第1节 现代顺风耳——电话
一、教学目标
1．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作用。
二、教学重点及难点
重点：电流把信息传到远方。
难点：数字通信和模拟通信。
三、教学用具
多媒体课件等。
四、相关资源
图片等。
五、教学过程
【课堂引入】
古代，遇到大规模的敌人入侵时，士兵们常在“烽火台”上点起烟火，向远处的同伴们传递“敌人来犯”的消息。
古代人用烽火传递信息，我们现代人用哪些方法传递信息？你知道这些方法的原理吗？
【新知讲解】
（一）电流把信息传到远方
现代社会传递信息的方法有电话、手机、网络，大大方便了人们的交流。其中，电话是现代社会传递信息的重要工具。早在1876年，美国发明家贝尔发明了电话。照片是1892年他在纽约至芝加哥的电话开通仪式上向人们演示电话。
1．话筒和听筒的工作原理
当我们使用电话时，说话人的声音是怎样传到接听人耳中的呢？这就需要话筒。
话筒主要由膜片和炭粒组成。它的功能是把声音信号变成变化的电流。它是怎样转换的呢？
实验设计
下面我们做一个简单的实验。这个实验由电源、炭棒、透明纸膜和灯泡组成闭合回路。
实验分析：敲击纸膜，观察灯泡的发光情况。当纸膜振动时，小灯泡发生明暗的变化，这说明纸膜的振动引起了电路中电流的变化。
话筒的工作原理：人说话的声音信号引起话筒膜片的振动，导致碳盒电阻发生变化，最后形成变化的电流。
听筒的工作原理：听筒接收到变化的电流，导致电磁铁磁性强弱发生变化，带动听筒膜片的振动，从而听到声音。
2．动圈式话筒与扬声器
通过学习，我们知道话筒和听筒都是利用了声信号与电信号的相互转化。在生活中，除了电话，我们还经常会用到这些电子设备，例如话筒和扬声器。
话筒的种类繁多，常见的有动圈式话筒（如图所示）。它的原理是通过声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈切割磁感线就会产生随声音的变化而变化的电流。
如图所示，扬声器的原理是：线圈中的电流方向不断改变，导致线圈因受力的方向不断改变而不断振动，就会带动纸盆振动，扬声器就发出了声音。
（二）电话交换机
1．电话刚问世的时候，一部话机要与多少部话机通话，就要有多少对电话线与之相连。设想一个地区有5部电话，要使这5部话机中任意两部都能互相通话，需要架设多少对电话线呢？
答案是10对。随着现在电话的普及，这样的方法搭建电话线数量实在太大了。
2．怎样能够减少电话线的数量，并能保证任意两部话机之间都能实现通话呢？
利用电话交换机就能达到这样的效果。为了提高线路的利用率人们发明了电话交换机。现在，除特殊需要的极少数电话还要通过专线连接外，一般电话之间都是通过电话交换机来转接的。
3．电话交换机的工作原理
我们来看一下电话交换机是怎样工作的？同一地区的电话都接到一台交换机上，每部电话都编上号码，也就是我们生活中所说的电话号码。
如现在编号为1的电话和编号为3的电话需要进行通话，拨号后电话交换机把1和3的电话线接通，通话完毕再将线路断开以供其他话机通话使用。
那如果是不同地区间的电话要实现通话呢？
我们可以在一台交换机与另一台交换机之间搭起若干对电话线，这时需要在话机编号前加上区号，如北京的区号010，上海的区号021，区号其实就相当于是电话交换机的编号。现在北京的用户要给上海的用户打电话，首先需要拨通上海的区号，这样北京的电话交换机就会自动的接通上海的电话交换机，再连接到该交换机下的用户，通话完毕再将线路断开，这样不同地区间的用户就能实现通话了。
4．“占线”现象
打电话时，常常出现“占线”现象。实际上，当时对方的话机并不一定在使用，而常常是两台交换机之间有太多的用户要通话，他们之间的电话线不够用了，因此，这个现象在打长途电话时比较常见。
5．电话交换机的发展
电话交换机已从最初的人工手动交换发展为电磁继电器自动交换，再到如今的计算机自动程控交换。
现在，我们使用的都是程控电话交换机，它已不再仅仅是为我们搭线，此外，它还具有缩位拨号、呼叫转移、来电显示等功能，为人们的生活带来了很大的方便。
（三）模拟通信和数字通信
1．模拟信号
我们都打过电话，那么电话信号是怎样传输的呢？
我们在生活中常听到“模拟”和“数字”这两个词，电话也分为模拟电话和数字电话两种。那你知道什么是模拟信号和数字信号吗？
话筒将音叉发出的声音转换成信号电流时，音叉与电流的频率、振幅的变化情况完全一样。这种电流传递的信号叫做模拟信号，使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。
