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人教版九年级物理第二十一章第一节《现代顺风耳电话》分层作业
基础部分
1876年 发明了电话，如图是1892年他在纽约至芝加哥的电话线路开通仪式上。100多年来,电话技术有了很大的发展。现在,我们的生活已经离不开“现代顺风耳”—— 了。
如图所示，最简单的电话由 和 组成。为了完成通话，话筒和听筒之间要连上一对 。 把声音转换成变化的电流，电流沿着导线把信息传到远方。在另一端,电流使听筒的膜片 ，携带信息的电流又转换成了 。
如图，为了提高 ，人们发明了电话交换机。一个地区的电话都接到同一台交换机上,每部电话都编上号码。使用时, 把需要通话的两部电话接通,通话完毕再将线路断开。
早期的电话交换机是依靠话务员手工操作来接线和断线的，工作效率低，劳动强度大。1891年出现了自动电话交换机，它通过 进行接线。现代的程控电话交换机利用了 技术，可以方便、快捷地满足人们通话的需要。
使用模拟信号的通信方式叫做 。使用数字信号的种通信方式叫做 。数字信号可以很方便地用 加工处理，数字信号还可以通过不同的编码进行加密所以，现代的电话已经全部采用 进行传输和处理了。
电话的基本原理是通过话筒与听筒完成声信号与 信号的相互转换。如图所示为电话原理图。当人对着话筒说话时,滑动变阻器的滑片向左移动，则听筒中的电磁铁的磁性将 (填“变强”“变弱"或“不变”)，其左端为 极。
巩固提升
下列关于模拟信号和模拟通信的说法中,正确的是( )
A.电话的模拟信号是在话筒将声音转换成信号电流时产生的
B.电话的模拟信号是在话筒将变化的电流转换成声音时产生的
C.使用数字信号通信的过程中肯定没有模拟信号
D.模拟信号与声音的变化情况完全一样,所以现代通信多采用模拟信号
下列通信方式中，不是利用数字通信传输信号的是（ ）
A.烽火狼烟 B.驿马快报 C.拍发电报 D.海军旗语
如图所示是正在绕月飞行的“嫦娥二号”卫星，A、B为卫星的两个喷气发动机。根据二进制代码指令表可知，飞控中心应该向“嫦娥二号”卫星发射减速的信号应为( )。
A.0010010001 B.0010001110 C.1101110001 D.1101101110
关于电话，下列说法中正确的是( )
A.电话的话筒和对方听筒是串联的
B.电话的话筒和对方听筒是并联的
C.听筒的作用是把声音振动转化为强弱变化的电流
D.电话里不能区分熟人的声音
参考答案
贝尔、电话
话筒、听筒、电话线、话筒、振动、声音
线路的利用率、交换机
电磁继电器、电子计算机
模拟通信、数字通信、电子计算机、数字信号
电、变强、S
A
B
C
A
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现代顺风耳 电话
人教版九年级物理第二十一章第一节
01
学习目标
02
探究新知
03
课堂检测
04
课堂总结
05
课后作业
目录
内容总览
学习目标
1.了解电话的基本结构，以及电话是如何传递信息的。知道听筒和话筒的起到的作用。
3.了解模拟信号和模拟通信以及模拟通信的优缺点。掌握数字信号的特点以及数字通信的优势。
2.认识电话交换机，明确电话交换机发明的目的以及电话交换机的发展过程。
参与实验、讨论等活动，激发创新思维，培养合作精神。在未来的学习和工作中，能够积极创新、善于合作。
你还知道哪些传递信息的方法呢？
新知导入
信息的传递
烽火狼烟
驿马快报
旗语联络
拍发电报
飞鸽传书
结绳记事
探索新知
一、电流把信息传到远方
顺风耳
我国古代神话故事中，“顺风耳”的传说，反映了人们想冲破空间阻隔，传递信息的愿望。
亚历山大·格拉汉姆·贝尔（1847年3月3日－1922年8月2日），出生于英国爱丁堡市，是著名的苏格兰裔美国发明家、企业家。
