資源簡介

(共44張PPT)
2024年秋季
北師大版物理
九年級全冊
第十五章 怎樣傳遞信息——通信技術(shù)簡介
第一節(jié) 電磁波
第二節(jié) 廣播和電視
第三節(jié) 現(xiàn)代通信技術(shù)及發(fā)展前景
1
學習目標
2
課時導入
3
感悟新知
4
隨堂檢測
5
課堂小結(jié)
電磁波是怎樣產(chǎn)生的
電磁波大家族
電磁波是怎樣傳播的
廣播和電視
信息的傳遞
電磁波是我們經(jīng)常聽到的一個詞語。例如，廣播電臺和電視臺利用電磁波傳遞聲音和圖像，微波爐靠電磁波加熱食品，“手機”(移動電話)通過電磁波通話等。在生活中，我們能夠看到將石子投入水中在水面激起的水波，能夠聽到琴弦振動在空氣中激起的聲波.而電磁波似，乎是一種“無形的波浪”，它是怎樣產(chǎn)生的，又是怎樣傳播的呢？
1. 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. 電磁波的特點
看不見，摸不著，但電磁波確實可以為我們傳遞信息。
知識點
電磁波是怎樣產(chǎn)生的
1
3. 類比于水波和聲波的產(chǎn)生
木棍在水面上振動會產(chǎn)生水波；說話時聲帶的振動在空氣中形成聲波。同理，當電路中有迅速變化的電流(振蕩電流)時，便會在周圍空間激起電磁波。(類比思想)
拓展延伸
能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。其中最簡單的振蕩電路叫LC 回路。
振蕩電流是一種頻率很高的交變電流。
[中考·柳州] 如圖1 所示，將導線一端與電池負極連接，用另一端與電池正極快速斷續(xù)接觸，可以聽到收音機發(fā)出“咔嗒”聲，表明收音機接收到了( )
A. 熱量
B . 聲波
C . 光能
D . 電磁波
例1
解題秘方：利用已有知識直接作答。
解析：當將導線的一端與電池的負極相連，再用導線的另一端與電池的正極快速斷續(xù)接觸時，產(chǎn)生時斷時續(xù)的電流，即變化的電流，會產(chǎn)生電磁波，收音機接收到電磁波，從而發(fā)出“咔嗒”聲，故ABC 錯誤，D 正確。
答案：D
方法提醒
根據(jù)收音機中發(fā)出的“咔嗒”聲推測得出電磁波的存在，用到轉(zhuǎn)換法。
1. 電磁波按波長分類 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X 射線、γ 射線等。
知識點
電磁波大家族
2
2. 應(yīng)用 (1)無線電波：廣播、電視和移動電話等。
(2)紅外線：遙控、遙感等。
(3)紫外線：殺菌、驗鈔等。
(4)X 射線：用于醫(yī)療上診斷是否骨折等。
(5)γ 射線：金屬探傷。
3. 微波爐 微波爐內(nèi)有一個微波發(fā)生器，能產(chǎn)生頻率非常高的電磁波——微波。在微波的作用下，食物中的水分子劇烈振動，食物內(nèi)能增大。
4. 電磁波對人體的影響 我們生活在電磁波的海洋中，電磁波給我們帶來了便利，但它也會給人體帶來一定的危害。
易錯提醒
1. 可見光也是電磁波家族中的一員，不能錯誤地認為光和電磁波是兩種不同的物質(zhì)。
2. α 射線和β 射線不屬于電磁波。α 射線與β 射線本質(zhì)上是高能粒子流, 而電磁波本質(zhì)上是變化的電場和磁場, 所以這兩種射線不是電磁波。
[中考·泰州] 如圖2 是我國某集團研發(fā)的5G 警用巡邏
機器人，它搭載了5 個高清攝像頭，具有快速測溫篩查、循環(huán)播報提醒等功能，能實現(xiàn)全景無死角巡邏。5G 警用巡邏機器人是通過______向外界
發(fā)送信息的；它通過識別不同溫度的物
體輻射的______強度不同來實現(xiàn)快速測溫。
例2
電磁波
紅外線
解題秘方：理解各種電磁波在生活中的應(yīng)用，注意紅外線和紫外線的特點及應(yīng)用。
解析：5G 警用巡邏機器人使用5G 信號，通過電磁波向外界發(fā)送信息。紅外線有熱效應(yīng)，不同溫度的物體輻射的紅外線強度不同。
特別提醒
(1)移動通信5G信號是利用電磁波來傳遞信息的；光是電磁波，紅外線和紫外線是不可見的光。
(2)紅外線熱效應(yīng)強，一切物體都在不停地輻射紅外線，溫度越高輻射紅外線越強，常用于夜視儀、熱譜圖、遙控、遙感等。
