1. 了解電話是怎樣把信息傳遞到遠方的。
2. 了解知道電話交換機的作用。
3. 知道模擬通信和數(shù)字通信，了解它們的基本區(qū)別。
【學(xué)習(xí)重點】電流把信息傳到遠方。
【學(xué)習(xí)難點】數(shù)字通信和模擬通信。
【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：
1. 電話
（1）1876年，美國科學(xué)家貝爾發(fā)明了電話。
（2）最簡單的電話由話筒和聽筒組成，話筒把聲音轉(zhuǎn)換成變化的電流，電流沿著導(dǎo)線把信息傳到遠方。在另一端，電流使聽筒的膜片振動，攜帶信息的電流又轉(zhuǎn)換成了聲音。
（3）話筒原理：當(dāng)你對著話筒說話時，聲波使膜片振動，膜片忽松忽緊地擠壓碳粒，電阻隨之發(fā)生變化，在電路中產(chǎn)生隨聲音振動而變化的電流，話筒相當(dāng)于一個可變電阻器。
（4）聽筒原理：聽筒內(nèi)有一個電磁鐵，電磁鐵上繞著線圈，并吸引一塊薄鐵膜片。當(dāng)從話筒中傳來隨說話聲音的振動而產(chǎn)生強弱變化的電流時，電磁鐵對膜片的吸引力大小也發(fā)生變化，使膜片振動起來，產(chǎn)生和對方說話聲音相同的聲音，把電信號轉(zhuǎn)換為聲信號。
2. 電話交換機
（1）作用：減少電話線的數(shù)量，提高線路的利用率。便于通話時接通，通話完畢斷開。
（2）早期的電話交換機是由話務(wù)員手工操作來接線和斷線的，工作效率低，勞動強度大?，F(xiàn)代的程控電話交換機利用了電子計算機技術(shù)，能按用戶所撥的號碼自動接通話機。
3．模擬通信與數(shù)字通信
（1）在用話筒將聲音轉(zhuǎn)變成信號電流時，電流的頻率、振幅變化情況與聲音的頻率、振幅變化情況完全一樣，“模仿”聲信號的電信號就是模擬信號，用這種信號進行通信的方式就是模擬通信。
（2）用不同符號的不同組合表示的信號叫數(shù)字信號，這種通信方式叫數(shù)字通信?，F(xiàn)代的電話已經(jīng)全部采用數(shù)字信號進行傳輸和處理。
【合作探究】
探究一、電流把信息傳到遠方
【觀察電話機模型】最簡單的電話由哪些元件構(gòu)成的？工作原理是什么？它是怎樣把信息傳遞到遠方的呢？
1. 電話的結(jié)構(gòu)及工作原理
最簡單的電話由話筒和聽筒組成。為了完成通話，話筒和聽筒之間要連上一對電話線。
話筒把聲音轉(zhuǎn)換成變化的電流，電流沿著導(dǎo)線把信息傳到遠方。在另一端，電流使聽筒的膜片振動，攜帶信息的電流又轉(zhuǎn)換成了聲音。
電話 話筒 聽筒

（1）話筒
①主要組成：碳粒和膜片等。
②作用：把聲信號變成電信號（即變化的電流）。
③工作原理：當(dāng)人對著話筒講話時，聲波使膜片振動，膜片忽松忽緊地擠壓碳粒，電阻隨之發(fā)生變化，在電路中產(chǎn)生隨聲音振動而變化的電流，話筒相當(dāng)于一個可變電阻器。
（2）聽筒
①主要組成：電磁鐵、膜片。
②作用：把電信號還原成聲信號。
③工作原理：當(dāng)從話筒中傳來隨說話聲音的振動而產(chǎn)生強弱變化的電流時，電磁鐵對膜片的吸引力大小也發(fā)生變化，使膜片振動起來，產(chǎn)生和對方說話聲音相同的聲音，把電信號轉(zhuǎn)換為聲信號。
2. 電話機工作電路圖
同一部電話中，話筒和聽筒是并聯(lián)的；兩部電話中（對方的電話），話筒與對方的聽筒是串聯(lián)的，對方的話筒與自己的聽筒是串聯(lián)的（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）。
【例題1】關(guān)于電話的工作過程，有如下描述：
①膜片忽松忽緊，擠壓碳粒；②人對著話筒說話時，聲波使膜片振動；③電阻忽大忽??；④磁鐵對鐵片的吸引力忽大忽小，使鐵片振動，振動情形與說話情形相同；⑤在電路中產(chǎn)生強弱按聲音的振動而變化的電流。合理的順序是（ D ）
A．①②③④⑤ B．②①④③⑤ C．①②③⑤④ D．②①③⑤④
【解析】電話的工作過程是：人對著話筒說話時，聲波使膜片振動；膜片忽松忽緊，擠壓碳粒；電阻忽大忽??；在電路中產(chǎn)生強弱按聲音的振動而變化的電流；使聽筒中的磁鐵對鐵片的吸引力忽大忽小，使鐵片振動，振動情形與說話情形相同；故合理順序為②①③⑤④，故ABC不符合題意，D符合題意。所以選D。
探究二、電話交換機
【想一想】一個地區(qū)有5部電話，要使這5部話機中的任意兩部都能互相通話，要架設(shè)多少對電話線？
1. 電話交換機的作用

