第二十一章

信息的傳遞第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展物理觀念1.知道電話的結(jié)構(gòu)、原理。2.知道電話交換機的工作過程。3.知道模擬信號與數(shù)字信號的概念與特點。4.知道電磁波，知道波長、頻率和波速的關(guān)系，會進行簡單計算。5.了解廣播、電視與移動通信。6.了解四種通信方式。7.了解能源的種類和開發(fā)新能源的方法。8.了解核能、太陽能的特點與應(yīng)用。9.了解能量的守恒、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性。難點重點重點科學(xué)思維通過自主閱讀、師生交流，培養(yǎng)閱讀、收集證據(jù)、分析信息的能力和習(xí)慣。科學(xué)探究學(xué)會辯證思考問題，提高將理論知識轉(zhuǎn)化為社會實踐應(yīng)用的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理和實事求是的科學(xué)態(tài)度。

三星堆發(fā)掘的面具有異乎尋常的大耳朵和夸張凸起的眼球，這樣的設(shè)計表達了古人期盼著能有“順風(fēng)耳”和“千里眼”，可以聽到、看到遠處的事物。今天我們已經(jīng)實現(xiàn)了古人的愿望，電話和電視讓我們實時聽到、看到隔著千山萬水的聲音和事物。我國航天員在空間站中，如何和地面指揮中心傳遞信息呢?

航天員通過電磁波和地面指揮中心傳遞信息我們現(xiàn)在進入了信息化時代，正在邁向信息高速公路，迎接一個信息爆炸的新時代。任務(wù)一、認識電話電話發(fā)明者是誰?電話各部分的作用和用途是什么?貝爾發(fā)明了電話電話利用電信號傳遞信息任務(wù)一、認識電話1.電話的結(jié)構(gòu)：(1)話筒：把聲音信號轉(zhuǎn)化為電流信號。工作原理：話筒中有一個裝著炭粒的小盒子，當人對著話筒講話時，由于聲音的振動，膜片時緊時松地壓迫炭粒，它們的電阻隨之發(fā)生改變，流過炭粒的電流就會相應(yīng)改變，于是形成了隨聲音變化的電流信號。任務(wù)一、認識電話(2)聽筒：把電流信號轉(zhuǎn)化為聲音信號。任務(wù)一、認識電話工作原理：聽筒內(nèi)有一個電磁鐵，電磁鐵吸引一塊薄鐵膜片。由于線圈中電流不斷變化，電磁鐵對膜片的作用也隨之變化，使膜片振動，在空氣中形成聲波，這樣就把電流信號變成了聲音信號。2.電話交換機：電話交換機的作用是轉(zhuǎn)接電話。任務(wù)一、認識電話3.模擬信號與數(shù)字信號：(1)模擬信號：信號電流的頻率、振幅與聲音的頻率、振幅完全一樣，模仿聲信號的電信號。缺點：在傳輸、放大、加工的過程中易失真，從而使傳遞的信息發(fā)生變化。任務(wù)一、認識電話(2)數(shù)字信號：利用點“·”和畫“—”的組合來代表信息的信號。特點：一般只有兩個數(shù)字，形式簡單，抗干擾能力強。任務(wù)二、認識電磁波

1.電磁波是怎樣產(chǎn)生的？電磁波產(chǎn)生的條件是：迅速變化的電流。2.電磁波是怎樣傳播的？任務(wù)二、認識電磁波現(xiàn)象是：能收到信號。說明了電磁波能在真空中傳播。列舉一現(xiàn)象可以說明這一點：宇航員在太空中與地面聯(lián)系

。任務(wù)二、認識電磁波波速：波傳播的快慢叫波速，在真空中，電磁波傳播的速度等于光速。波長：相鄰兩個波峰（或波谷）間的距離，用字母λ表示。單位：m。頻率：單位時間（1s）內(nèi)振動的次數(shù)。用字母

f表示。單位：赫茲（Hz）。

波長波長波峰波谷λλ波速=波長×頻率，在真空中，電磁波的波速是一定的，所以電磁波的波長越長，頻率越低。波長波長頻率越低，波長越長頻率越高，波長越短任務(wù)二、認識電磁波真空中電磁波傳播的速度是3×108

m/s，電磁波頻率的單位是赫茲，符號是Hz，常用單位是千赫和兆赫。任務(wù)二、認識電磁波電磁波是個大家族，通常數(shù)百千赫至數(shù)百兆赫的那一部分叫無線電波。電磁波的波速c、波長λ和頻率f