1. 傳播特點 電磁波的傳播不需要介質(zhì)，即電磁波可以在真空中傳播。
2. 傳播速度 真空中電磁波的傳播速度約為3×108 m/s。
知識點
電磁波是怎樣傳播的
3
3. 波速(c)、波長(λ)和頻率(f)之間的定量關(guān)系
(1) 頻率：電磁波的頻率在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)電流振蕩的次數(shù)，單位為赫茲(Hz)。
(2) 波長：電磁波的波長是電流每振蕩一次電磁波向前傳播的距離，單位為米(m)。
(3)電磁波的波速c 等于波長λ 和頻率f 的乘積，即c=λf。
深度理解
1. 電磁波在空氣中的傳播速度近似認為與在真空中傳播的速度相同。
2. 電磁波在真空中傳播的速度是定值，由關(guān)系式c=λ f 可知，電磁波的波長與頻率成反比。
3. 不能認為電磁波的波速與波長和頻率有關(guān)。
[中考·常州] 1965 年，美國發(fā)射通信衛(wèi)星les－1，由于故障導致該衛(wèi)星進入太空后與地球失去聯(lián)系，18 年后，科學愛好者菲爾威廉偶然捕捉到les－1 發(fā)出的頻率為2.5×108 Hz 的信號。該信號( )
A. 屬超聲波，周期為4×10－8 s
B. 屬超聲波，周期為4×10－9 s
C. 屬電磁波，周期為4×10－8 s
D. 屬電磁波，周期為4×10－9 s
例3
解析：電磁波能在真空中傳播，衛(wèi)星發(fā)出的是電磁波；頻率f=2.5×108 Hz 的信號的周期為T= = =4×10－9 s。
答案：D
易錯提醒
公式c=λ f 反映了波速、波長和頻率之間的關(guān)系，電磁波的波速等于光速c=3×108 m/s,利用公式計算時注意頻率的單位用國際單位Hz，另外注意理解周期和頻率的關(guān)系T= 。
知識點
1. 音頻、視頻和射頻信號 調(diào)制
(1)音頻信號：由聲音轉(zhuǎn)換成的電流信號。
(2)視頻信號：由圖像轉(zhuǎn)換成的電流信號。
(3) 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，稱這種電流為射頻信號。
(4)調(diào)制：將音頻或視頻信號搭載到射頻信號上的過程。
知識點
廣播和電視
4
2. 無線電廣播的發(fā)射和接收
(1) 發(fā)射：廣播電臺通過錄音設(shè)備把事先錄制的節(jié)目或由話筒把聲音(直播時)轉(zhuǎn)換成音頻電流，同時載波發(fā)生器產(chǎn)生射頻電流，將兩個電流送入調(diào)制器，得到的調(diào)幅電流再送入發(fā)射機進行功率放大，最后由天線將“搭載”著聲音信息的電磁波發(fā)射出去。
(2) 接收：收音機的天線接收到許多電臺的電磁波，將這些信號電流送入調(diào)諧電路中，我們旋轉(zhuǎn)收音機的調(diào)諧旋鈕，從中選出某一個電臺特定頻率的信號，經(jīng)過解調(diào)器的處理，取出當初的音頻信號，經(jīng)過放大后送到揚聲器，把電信號轉(zhuǎn)換成聲波。
3. 電視的發(fā)射和接收
(1) 發(fā)射：電視臺既能傳送聲音，又能傳送圖像。發(fā)射時用音頻電流和視頻電流去調(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，由天線將“搭載”著圖像和聲音信息的電磁波發(fā)射出去。
(2) 接收：電視機的天線接收到許多電視臺的電磁波，由調(diào)諧電路選擇其中一個電視臺的信號，經(jīng)過解調(diào)器取出視頻和音頻信號，分別放大后，由顯像管還原成圖像，由揚聲器放出聲音。
知識拓展
音頻信號頻率較低，與聲音的頻率相同，為20 Hz~20 kHz。視頻信號頻率變化范圍較大，為幾赫到幾兆赫。聲音和圖像無法直接搭載高頻電磁波傳遞到遠方，必須先把聲音轉(zhuǎn)換成電流信號即音頻信號，圖像轉(zhuǎn)換成電流信號即視頻信號，然后再加載到高頻電磁波上。話筒和攝像機分別是把聲音和圖像信號轉(zhuǎn)換成電流信號的裝置。
如圖3 是無線電廣播工作過程的簡易圖。
例4
話筒把播音員的______轉(zhuǎn)換成______信號，調(diào)制器把音頻信號加載到______電流上發(fā)射到空中，收音機接收到各種電磁波并從中選出特定頻率的信號。通過______將音頻信號留下，通過______把播音員的聲音從收音機播放出來。
