【名师备课】人教版九下物理21.1《现代顺风耳──电话》教学设计与同步测试

《现代顺风耳──电话》教学设计
江苏南京29中致远校区　殷发金
一、教学目标
（一）知识与技能
1．了解信息的传播发展过程，了解电话是怎样把信息传递到远方的。
2．了解电话交换机的作用。
3．了解模拟通信和数字通信的基本区别。
（二）过程与方法
通过学生利用数字通信进行信息传递的活动，了解模拟通信和数字通信的区别。
（三）情感态度和价值观
通过对信息传播的发展过程的了解，提高学生学习物理的兴趣。
二、教学重难点
人类发展的过程总伴随着信息的传播，从古代 ( http: / / www.21cnjy.com )的烽火台到现代人的传递信息手段的变化，了解信息传播的重要性。现代社会的信息传播很多都是借助电流来完成的，如电话等。了解电流是如何把信息传到远方的是本节教学重点，现代电话利用电话交换机可以使连接电话线的数量大大的减少。随着技术的进步，要求传输的信息量增大，信息传输的质量要求提高，数字通信已经在大范围内使用。了解数字通信和模拟通信的区别，对数字通信的原理有初步的了解是本节教学难点。
重点：电流把信息传到远方。
难点：数字通信和模拟通信的区别。
三、教学策略
可以通过对人类传递信息发展过程的了解，使学 ( http: / / www.21cnjy.com )生认识到信息传递的重要性。电话的出现使人类传递信息步入了电的时代，电话是借用于电流把信息传到远方的，电话是由话筒和听筒组成的，听筒的工作原理在上一章已经详细介绍过，话筒是把变化的声音转化为变化的电流，听筒是把变化的电流转化成变化的声音。对于话筒和听筒的工作原理，可以利用多媒体课件或实物模型来认识。话筒利用声音使膜片振动，膜片压缩炭粒，炭粒的电阻发生改变，把变化的声音转化为变化的电流。听筒中主要元件是电磁铁，带有声音信息的电流经过电磁铁，就会产生强弱变化的磁场，对铁质膜片的吸引力也会改变，使膜片振动发声。通过设计多部电话两两间通话的连接线对比，发现，多部电话间的连接借助于电话交换机进行自动连接，可以使电话机间连接线的数量大大减少。通过实验，利用灯的亮暗组合来传递信息，认识模拟通信和数字通信的区别，以及数字通信的优点等。
四、教学资源准备
电源、开关（多个）、灯泡（多个）、电话机、电话机模型、导线、多媒体课件、单刀多掷开关。
五、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
创设情景（5分钟） 播放视频“烽火戏诸侯”，请你说说古代人是如何传递信息的？ 学生观看视频，了解古代信息传递的方式 创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲
引入新课（5分钟） 了解古代传递信息的一些方法。烽火、驿站、书信。你能说说近、现代的通信方法吗？ 学生了解人类信息传递的发展历程 培养学生总结能力
新课内容（25分钟） 信息传递的历史人类活动离不开信息的交流与传递，信息传递的变革推动了生产力的巨大发展，回事了人类文明的进程。请同学们说说人类经历了哪些信息和信息传递活动？小结：信息和信息传递活动经历了五次巨大的变革。语言的诞生、文字的诞生、印刷术的诞生、电磁波的应用、计算机技术的应用等 学生讨论人类传递信息的方法，如语言、文字、网络等传递信息的手段。人类传递信息的方法具有多样性 培养学生自学能力、总结能力
电流把信息传到远方近、现代信息的传递很大一部分还是依靠电话。你知道电话是由谁发明的吗？它主要是由哪些部分组成的呢？展示电话机图片电话是如何把信息传递到远方的呢？请阅读课本“电流把信息传到远方”内容，思考下列问题：1．老式电话的话筒由哪些部分组成？它是如何把声音信号转化成变化的电流的？2．听筒由哪些部分组成？它的工作原理。投影电话的话筒和听筒图片。教师总结。话筒的工作原理：声波振动→振动膜相应振动→炭粒忽松忽紧→电阻忽大忽小→电流忽弱忽强。听筒的工作原理：电流忽强忽弱→磁性忽强忽弱→振动膜受忽大忽小的磁力而振动→还原成声音 最早的电话是由贝尔发明的。 ( http: / / www.21cnjy.com )电话机主要是由话筒、听筒和拨号器等几部分组成。