1892年，贝尔在纽约至芝加哥的电话线路开通仪式上。
1.电话的发明
探索新知
一、电流把信息传到远方
2.最简单的电话
听筒
话筒
为实现通话，话筒听筒间由一对电话线连接
话筒将声音转化为变化的电流，传到远方。
由话筒和听筒组成
最简单的电话
听筒将电流转变为声音。
探索新知
一、电流把信息传到远方
3.老式电话的结构
电话结构示意图
对话筒讲话
膜片震动，时紧时松压迫碳粒
碳粒电阻变化
形成随声音变化的电流信号
听筒内有电磁铁
电磁铁吸引一块薄铁膜片
电流的变化
使膜片由于电磁铁吸引而振动在空气中形成声波
探索新知
一、电流把信息传到远方
4.电话机的发展
摇柄式电话
拨号式电话
按键式电话
电话子母机
多功能电话
探索新知
二、电话交换机
1.需要多少电话线
一部电话要想与多少部电话实现通话
就需要多少对电话线
五部电话，若要互相都能通话，需要多少对电话线？
如果电话的数量为n，要实现任意两部电话间的通话，则电话线的对数为n(n-1)。
探索新知
二、电话交换机
2.电话交换机的发明
电话交换机
为了提高线路利用率，人们发明了电话交换机。同一地区的电话都接在交换机上。
（甲地）
电话交换机
（乙地）
两个地区的交换机连接若干电话线，就可以实现不同地区的电话间通话了。
人工操作的电话交换机
探索新知
二、电话交换机
3.电话交换机的发展
自动电话交换机
程控电话交换机
及操作台
通过电磁继电器进行接线，实现了自动控制。
利用电子计算机技术，增加功能。
探索新知
三、模拟通信和数字通信
1.模拟信号和模拟通信
电信号“模仿”声音信号的“一举一动”
模拟通信技术图解
特点：设备简单、占用频带窄。通信质量、保密性能、抗干扰能力差。
探索新知
三、模拟通信和数字通信
2.数字信号
数字信号的组成
探索新知
三、模拟通信和数字通信
3.数字通信
国际电报中的莫尔斯码
以“ ”和“－”画的组合，代表各种数字，一定的数字组合代表一个字符，即可用来传递信息。即电报通信。
随着互联网、移动电话和社交媒体的普及，电报作为一种传统的通信方式，已经无法满足现代社会的需求，因此逐渐被淘汰。
老式军用发报机和标准电码本
探索新知
三、模拟通信和数字通信
4.数字通信与计算机
由于电子计算机是以数字形式工作的，数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理，发挥计算机的巨大威力。数字信号还可以通过不同的编码进行加密。
现代计算机采用二进制
技术实现简单、简化运算规则、适合逻辑运算、抗干扰能力强。
模拟信号的数字化
课堂练习
D
1.如图，小明与小虹在电话中就对课堂上所学习的"电话"知识展开了讨论，以下说法中正确的是（ ）
A.甲的听筒和甲的话筒，乙的听筒和乙的话筒分别串联在两个不同的电路中
B.甲电话的听筒和乙电话的听筒是串联连接的，申电话的话筒和乙电话的话筒是串联连接的
C.甲的听筒和话筒，乙的听筒和话筒都是串联在一个电路中便用
D.甲电话的听筒和乙电话的话筒是串联在一个电路中，乙电话的听筒和甲电话的话筒是串联在另一个电路中
课堂练习
D
2.如图为老式电话机的原理图。炭粒话筒相当于一个变阻器，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周期性变化，引起电路中的电流发生相应的周期变化。听筒中有一个电磁铁，当线圈中的电流周期性变化时，它对旁边铁质膜片的引力也随着改变，使膜片来回运动。设图示位置话筒膜片。听筒膜片均静止。以下说法正确的是（ ）
A.炭粒话筒的作用是通过电磁感应原理把声音信号转换成变化的电流
B.听筒中膜片往返运动的频率跟话筒中膜片运动的频率不同
C.铁膜听筒的原理相当于发电机，线圈在磁场中受力运动
D.话筒膜片从图示位置左移时，对方听筒膜片应会右移
课堂练习
C
电话交换机