聲信號
電
高頻
解調(diào)器
揚聲器
解題秘方：本題考查無線電廣播信號的調(diào)制、調(diào)諧及解調(diào)，注意結(jié)合電磁波的相關(guān)知識，掌握信號發(fā)射及接收的過程。
解析：話筒將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，而后該信號經(jīng)調(diào)制器后加載到高頻電流上，然后由天線發(fā)射到空中；收音機接收裝置收到空中的各種電磁波，并通過調(diào)諧器從眾多的電磁波中找出特定頻率的信號，通過解調(diào)器選出音頻電信號，送到揚聲器即可發(fā)出聲音。
解題對策
可以結(jié)合“飛鴿傳書”來類比(類比法) 理解記憶電磁波的發(fā)射與接收過程。另外結(jié)合電磁波知識，從話筒和揚聲器的原理、作用來深入理解無線電廣播的發(fā)射和接收過程。
1. 電話座機必須用電話線連接到電信局的交換機上，依靠導線中的音頻電流傳送話音，只能在固定的地點使用。
2. 手機由電磁波傳遞信息，它既是發(fā)射機，又是接收機，既可以傳遞聲音，又可以傳遞圖像。
知識點
信息的傳遞
5
3. 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(luò)，可以傳遞文字、圖像和聲音等，有許多功能。
4. 激光是一種顏色非常純、方向高度集中的光。光纖通信用途廣泛，如長途電話、有線電視、電視會議、互聯(lián)網(wǎng)等，光纖的應(yīng)用是社會信息化程度提高的重要標志。
5. 同步通信衛(wèi)星相對于地面是靜止的，衛(wèi)星通信使用微波，在赤道上空約36 000 km高度的圓形軌道上均勻布置三顆同步衛(wèi)星，信號就幾乎能覆蓋全球各個角落。
知識總結(jié)
(1)人類將全面進入信息化社會。
(2)數(shù)字電視技術(shù)將更加成熟。
(3)網(wǎng)絡(luò)傳遞信息會更快。
(4)全球定位系統(tǒng)將走進平民生活。
(5)家用電器將進一步智能化。
[中考·玉林] 關(guān)于信息傳遞，下列說法正確的是( )
A. 一條光導纖維只能傳輸一條信息
B.5G 網(wǎng)絡(luò)通信必須通過光導纖維來傳輸信息
C. 用數(shù)字信號傳輸圖像信息比模擬信號容易失真
D. 北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)可提供全天候即時定位服務(wù)
例5
解析：一條光導纖維可以在一定時間內(nèi)傳輸大量的信息，選項A 錯誤。5G 網(wǎng)絡(luò)通信主要是利用電磁波傳遞信息的，故B錯誤。相對于數(shù)字通信，模擬通信存在以下缺點：模擬信號容易丟失信息、容易失真、保密性差，故C 錯誤。北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可提供全天候的即時定位服務(wù)，該系統(tǒng)利用電磁波傳遞信息，故D 正確。
答案：D
技巧點撥
天地通信都是利用電磁波來實現(xiàn)的。電磁波可以傳遞聲音、圖像等信息。在學習過程中，對于相似的知識要學會類比分析，構(gòu)建知識點之間的聯(lián)系，從而加深對知識的理解。
1．[2023·仙桃]智能家居環(huán)境下，用手機能遠程控制空調(diào)，此過程中信息的傳遞主要依靠(　　)
A．電磁波 B．超聲波
C．次聲波 D．空氣
A
2．[2023·大連模擬]電視信號的傳送是將頻率較低的音頻信號和視頻信號加載到頻率更高的電流上，產(chǎn)生電磁波發(fā)射到天空中，這種電流叫射頻電流。如圖所示，是音頻信號、視頻信號和射頻信號波形
的示意圖，其中表示射頻信號的
是________。
丙
3．關(guān)于天線，下列說法正確的是(　　)
A．只能發(fā)射電磁波信號
B．只能接收電磁波信號
C．既能發(fā)射電磁波信號，又能接收電磁波信號
D．既不能發(fā)射電磁波信號，又不能接收電磁波信號
C
現(xiàn)代通信技術(shù)
電磁波
廣播和電視
產(chǎn)生
傳播

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