学生阅读课本，思考总结。对着电话的模型图回答思考题。1．老式电话的话筒是由金属盒、膜片和炭粒组 ( http: / / www.21cnjy.com )成。当对着话筒讲话时，膜片时紧时松地压迫炭粒，它们的电阻随之变化，流过炭粒的电流就会相应改变，于是形成了随声音变化的电流信号。2．听筒利用了磁场对电流的作用原理。它主要是由电磁铁和薄铁膜片组成，按声音振动而强弱变化的电流流过电磁铁时，电磁铁的磁性强弱也就随之变化，它对薄铁膜片的吸引力也在发生变化，使得薄铁膜片振动发声 提高学生的物理素养。培养观察思考、自学能力。 培养学生的自学能力。 培养学生的总结能力
电话交换机电话刚问世时，一部电话机要与多少部电话通话，就要有多少对电话线与外部相连，话机太多时很难做到与每部电话都单独连线。想想议议：一个地区有5部电话，要使这5部话机中的任意两部都能互相通话，要架设多少对电话线？你能否想出一个办法，要尽量减少线路的数量，但仍能保证5部电话中的任意两部都可以相互通话？虚线框内的就是电话交换机，一个地区的电 ( http: / / www.21cnjy.com )话都接到同一台交换机上，每部电话都编上号码。使用时，交换机把需要通话的两部电话接通，通话完毕再将线路断开。下图是电话交换机工作示意图，你能说出它是如何工作的吗？“占线”现象：甲、乙两组间电话是通过两个电话交换 ( http: / / www.21cnjy.com )机接通的，两电话交换机间的线路数量是有限的，如果两交换机间有太多的用户要打电话，它们间的电话线不够用，就会出现占线现象。阅读课本电话交换机的发展历程，大致了解电话交换机的发展历史 学生在甲图中用笔代替导线画出连接方法。数出需要电线的数量。 学生尝试在乙图中画出方法。把所有的电话都接到虚线框内，通过虚线框内转接，实现两两间通话，这样可以省电话线。 学生观察图片讨论，分析得出：甲组中的某一电话拨打乙组中的电话，左侧的电话交换机先接通右侧的电话交换机，右侧的交换机再接触所需的电话。 学生阅读课本，了解电话交换机发展的历程 培养学生实验动手能力。 培养学生的自学能力和总结能力
模拟通信和数字通信模拟信号话筒将声音转换成信号电流时，这种信 ( http: / / www.21cnjy.com )号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫作模拟信号。利用模拟信号的通信方式叫作模拟通信。你能说出生活中一些模拟通信的例子吗？数字信号利用数字、符号的组合来表示的信号。你能利用符号来表示信号吗？例如，把一句话转化成数字信号。学生活动，在远距离无法听到声音，利用灯泡亮表示“1”，不亮表示“0”。利用“0”、“1”不同排列传递信息。播放谍战片中有关密码本的汉字电报码，电报码就是给信息进行数字化处理 学生讨论，了解模拟通信，生活中模拟通信的还有如收音机、电视等信号传输。 学生讨论，给符号编码。例如利用数字表示字母和音调给信号编码。利用0、1的组合来表示信号，学生设计电路。利用此电路来设计信息编码 结合实例说出模拟信号与数字信号。 联系实际，贴近生活，培养分析与总结能力
模拟通信和数字通信的优缺点阅读课本有关模拟通信和数字通信部分内容，总结这种通信方式上的优缺点 模拟通信：信号占用的频谱较窄，信道利用率高。缺点：抗干扰能力弱，耗能多。数字通信：抗干扰能力强，信息处理方便，安全性高。缺点：成本较高、信息利用率低 利用对比的方法总结出数字通信与模拟通信的优缺点
总结（5分钟） 课堂小结：1．通过这节课你学到了什么？2．电话的话筒是如何把声音信息转化成变化的电流的？3．听筒工作原理。4．电话交换机的作用。5．模拟通信和数字通信的优缺点 学生梳理本节课知识内容。1．本节课主要内容是介绍了电话的工作原理、电话交换机及数字通信和模拟通信。2．听筒是利用了声音引起膜片振动，压迫炭粒，使电路中的电阻变化，引起电流的变化。3．听筒是利用了电磁铁的原理，利用随声音变化的电流转化成电磁铁磁性的变化，对膜片吸引力大小变化，膜片振动发声。4．电话交换机把不同地区的电话自动转接到所需电话机。5．模拟通信和数字通信是不同的通信形式，它们有各自的优缺点 培养学生总结归纳的能力