3.如图所示，同一个地区的所有电话机都可以连接在同一个电话交换机上，电话交换机的作用是（ ）
A.把声信号转换成电信号
B.把电信号还原成声信号
C.提高线路的利用率
D.把需要通话的两部电话断开
课堂练习
A
4.如图是电影中解放军战士在拍发电报时的情景，“电报"的信号实质是一种（ ）
A.数字信号
B.模拟信号
D.以上答案都不是
C.数字信号和模拟信号组合的信号
课堂练习
A
5.如图为数字信号与模拟信号的比较，下列关于模拟信号和模拟通信的说法中，正确的是（ ）
A.电话的模拟信号是在话筒将声音转换成信号电流时产生的
B.电话的模拟信号是在话筒将变化的电流转换成声音时产生的
C.使用数字信号通信的过程中肯定没有模拟信号
D.模拟信号与声音的变化情况完全一样，所以现代通信多采用模拟信号
课堂总结
1.电流把声音传到远方
电话的构成、听筒和话筒的作用、老式电话的结构原理
2.电话交换机
发明目的、人工电话交换机、自动电话交换机和程控电话交换机
3.模拟通信和数字通信
模拟信号和模拟通信、数字信号和数字通信
板书设计
21.1 现代顺风耳--电话
一、 电话的发明与基本结构 ：
1.1876年，美国的贝尔发明了电话。
2.最简单的电话由话筒和听筒组成，话筒相当于变阻器，听筒相当于扬声器。
3.电话的工作原理是通过话筒将声音信号转换为电信号，再通过听筒将电信号还原为声音信号。
二、 电话交换机 ：
1.为了提高线路的利用率，人们发明了电话交换机。一般电话之间都是通过电话交换机来转接的。
2.早期的电话交换机是手工操作的，后来出现了利用电磁继电器接线的自动电话交换机，现在的程控电话交换机则利用了电子计算机技术。
三、 模拟通信与数字通信 ：
1.模拟信号：其电流频率、振幅变化情况与声音的频率、振幅变化情况完全一样，使用模拟信号通信的方式叫模拟通信。模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中容易失真，严重时会导致通信中断。
2.数字信号：用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号，使用数字信号通信的方式叫数字通信。数字信号形式简单，抗干扰能力强，可以通过不同编码进行加密。
作业布置
教材149页
“动手动脑学物理”
1、2、3题
谢谢
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人教版九年级物理第二十一章一节《现代顺风耳电话》教学设计
课题 21.1 现代顺风耳-电话 单元 第二十一章 学科 物理 年级 九年级
教材分析 一、教材背景与目的本节内容选自人教版初中物理九年级全一册第二十一章第一节，主要目的是让学生理解电话的工作原理、电话交换机的用途以及模拟通信和数字通信的区别。通过这一节的学习，学生能够将电学知识应用于实际生活中，理解信息传递技术的发展对社会的影响。二、教材结构与内容本节教材主要由以下几部分构成： 电话的发明与基本结构 电话交换机的发明与应用 模拟通信与数字通信 ：模拟信号：其电流频率、振幅变化情况与声音的频率、振幅变化情况完全一样，使用模拟信号通信的方式叫模拟通信。模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中容易失真，严重时会导致通信中断。数字信号：用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号，使用数字信号通信的方式叫数字通信。数字信号形式简单，抗干扰能力强，可以通过不同编码进行加密。学情分析 教学方法 ：可以采用讲授法、演示法、启发引导法和讨论法等多种形式的教学方法。通过多媒体展示、实物剖析、学生讨论等方式，让学生更直观地理解电话的工作原理和通信方式。 教学手段 ：可以准备多媒体教学资源、演示电话机、视频资源等辅助教学工具，帮助学生更好地理解和掌握所学知识。