模拟信号的优点是直观且容易实现，但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，从而使信号丟失一些信息，表现为声音、图像失真，严重时会使通信中断。
2．数字信号
莫尔斯电码是一种时通时断的信号代码，通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。它是一种早期的数字通信形式。
例如，用点和画的组合代表各种数字和字母。于是，一系列点和画的组成的信号就可以代表一个完整的句子。电报信号就是这样组成的。国际通用的求救信号SOS，三个字母并非单词的缩写，只是因为其电码是三短三长再三短,在电报发送中最容易发出和识别。
做一做：破译密码游戏
用两位数分别代表26个英文字母，例如01表示“A”，02表示“B”；03表示“C”……25表示“Y”；26表示“Z”；00表示空格；27表示“，”；28表示“！”找出密码中每个数字对应的字母或符号，然后再一一排列起来。
密码：14 15 00 16 01 09 14 19 27 14 15 00 07 01 09 14 19 28
答案就是：No pains，no gains！没有付出，就没有收获！
像这样，用不同符号的不同组合表示的信号，叫做数字信号。这种通信方式叫做数字通信。数字通信是一种既现代又古老的通信方式，烽火、旗语、我们日常生活中的电脑、手机上网、电话视频、网络会议以及数字电视等都是通过数字通信系统来进行信号传输的。
数字通信比模拟通信有较大的优势，数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，抗干扰能力强，便于计算机管理，通信的保密性得到了加强，能适应各种通信的要求。
典型例题
1．电话机的听筒是根据下列哪种原理制成的（ ）
A．电磁感应原理 B．电流的磁效应
C．电流的热效应 D．通电导体在磁场中受力
解析：当随音频变化的电流通过听筒的螺线管时，螺线管的磁性发生变化，通电螺线管和永磁体之间的磁力也会发生变化，从而带动铁片振动发出声音，即电话机的听筒是根据电流的磁效应原理制成的。
答案：B。
2．关于电话的工作过程，有如下几句话，正确的排列顺序是（ ）
①膜片忽松忽紧挤压碳粒②人对话筒说话时，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
A．①②③④⑤ B．②①③⑤④ C．②①④③⑤ D．①②③⑤④
解析：当人对着话筒说话时，声波使话筒里振动膜做相应振动，使金属盒里的碳粒发生忽松忽紧地挤压变化，它的电阻也就随之发生忽大忽小的变化，这时电路里就产生了强弱按声音振动而变化的电流，使听筒中磁体对膜片的吸引力忽大忽小，使膜片振动，从而把变化的电流转化为声音。结合题目叙述，正确的顺序就是②①③⑤④。
答案：B。
3．下列信号中不属于数字信号的是（ ）
A．古代，士兵们常在“烽火台”上点起烟火，向远处的同伴传递敌人来犯的消息
B．电话机把说话声音变为电信号传给电话交换机
C．汉字电报码
D．海员举起的红色小旗或蓝色小旗向对方船只表示的信息
解析：古代，士兵们常在“烽火台”上点起烟火，用不同数量的烽火传达不同的信息的，属于利用数字信号来传递的，故A不符合题意；电话机用电流传递的信号叫做模拟信号，故B符合题意；汉字电报码发出的信号是不连续的，是分立的信号，属于数字信号，故C不符合题意；如今的海军使用的旗语与莫尔斯电码一样，由26个英文字母组成，属于数字信号传递信息，故D不符合题意。
答案：B。
六、课堂小结
本节学习了电话的原理，知道电话是通过把声音信号转化为电流信号来传递到远方的。了解了电话交换机、模拟通信和数字通信。
七、板书设计
第1节 现代顺风耳——电话
1．电流把信息传到远方。
2．电话交换机。
3．模拟通信和数字通信。