作业布置 完成《动手动脑学物理》第1～2题 按要求完成 知识巩固

《现代顺风耳──电话》同步测试
江苏南京29中致远校区　殷发金
一、选择题
1．下列有关电话机叙述中正确的是（ ）
A．听筒是将声信号转变成电信号
B．话筒是将电信号转变成声信号
C．听筒内部是利用电磁铁来工作的
D．话筒是利用电磁铁的原理来工作的
答案：C
解析：由电话的结构原理我们知道，听筒用来接听 ( http: / / www.21cnjy.com )声音，所以它是将电信号转化成声信号的装置；话筒是将声信号转化为电信号的装置。通过电磁铁知识的学习，我们知道利用电磁铁可以产生随电流信号变化的磁场，从而产生相应变化的声音。
2．小明给在外打工的爸爸打电话，可电话“占线”，则下列说法中不可能的是（ ）
A．爸爸正在给小明家拨打电话
B．爸爸的同事正在和小明的爸爸打电话
C．有其他人正在给小明打电话
D．小明和他爸爸打工的城市间有太多的用户在通话
答案：C
解析：两地间的电话联接是通 ( http: / / www.21cnjy.com )过交换机来工作的，小明的爸爸电话“占线”，有两种可能，一种是小明的爸爸正在与其他人通话，使他的电话无法再接通小明的电话；另一种可能是此时打电话的人数超过了两地间交换机可提供的容量。第二种情况在一些人员密集的地区容易出现。
3．以下叙述不是数字信号特点的是（ ）
A．数字信号容易丢失一些信息，造成图像和声音失真
B．数字信号抗干扰能力强
C．数字信号一般只包括两种不同的状态
D．数字信号可以加密
答案：A
解析：信号传输有模拟信号 ( http: / / www.21cnjy.com )和数字信号两种模式，模拟信号是利用变化的电流来表示信号，在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一些信息，表现为声音、图像失真，严重时会使通信中断。通常的数字信号只包含了两种不同的状态，形式简单，抗干扰能力强，并且数字信号可以方便加工处理，还可以通过不同的编码进行加密。
4．下面是几位同学关于电话的几种说法，你认为正确的是（ ）
A．电话能将声音沿着导线传至对方
B．电话是通过导线将携带信息的电流传给对方的
C．话筒中变化的电流使膜片在磁场中振动，发出声音
D．听筒中把声音变成变化的电流
答案：B
解析：电话机是由话筒和听筒组成的，话筒 ( http: / / www.21cnjy.com )的作用是把变化的声音转化成电流，声音使话筒炭粒的松紧发生变化，使其电阻变化，通过话筒的电流发生改变；变化的电流经导线传输到对方的听筒，听筒内安装有电磁铁，传来变化的电流使电磁铁的磁性发生改变，对铁片的吸引力发生改变，引起铁片的振动发声，听筒就把电流转化成变化的声音。
5．有几位同学在学校用“IC”卡打电话时，议论起电话交换机，他们有以下几种说法，其中正确的是（ ）
A．现代的电话交换机依然是靠话务员手工操作来接线和拆线的
B．自动电话交换机是通过计算机自动接通话机的
C．程控电话交换机是通过电磁继电器接通话机的
D．电话交换机提高了线路的利用率，减少了电话线的数量
答案：D
解析：电话交换机使两地间多部电话间的连 ( http: / / www.21cnjy.com )线数量大大减少，在拨打电话时，通过交换机连接两地间电话，早期的电话交换机主要是靠接线员接通电话，后来出现了利用电磁继电器的自动交换机，随着科技的发展，现代的程控电话交换机利用了电子计算机技术，只要事先给交换机中的电脑输入所需的程序，电脑就能按用户所拨号码接通话机。
6．下列说法正确的是（ ）
A．电话机的听筒是利用电磁感应现象制成的
B．电话机的动圈式话筒是利用通电线圈在磁场中受力运动的原理制成的
C．电话机的话筒是把声音信号转化为电流
D．电话机的听筒的工作原理与发电机原理相同
答案：C