2022新课标要求 2022年新课标没有直接提及对本节课具体要求。根据新课标的整体导向和物理课程的标准解读如下：新课标强调素养导向，注重培育学生终身发展和适应社会发展所需要的核心素养。在物理课程中，这通常意味着要加深学生对物理原理的理解，提升他们运用物理知识解决实际问题的能力。对于本课而言，教学的重点通常包括电话的工作原理、电话交换机的用处，以及模拟通信和数字通信的基本区别。这些知识点不仅有助于学生理解现代通信技术的基础，还能培养他们的逻辑思维和实验观察能力。在教学过程中，可采用多媒体辅助教学法、问题导学法等教学策略，以激发学生的学习兴趣，提高他们的学习效果。同时，教师还可以结合生活中的实际例子，让学生更好地理解电话在现代社会中的重要作用。
学习目标与核心素养 教学目标1.了解电话是如何把声音传递到远方的，了解电话交换机的用途，以及模拟通信和数字通信的基本区别。2.通过多媒体、老师的演示、实物剖析等方式，了解电话是如何传递信息的；通过讨论和活动，理解什么是数字通信。3.通过贝尔发明电话的过程，养成学生不怕困难、积极探索的精神；增强学习主动性和合作意识。核心素养1. 科学探究能力 ：学生通过实验和观察，理解电话的基本构造和原理，如话筒如何将声音转化为电信号，听筒如何将电信号还原为声音。这一过程培养了学生的科学探究能力，包括观察、实验、记录和分析数据的能力。2. 物理观念与知识应用 ：学生通过本节学习，能够运用物理知识解释电话的工作原理，理解电磁铁在电话中的应用。这有助于培养学生的物理观念，以及将物理知识应用于实际生活中的能力。3. 技术与社会发展 ：学生了解电话的发明和发展历程，认识到技术对人类社会发展的推动作用。这有助于培养学生的技术素养，理解技术在社会进步中的重要作用。4. 信息处理能力 ：学生通过比较模拟通信和数字通信的区别，理解数字信号的优势，如抗干扰能力强、形式简单等。这有助于培养学生的信息处理能力，包括信息的获取、分析和应用能力。5. 创新意识与合作精神 ：学生通过参与实验、讨论等活动，激发创新思维，培养合作精神。这有助于学生在未来的学习和工作中，能够积极创新、善于合作。
学情分析 学生在前面的章节已经学习了电流的相关知识，对电话通信也有一定的了解。因此，对于电话的基本工作原理，学生理解起来不会特别困难。然而，对于电话交换机的工作原理以及模拟通信和数字通信的区别，学生可能需要更多的直观展示和实例来解释。
重点 电话的工作原理，即电流如何把信息传递到远方；电话交换机的用途；模拟通信和数字通信的基本区别。
难点 理解数字信号和模拟信号
材料准备 话筒、扬声器、老式电话机、手机、小旗、手电筒、多媒体课件等
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 组织学生讨论：你知道的古代人、近代人和现代人都用什么方法传递信息吗？教师：同学们总结的全面。在古代，信息传递的方式相对原始且受限。人们最初通过口耳相传或借助器物来传递信息，如使用候鸟（特别是鸽、雁等）作为传输工具，或者通过特殊声音（如钟声、鼓声、鞭炮声等）来传达信息。此外，还有利用灯光、火光（如孔明灯、烽火台、狼烟等）进行信号传递的方式。这些方式虽然在一定程度上满足了当时人们的信息传递需求，但传递速度慢、不精确，且受地域限制较大 。随着文字的出现和使用，以及印刷术的发明，信息传递的方式得到了进一步的提升。古代人们开始使用驿差长途跋涉来传递书信和文书，这标志着信息传递进入了一个新的阶段。然而，这一时期信息传递仍然速度慢、信息形式单一 。到了近代，随着交通工具的发展和邮政系统的建立，信息传递的速度和范围得到了显著提升。人们开始依靠交通工具（如马车、火车等）来传递邮件和包裹，这使得信息传递变得更加快捷和高效。