课件36张PPT。第1节 现代顺风耳——电话第二十一章 信息的传递古代人用烽火传递信息，我们现代人用哪些方法传递信息？你知道这些方法的原理吗？一、新课导入贝尔1876年，美国发明家贝尔发明了电话。照片是1892年他在纽约至芝加哥的电话开通仪式上向人们展示电话。二、电流把信息传递到远方说话人的声音是怎样传到接听人耳中的呢？话筒听筒二、电流把信息传递到远方 话筒的功能是把声音信号变成变化的电流。炭粒膜片它是怎样转换的呢？二、电流把信息传递到远方实验设计：电源碳棒透明纸膜灯泡闭合回路二、电流把信息传递到远方实验分析： 小灯泡忽明忽暗的变化反映的是纸膜的振动引起了电路中电流的变化。二、电流把信息传递到远方说话的声音话筒膜片振动炭盒电阻变化变化的电流话筒的工作原理话筒二、电流把信息传递到远方 听筒的功能是把变化的电流变成声音。 膜片永磁体听筒它是怎样转换的呢？二、电流把信息传递到远方听筒的工作原理听筒变化的电流磁性强弱变化听筒膜片振动听到声音二、电流把信息传递到远方话筒和听筒 声信号电信号二、电流把信息传递到远方动圈式话筒的原理动圈式话筒 声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈切割磁感线产生随声音的变化而变化的电流。二、电流把信息传递到远方扬声器的工作原理 线圈中的电流方向不断改变，线圈因受力的方向不断改变而不断地振动，就会带动纸盆振动，扬声器就发出了声音。交流电二、电流把信息传递到远方 电话刚问世的时候，一部话机要与多少部话机通话，就要有多少对电话线与之相连。三、电话交换机 若要使这5部话机中的任意两部都能互相通话，需要架设多少对电话线？话机通话10对 三、电话交换机 怎样能减少电话线的数量，并保证任意两部话机之间都能实现通话呢？电话交换机 三、电话交换机15432电话交换机的工作原理 同一地区的电话都接到一台交换机上，每部电话都编上号码。
使用时，让交换机把要通话的两部电话接通，通话完毕后再将线路断开。三、电话交换机不同地区010北京021
上海121233021021021三、电话交换机“占线”现象线路正忙，请稍后再拨……用户太多三、电话交换机电话交换机的发展 人工手动电话交换电磁继电器自动电话交换计算机自动程控电话交换三、电话交换机 程控电话交换机还具有缩位拨号、呼叫转移、来电显示、遇忙回叫、三方通话等功能。 交换机操控台三、电话交换机001100011110000 “模拟信号”“数字信号”声信号电信号四、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，两者的频率、振幅变化的情况完全一样。四、模拟通信和数字通信四、模拟通信和数字通信 这种电流传递的信号叫做模拟信号； 使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。模拟通信的缺点模拟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，从而使信号丟失一些信息。四、模拟通信和数字通信数字通信 莫尔斯电码（Morse code）是一种时通时断的信号代码，通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。它是一种早期的数字通信形式。四、模拟通信和数字通信 用点“?”和画“–”的不同组合代表不同的数字和字母。1 2 3
4 5
A B C 四、模拟通信和数字通信 SOS是国际通用求救信号，三个字母并非单词缩写，只是因为其电码“ ”在电报发送中最容易发出和识别。四、模拟通信和数字通信 我们用不同符号的不同组合表示的信号，叫做数字信号。这种通信方式叫做数字通信。001100011110000 “ ”磁体的南北极长短不同的声音长短不同的亮光电压（或电流）的有无四、模拟通信和数字通信 数字通信是一种既现代又古老的通信方式。烽火、旗语、电报和网络等传递信息的方式都是数字通信。四、模拟通信和数字通信 数字信号只包含两种不同的状态。形式简单，抗干扰能力强，便于计算机管理，保密性得到加强，能适应各种通信的要求。数字通信的优点四、模拟通信和数字通信五、典型例题1．电话机的听筒是根据下列哪种原理制成的（ ）
A．电磁感应原理
B．电流的磁效应
C．电流的热效应
D．通电导体在磁场中受力
B五、典型例题2．关于电话的工作过程，有如下几句话，正确的排列顺序是（ ）
①膜片忽松忽紧挤压碳粒 ②人对话筒说话时，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
A．①②③④⑤ B．②①③⑤④ C．②①④③⑤ D．①②③⑤④
B五、典型例题3．下列信号中不属于数字信号的是（ ）
A．古代，士兵们常在“烽火台”上点起烟火，向远处的同伴传递敌人来犯的消息
B．电话机把说话声音变为电信号传给电话交换机
C．汉字电报码
D．海员举起的红色小旗或蓝色小旗向对方船只表示的信息
B六、课堂总结1．话筒把声音信号转换为变化的电流；2．听筒把变化的电流转换为声音。4． 模拟通信与数字通信的优缺点。3．电话交换机的发展历程：人工电话交换机， 自动电话交换机，程控电话交换机。再见