解析：电话机的听筒是把电流转化为声 ( http: / / www.21cnjy.com )音的装置，它主要是利用了电磁铁，当携带信息的电流通过电磁铁时，使电磁铁的磁性发生改变，对薄铁片的吸引力也发生改变，使薄铁片振动发声。话筒可以把声音信号转化为电流，动圈式话筒是利用了电磁感应的原理，变化的声音使线圈在磁场中做切割磁感线运动，在电路中产生感应电流，把声音信号转化成电流。
7．下列对电话的叙述正确的是（ ）
A．听筒的作用是直接接收来自听筒的声音
B．话筒的作用是把变化的电流信号转化成声音信号
C．话筒的作用是把声音的振动转化为变化的电流信号
D．听筒的作用是直接接收来自话筒的电流
答案：C
解析：电话的话筒是把声音信号转化为变化的电流，听筒是把变化的电流再转化为声音，在两个电话间传输的是携带声音信息的变化的电流。
8．下面说法中正确的是（ ）
A．平常我们打电话可通过直接拨号接通所要联系的对方的电话，并不需要交换机进行转接
B．数字信号是一种现代的通信方式，以前没有出现过
C．现代电话在使用的过程中既运用到数字通信，也运用到模拟通信
D．数字通信在抗干扰方面没有模拟信号强
答案：C
解析：交换机的出现使电话间的连接线大大的 ( http: / / www.21cnjy.com )减少，现在的电话间传输信号都要经过交换机。数字信号是用不同的符号的不同组合来表示的信号，例如古代的烽火就可以认为是一种数字信号，有烟表示有入侵，无烟表示安全；现代的计算机技术利用“0、1”的组合来表示信息等。通常的数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强。
9．以下关于电话交换机的说法中，正确的是
A．程控交换机是利用电脑按照输入的程序“见机行事”的
B．一台程控交换机只能同时转接两部长途电话
C．打电话“占线”说明对方的话机一定在通话中
D．电话上的“来电显示”是由用户手机设定的，不需要程控交换机去完成
答案：A
解析：现代的程控交换机是利用了计算机 ( http: / / www.21cnjy.com )技术，在计算机机内输入一定的程序，电脑就能见机行事，按用户所拨的号码自动接通电话。一台程控交换机可以接通长途电话的数量是由交换机上的接口决定的。打电话占线有两种可能：对方的话机在通话；另一种是交换机间的线路全部使用，连接这部交换机的电话打的人多。来电显示是由程控电话交换机来设定的。
二、填空题
10．电话是在1876年由___________发明的。最简单的电话由 与_____________组成。
答案：贝尔 话筒 听筒
解析：第一个发明电话的是贝尔，使信息的 ( http: / / www.21cnjy.com )传播打破的时空的阻隔。电话主要是由话筒和听筒组成的，利用话筒把声音信息转化成电流，传到远方，对方的听筒把电流再转化成声音。
11．如图所示是炭精话筒的结构 ( http: / / www.21cnjy.com )，在摘机接电话时，加在话筒两端的电压为10V，通话时电路中炭粒的电阻变化范围为500Ω～600Ω，电流在___________范围内变化。电话的话筒可以把声音的变化转化为__________的变化。
答案：0.017A～0.02A 电流
解析：电话的话筒是把变化的声音信息转化 ( http: / / www.21cnjy.com )为电流，振动膜在声音的作用下挤压炭粒，使炭粒的松紧发生变化，炭粒的电阻也会发生改变，使电路中的电流发生改变，把变化的声音转化成变化的电流。
12．学习电话的知识，小明总结了电话的结构：
（1）话筒：把 信号转化为 信号。
工作原理：话筒中有一个装着 的小盒子，当对着话筒讲话时，膜片时紧时松地挤压 ，它的 随之改变，流过炭粒的 也相应改变，于是就形成了随声音变化的 。
（2）听筒：把 信号转化为 信号。
工作原理：听筒内有一个 ，磁铁 ( http: / / www.21cnjy.com )上绕着 ，磁铁吸引一块 ，传入听筒的电流流过 ，由于电流的不断变化， 对膜片的作用也不断变化，使 振动发声，这样就把 信号变成了 信号。
答案：（1）声音 电 炭 ( http: / / www.21cnjy.com )粒 炭粒 电阻 电流 电流 （2）电 声音 电磁铁 线圈 薄铁片 电磁铁 电磁铁 膜片 电 声音