之間的關(guān)系是c=

λf

。

生活中你知道哪些電磁波，電磁波有哪些應(yīng)用?任務(wù)二、認識電磁波任務(wù)二、認識電磁波閱讀教材P152的科學(xué)世界《微波爐》。

說出：①微波爐的工作原理；②使用注意事項。任務(wù)二、認識電磁波任務(wù)三、認識廣播、電視和移動通信

1.無線電廣播（1）無線電廣播信號的發(fā)射由廣播電臺完成。（2）話筒的作用是將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號。（3）調(diào)制器的作用是把音頻電信號加載到高頻電流上。任務(wù)三、認識廣播、電視和移動通信（4）天線的作用是發(fā)射電磁波。（5）收音機的天線的作用是接收電磁波。（6）調(diào)諧器的作用選出特定頻率的信號。（7）揚聲器的作用是把音頻信號轉(zhuǎn)換成聲音。任務(wù)三、認識廣播、電視和移動通信2.電視的發(fā)射和接收（1）聲音信號的產(chǎn)生、傳播、和接收跟無線電廣播的工作過程類似。任務(wù)三、認識廣播、電視和移動通信（2）圖像信號的工作過程是：①攝像機把圖像變成電信號；

②發(fā)射機把電信號加載到頻率很高的電流上，通過發(fā)射天線發(fā)射到空中；③電視機的接收天線接收高頻信號,通過電視機把圖像信號取出并放大，由顯示器還原成圖像。任務(wù)三、認識廣播、電視和移動通信

3.移動電話（1）移動電話與固定電話的區(qū)別是移動電話不需要電話線，固定電話需要；（2）講話時移動電話的作用是無線電發(fā)射臺；接聽時移動電話的作用是無線電接受臺；（3）移動電話的體積很小，發(fā)射功率不大，天線簡單，靈敏度不高，通話時要靠固定無線電臺轉(zhuǎn)接，這種固定的電臺叫基地臺。任務(wù)三、認識廣播、電視和移動通信4.無繩電話有一種可以移動的電話，叫做無繩電話。無繩電話很像普通的電話機，只是座機和手機之間沒有電話線相連。無繩電話的座機和手機上各有一個天線，它們通過無線電波來溝通。座機接在市話網(wǎng)上，相當于一個小型基地臺。手機不能離座機太遠，工作區(qū)域大約在幾十米到幾百米的范圍內(nèi)。任務(wù)四、認識信息之路微波的波長是10

m~1

m，頻率為30

MHz~3×105

MHz，微波的性質(zhì)更接近光波，大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射。因此，每隔50

km左右就要建設(shè)一個微波中繼站，把上一站傳來的信號處理后，再發(fā)射到下一站去。1.微波通信現(xiàn)在用通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站來進行通信，通信衛(wèi)星大多是相對地球“靜止”的同步衛(wèi)星

。在地球的周圍均勻地配置3顆同步通信衛(wèi)星，就覆蓋了幾乎全部地球表面，可以實現(xiàn)全球通信。。任務(wù)四、認識信息之路2.衛(wèi)星通信光纖通信傳輸信息的載體是什么?

光纖通信傳輸信息的載體是激光，應(yīng)用的物理知識是光的全反射，優(yōu)點是抗干擾性強，能減少信號衰減，適用于遠距離、大容量傳輸信息。任務(wù)四、認識信息之路3.光纖通信（1）光也是一種電磁波，與微波相比，光的頻率更高，1960年，美國科學(xué)家梅曼制成了世界上第一臺紅寶石激光器。任務(wù)四、認識信息之路（3）通信用的激光一般在特殊的管道——光導(dǎo)纖維里傳播，光導(dǎo)纖維是很細很細的玻璃絲，光從它的一端射入，在內(nèi)壁上經(jīng)多次反射，從另一端射出，將信息傳到遠方。由于光的頻率很高，所以在一定時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘看蟆Ｍǔ?shù)條光纖并成一束再敷上保護層，制成光纜，用來傳遞電視、電話等多種信息。（2）激光的特點是頻率單一、方向高度集中。4.網(wǎng)絡(luò)通信（1）目前人們經(jīng)常使用的網(wǎng)絡(luò)通信形式是電子郵件，它不僅可以傳送文字，也可以把照片、語音及任何信息變成數(shù)字文件進行傳送。任務(wù)四、認識信息之路（2）計算機之間的聯(lián)結(jié)，除了使用金屬導(dǎo)線外，還使用光纜、衛(wèi)星通信等各種通信手段?？偨Y(jié)：信息技術(shù)給人類社會帶來便利，信息之路越來越寬。任務(wù)四、認識信息之路任務(wù)五、認識能源1.我們每天吃飯、喝水，用什么來煮飯、燒水呢?2.汽車、火車和飛機等交通工具的行駛需要消耗什么?3.什么能提供能量呢?想一想任務(wù)五、認識能源能源是自然界中存在并能提供能量的資源任務(wù)五、認識能源1.我們平常使用的煤、石油、天然氣，是千百萬年前埋在地下的動、植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的，稱為化石能源。2.根據(jù)是否能從自然界直接獲得，分為一次能源和二次能源。任務(wù)六、認識核能1.核能是指：原子核分裂或結(jié)合，釋放出驚人的能量。2.核能的開發(fā)和利用采用兩種方式：核裂變和核聚變。3.目前核電站發(fā)電都是采取核裂變。核裂變核聚變近幾年，我國“人造太陽”——大型核實驗裝置“東方超環(huán)”(EAST)取得重大突破，可以實現(xiàn)短時間利用核聚變來發(fā)電，如果接下來技能成熟，用核聚變來發(fā)電，可以大大減少能源危機。任務(wù)六、認識核能（1）核能是指原子核