然而，这种方式仍然存在着距离远则速度慢、费用高等问题 。进入现代以来，电报、电话等有线通讯工具的发明和使用，彻底改变了信息传递的方式。这些工具使得信息传递变得迅速且准确，不再受地域和时间的限制。随后，无线通讯技术（如对讲机、移动电话等）和数字通讯技术（如电脑、数字电视等）的兴起，更是将信息传递推向了一个新的高峰。这些技术不仅提高了信息传递的速度和效率，还极大地丰富了信息的内容和形式 。今天，我们就来学习现代通信的顺风耳--电话。 讨论。回答：结绳记事飞鸽传书鸿雁传书写信……聆听讲解。 通过讨论，引发学习兴趣。讲解人类传递信息的发展过程，引入新课教学。
讲授新课 电流发信息传递到远方电话的发明PPT展示：电话的发明者贝尔教师：大家现在看到的图片就是电话的发明者亚历山大·格拉汉姆·贝尔 。他在1876年成功发明了世界上第一台可用的电话机。据说当时，他正在研究利用电流将人的说话声传向远方，他不断地进行各种实验。在一次实验中，他偶然发现金属片的振动可以还原声音，后来，经过反复实验，贝尔终于制成了实用的电话装置，并获得了美国的电话专利 。不久以后，贝尔创建了贝尔电话公司。电话由此得到了迅速发展，并逐渐成为了现代通信的重要工具 。最早的电话的结构PPT展示动圈式话筒的结构原理图。提问：动圈式话筒的工作原理是什么？PPT展示扬声器的结构原理图。提问：扬声器的工作原理是什么？提问：那么如果用很长的导线把一个扬声器和一个话筒连接起来。甲对着话筒说话，乙把扬声器一端放在耳边，乙可以听到甲说话吗？提问：如果甲对乙说话的同时，也想听到乙说话，该怎么办呢？教师：对，这就是最简单的电话，由话筒和听筒构成。电话的通话原理提问：想一想，对于电话而言，是通过什么把信息传播到远方的？提问：话筒和听筒的连接方式是怎样的？提问：负责将电信号转化为声信号的是电话的哪一端？提问：那么，一部电话要想实现和其他两个人互相通话，至少需要几对电话线？教师：下面，请大家阅读教材164页“想想议议”，分组进行讨论，如果电话的数量为n，那么需要的电话线的对数是多少？电话交换机电话交换机的出现教师：对，一部电话如果相同另外的几部电话通话，就需要几对电话线。所以，要想实现所有的电话机之间都可以相互通话，电话机的数量越多，需要的电话线的数量是相当庞大的。那么，怎样解决这个问题呢？请大家阅读教材147页，回答问题。提问：发明电话交换机的目的是什么？教师：有了电话交换机，一个地区的所有电话机都可以连接到交换机上，这样就大大节约了电话线。那么，如果不同地区的电话之间要通话，该怎样解决呢？人工电话交换机PPT演示早期电话局话务员工作的照片。教师：很好，早期的电话交换机是靠人工接线的，劳动强度很大，效率也低。程控电话交换机教师：请阅读教材157页最后一段内容，回答以下问题。提问：自动电话交换机是哪一年出现的？提问：自动电话交换机是通过什么装置实现接通和断开的？提问：现在的程控电话交换机是通过什么来控制的。模拟通信和数字通信模拟信号和模拟通信教师：在电话机的话筒将声音信号转换为电信号时，产生的电流完全模拟了声音的特点，这种信号成为模拟信号，这种通信方式就叫模拟通信。模拟通信的缺点请阅读教材149页第一段内容，回答：模拟信号有什么缺点。数字信号和数字通信教师：另一种通信方式叫做数字通信，请阅读教材148页内容。提问：什么是数字信号？组织学生活动。教师：请大家分组游戏，各小组利用自己的手中的小旗、手电等器材，使用数字信号进行传递信息，然后表演给全班同学。数字通信的优点教师：通过刚才的游戏，谈一谈你对数字信号和数字通信的看法。教师：不但如此，数字信号还可以很方便的利用及玄机进行加工和处理，也可以编码加密处理。正因如此，现代通信已经完全使用数字信号了。 观察图片。聆听讲解。回答：电磁感应现象。回答：通电线圈在磁场中受力运动。回答：能。回答：再用两外一对话筒和扬声器，话筒端给乙即可。回答：电流。