數字信號和數字通信，下列說法錯誤的是（ ）
A．先進的電視機可實現數字通信
B．電報信號是數字信號
C．用不同數字的不同組合表示的信號叫做數字信號
D．數字信號可以很方便地用電子計算機加工處理
A．數字通信可以傳遞大容量的信號，抗干擾能力強，數字電視使用數字信號進行傳輸，故A正確，不符合題意；B．電報發出的信號是不連續的，是分立的信號，屬于數字信號，故B正確，不符合題意；
C．用不同數字或符號等的不同組合表示的信號叫做數字信號，數字信號相對于模擬信號有更強的抗干擾能力，故C錯誤，符合題意；
D．計算機所處理的數據是二進制的數字信號，數字信號可以很方便地用電子計算機加工處理，故D正確，不符合題意．
C
所以選C.
六、課堂練習
5．模擬信號在長距離傳輸和多次加工、放大的過程中，信號電流的波形會改變，從而使信號丟失一些______，表現為聲音、圖像的______，嚴重時會使通信中斷；數字信號只包括兩種不同的狀態，形式簡單，所以抗干擾能力特別強，可以很方便地用_________ 加工處理，還可以通過不同的_______進行加密。
編碼
六、課堂練習
信息
失真
電子計算機
模擬信號在長距離傳輸和多次加工、放大的過程中，會受到外界的通信系統內部的各種噪聲干擾，噪聲和信號混合后難以分開，從而使信號丟失一些信息，表現為聲音、圖象的失真，使得通信質量下降。線路越長，噪聲的積累也就越多，嚴重時會使通信中斷。
數字信號是用兩種物理狀態來表示0和1的，形式簡單，其抵抗材料本身干擾和環境干擾的能力特別強。由于電子計算機是以數字形式工作的，數字信號可以很方便地用電子計算機加工處理，數字信號還可以通過不同的編碼進行加密。
6. 數字通信是一種既現代又古老的通信方式，現代電話已全部采用數字信號進行處理。若用“0”和“1”代表“開”和“關”這兩個動作，組成一組數字信號，可以表達一句話。例如：
想說的一句話是：他是我同學．數字信號為：1，10，0，00.
那么，“我和他是同學”的數字信號為“0，01，1，10，00”，請照此代碼用另一組信號表達你想說的一句話：_________。
1，10，0，00（他是我同學）
開關動作 開 關 開、關 開、開 關、開
表示數字 0 1 01 00 10
中文意義 我 他 和 同學 是
六、課堂練習

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