13．关于电话的工作过程，有如下几句话，正确的排列顺序是__________________。
①膜片忽松忽紧挤压炭粒；②人对话筒说话 ( http: / / www.21cnjy.com )时，声波使膜片振动；③电阻忽大忽小；④磁体对铁片的吸引力忽大忽小，使铁片振动，振动情形和对方说话相同；⑤在电路中产生了强弱按声音振动而变化的电流。
答案：②①③⑤④
解析：电话的工作过程是把声音信号转化为 ( http: / / www.21cnjy.com )电信号，再把电信号转化为声音信号。利用炭粒的松紧使电阻发生变化，引起电路中电流的变化，把声音信号转化为电流。听筒内有电磁铁，携带声音信号的变化的电流在电磁铁上产生变化的磁场，对薄铁片膜产生大小不同的作用力，膜片振动发出声音，把变化的电流再转化为声音。
14．电话信号分 和 两种。信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，这种电流传递的信号叫 。使用不同符号的不同组合表示的信号叫 。
答案：模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号
解析：电话的话筒是把声音信号转化为电流，这种 ( http: / / www.21cnjy.com )信号的电流频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”了声音的“一举一动”，这种电流传递的信号就是模拟信号。还可以用不同的符号的不同组合来表示信号，这种信号就是数字信号，例如手机信号就是利用了数字信号来传输的。
三、解答题
15．现在常用的动圈式耳机，它的构造 ( http: / / www.21cnjy.com )跟扬声器相同，不过耳机的体积小很多。右图是动圈式话筒，其构造也和动圈式耳机类似。因此，用两只动圈式耳机就可以做一部最简单的电话：一只耳机当话筒，另一只当听筒，两耳机之间用一对导线连起来，对着一只耳机说话，在另一只耳机里就能听到说话声。这部电话是没有电池的，从能量转化的角度看，一只耳机是磁生电，另一只耳机是电生磁。请问：磁生电和电生磁的两只耳机，哪个是话筒？哪个是听筒？
答案：话筒是磁生电 听筒是电生磁
解析：话筒把声音信号转化为电流，声音使 ( http: / / www.21cnjy.com )耳机内线圈在磁场内振动，产生感应电流，即磁生电，产生一个随着声音大小变化的电流。通过导线把变化的电流连接至另一个耳机（听筒）处，磁体对电流有力的作用，电流的大小和方向都在变，就会使线圈在磁场中受到大小和方向变化的作用力，带动纸盆振动发声，所以听筒利用了电生磁。
16．如图是老式电话机的原理图。炭粒话筒 ( http: / / www.21cnjy.com )相当于一个变阻器，膜片振动把炭粒压紧和放松时，相当于图中膜片带动滑动头左右移动，使滑动变阻器的电阻发生变化，引起电路中的电流发生相应变化。听筒中有一个电磁铁，当线圈中的电流发生变化时，它对旁边铁质膜片的引力也随着改变，使膜片来回运动。因此，听筒中膜片往返运动的频率跟话筒膜片振动的频率相同，这样听筒中就听到了对方说话的声音。请具体分析：当话筒膜片由静止向左、向右运动时，听筒中原来静止的膜片会怎样运动？
答案：当炭粒话筒中的膜片向左运动时 ( http: / / www.21cnjy.com )，使滑动变阻器的滑片向左运动，使变阻器接入电路的电阻变大，电路中电流减小。听筒中电磁铁电流减小，磁性减弱，对膜片的吸引力减小，膜片向右运动；反之当炭粒话筒中的膜片向右运动时，听筒中的膜片向左运动。
解析：电话机中的炭粒话筒利用了声音使 ( http: / / www.21cnjy.com )炭粒的松紧发生变化，使电路中的电流发生变化，就相当于是一个滑动变阻器，改变接入电路中的电阻。本题中把炭粒电阻较形象的比喻成滑动变阻器，使学生对炭粒改变电阻更加形象、具体。在分析时只要结合欧姆定律，利用滑动变阻器改变电路中的电流，使电磁铁的磁性强弱发生变化，对膜片的吸引力发生变化，膜片就会振动起来发出声音。