回答：同一部电话的话筒和听筒是并联的。己方的话筒与对方的听筒是串联的。回答：两对。回答：听筒。回答：三对。阅读教材，讨论。回答：n（n-1）阅读教材。回答：提高电话线路的利用率。回答：将不同地区的电话交换机相互连接。观看图片。阅读教材。回答：1891年。回答：电磁继电器。回答：计算机。阅读教材。回答：易失真、易中断。阅读教材。回答：用不同符号的不同组合来表示的信号，叫数字信号。分组进行游戏。回答：形式简单，抗干扰。 培养分析问题的能力。培养分析问题能力。培养阅读能力和分析问题的看能力。培养观察能力。培养自学能力。培养分析问题能力。培养学习兴趣。
课堂练习 PPT演示练习题教师：接下来我们要完成一组习题，请大家仔细分析屏幕上显示的每一个问题，然后作答。请同学逐个宣布习题的答案并讲解自己的解题思路。对同学的发言进行点评。总结解题的思路与方法。 完成习题。回答问题。聆听教师讲解。记笔记。 巩固新知。了解学生对基础知识点的掌握情况。培养总结分析的能力。
课堂小结 同学们，通过今天的学习，我们了解了电话的结构，原理以及信息的传递方式，接下来请同学们谈一谈这节课的收获有哪些。请同学谈收获。对学生的发言进行点评和总结。帮助学生梳理知识点。 谈收获。回答问题。聆听教师讲解。补充笔记。 巩固新知。培养总结归纳问题的能力。
板书 21.1 现代顺风耳--电话一、 电话的发明与基本结构 ：1.1876年，美国的贝尔发明了电话。2.最简单的电话由话筒和听筒组成，话筒相当于变阻器，听筒相当于扬声器。3.电话的工作原理是通过话筒将声音信号转换为电信号，再通过听筒将电信号还原为声音信号。二、 电话交换机 ：1.为了提高线路的利用率，人们发明了电话交换机。一般电话之间都是通过电话交换机来转接的。2.早期的电话交换机是手工操作的，后来出现了利用电磁继电器接线的自动电话交换机，现在的程控电话交换机则利用了电子计算机技术。三、 模拟通信与数字通信 ：1.模拟信号：其电流频率、振幅变化情况与声音的频率、振幅变化情况完全一样，使用模拟信号通信的方式叫模拟通信。模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中容易失真，严重时会导致通信中断。2.数字信号：用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号，使用数字信号通信的方式叫数字通信。数字信号形式简单，抗干扰能力强，可以通过不同编码进行加密。
课外拓展/课外阅读内容
特色资源分析和技术手段说明
教学反思 在教学过程中，我采用了动画展示、小组讨论、游戏等多种方式，力求使课堂生动有趣，激发学生的学习兴趣。通过动画展示电话的结构和工作原理，学生直观地了解了电话是如何把声音传递到远方的。小组讨论则让学生在交流中深化了对电话交换机作用的认识。游戏环节则让学生在轻松愉快的氛围中掌握了模拟信号和数字信号的基本区别。然而，课堂时间分配上存在一定问题，导致部分环节时间过于紧张，学生没有足够的时间进行深入思考和讨论。学生在课堂上的表现总体积极，能够积极参与讨论和游戏，对电话的结构和工作原理表现出了浓厚的兴趣。然而，也有部分学生在课堂上较为沉默，缺乏主动发言的积极性。这可能与学生的性格、学习习惯等因素有关，需要我在后续教学中更加关注这部分学生，鼓励他们积极参与课堂互动。我计划采取以下改进措施：一是优化课堂时间分配，确保每个环节都有足够的时间进行深入讨论和思考；二是加强与学生的互动，关注每位学生的表现，鼓励他们积极参与课堂互动；三是加强基础知识的教学，巩固学生的电学知识基础；四是采用更多的教学手段和方法来帮助学生理解模拟信号和数字信号这一难点，如引入更多实际案例、进行更多的实验操作等。
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