或

釋放出的驚人能量。釋放核能的兩條途徑是：

、

。

（2）核電站的核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈式反應(yīng)是

的鏈式反應(yīng)，而原子彈爆炸是

的鏈式反應(yīng)，一瞬間發(fā)生原子核裂變釋放極大的能量。任務(wù)六、認識核能裂變聚變核裂變核聚變可控不可控如圖所示為核電站發(fā)電流程圖。下列說法正確的是(

)

A．核能是不可再生能源

B．蒸汽輪機的效率總是小于1

C．蒸汽輪機將核能轉(zhuǎn)化為機械能

D．發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能任務(wù)六、認識核能隨講隨練ABD任務(wù)七、認識太陽能任務(wù)七、認識太陽能任務(wù)七、認識太陽能1.在太陽內(nèi)部，

在超高溫下發(fā)生聚變，釋放出巨大

。大部分太陽能以

和

形式向四周輻射開去。2.目前直接利用太陽能的方式有兩種，一種是用

，另一種是用

。氫原子核核能熱光集熱器把水等物質(zhì)加熱

太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能任務(wù)七、認識太陽能隨講隨練人們常說，太陽是人類的“能源之母”,從能源是否可以在短期內(nèi)從自然界中得到補充角度看，太陽能屬于

(填“可再生”或“不可再生”)能源；在石油、天然氣、煤、核能中，不是間接來自太陽能的是

。

可再生核能化學(xué)能：由于化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而產(chǎn)生的能量。燃料燃燒過程，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。任務(wù)七、認識太陽能能量轉(zhuǎn)化與守恒能量轉(zhuǎn)化與守恒化學(xué)能：由于化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而產(chǎn)生的能量?；瘜W(xué)電池供電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。任務(wù)七、認識太陽能能量轉(zhuǎn)化與守恒核能：由于核反應(yīng)，物質(zhì)的原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而釋放的能量。核電站供電時，核能轉(zhuǎn)化為電能。任務(wù)七、認識太陽能能量轉(zhuǎn)化與守恒自然界中的能量不但可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，還可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。能量守恒定律：能量不會消失，也不會創(chuàng)生，在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程中，能量的總和不變。任務(wù)七、認識太陽能任務(wù)八、認識能源與可持續(xù)發(fā)展1.能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性汽車在公路上行駛，消耗大量的汽油，與此同時，汽車的發(fā)動機和水箱的溫度很高，有大量的熱量散失到空氣中，為什么科學(xué)家不把這些散失的熱收集起來呢？能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性。2.能源的消耗對環(huán)境的影響化石燃料的利用會產(chǎn)生熱污染，汽車尾氣是熱島效應(yīng)的罪魁禍首之一；化石能源的廣泛使用，燃料燃燒產(chǎn)生的大量二氧化碳大大加劇了地球的溫室效應(yīng)，同時產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物、粉塵和一氧化氮，嚴重污染了大氣。任務(wù)八、

認識能源與可持續(xù)發(fā)展3.能源與可持續(xù)發(fā)展隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源的消耗量迅速增長，使能源問題越來越成為經(jīng)濟發(fā)展中的突出問題，因此需要大力探索和開發(fā)新能源。任務(wù)八、

認識能源與可持續(xù)發(fā)展什么是可再生能源?什么是不可再生能源?可再生能源：可長期提供或可以再生的能源。如太陽能、風(fēng)能、水能等。不可再生能源：不能在短期內(nèi)從自然界得到補充的能源。如煤、石油、天然氣、鈾礦等。任務(wù)八、

認識能源與可持續(xù)發(fā)展總結(jié)：能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性，且現(xiàn)有可利用的能源有限，故必須節(jié)約能源，同時要開發(fā)新能源。任務(wù)八、認識能源與可持續(xù)發(fā)展信息、能量波速=波長×頻率信息的傳遞信息記錄利用光的全反射傳播儲存電磁波光纖通信產(chǎn)生傳播能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化能量守恒定律能源利用能源與社會環(huán)境的關(guān)系太陽能、核能等開發(fā)能源與可持續(xù)發(fā)展1.關(guān)于信息傳遞，下列說法正確的是（）A．倒車雷達是利用微波進行定位的B．手機間通話是通過超聲波傳遞信息的C．光纖通信是利用電流傳遞信息的D．北斗衛(wèi)星是通過電磁波傳遞信息的D2.如圖所示，電磁波是個大家族，下列說法正確的是（）A．紅外線的波長比紫外線的短 B．無線電波在真空中傳播的速度比X射線大C．紫外線的頻率比無線電波的高 D．電磁波不能在真空中傳播C3.下列能源屬于可再生能源的是（）A．煤B．核能C．化石燃料