【分析】如果一部話機只能固定地同另一部話機接通，要使這5部話機中的任意兩部都能互相通話，必須把這5部電話兩兩連接起來，一部電話要引出4對線，5部電話就是20對線，但有一半重復(fù)了，所以要架設(shè)10對電話線.
【想一想】你能否想出一個辦法，要盡量減少線路的數(shù)量，但仍能保證5部電話中的任意兩部可以相互通話（這時其他幾部暫不能通話）？
【分析】采用電話交換機，可以減少線路數(shù)量，每部電話與交換機相連就可以實現(xiàn)任意兩部之間的通話，需要5對電話線即可，如圖所示。
電話交換機的作用：減少電話線的數(shù)量，提高線路的利用率。便于通話時接通，通話完畢斷開。
2. 電話交換機的連接
（1）一個地區(qū)的電話都接到同一臺交換機上，每部電話都編上號碼。使用時，交換機把需要通話的兩部電話接通，通話完畢再將線路斷開。
（2）如果在一臺交換機與另一臺交換機之間連上若干電話線，這樣兩個不同的交換機的用戶就能互相通電話了。

例如：北京地區(qū)電話交換機的編號（即區(qū)號）010，上海地區(qū)電話交換機的編號（即區(qū)號） 021。使用時，交換機把需要通話的兩部電話接通，通話完畢再將線路斷開。
3. 電話交換機的發(fā)展
（1）早期的電話交換機是依靠話務(wù)員手工操作來接線和斷線的，工作效率低，勞動強度大。
（2）1891年出現(xiàn)了自動電話交換機，它通過電磁繼電器進行接線。
（3）現(xiàn)代的程控電話交換機利用了電子計算機技術(shù)，只要事先給交換機中的電腦輸入所需的程序，電腦就能“見機行事”，能按用戶所撥的號碼自動接通話機。
4. 電話“占線”的原因
打電話時，有時出現(xiàn)“占線”現(xiàn)象。實際上，當(dāng)時對方的話機并不一定在使用，而常常是兩臺交換機之間有太多的用戶要通話，它們之間的電話線不夠用了。這個現(xiàn)象在打長途電話時比較常見。
【例題2】北京的小明同學(xué)給上海的朋友打電話，信號的傳遞過程是：從小明的電話上通過電話線傳到______的電話交換機上，再從______ 的電話交換機上通過電話線傳到_______的電話交換機上，又從_____的電話交換機上傳到上海朋友家的電話上。
【答案】北京，北京，上海，上海.
【解析】固定電話的工作過程是：電話都是把聲音信號轉(zhuǎn)化成電信號，通過電話線傳到交換機上，交換機再將電信號通過電話線傳到接收人的固定電話上，他的電話機再將電信號轉(zhuǎn)化成聲音信號；所以，在北京的人給上海的朋友打電話，信號的傳遞過程是：從北京的電話上通過電話線傳到北京的交換機上，再從北京的交換機上通過電話線傳到上海的交換機上，又從上海的交換機上傳到上海的朋友家的電話上．
探究三、模擬通信和數(shù)字通信
1. 模擬通信與數(shù)字通信
（1）模擬通信
在話筒將聲音轉(zhuǎn)換成信號電流時，這種信號電流的頻率、振幅變化的情況跟聲音的頻率、振幅變化的情況完全一樣，“模仿”著聲信號的“一舉一動”。這種電流傳遞的信號叫做模擬信號，使用模擬信號的通信方式叫做模擬通信。

（2）數(shù)字通信
用不同符號的不同組合表示的信號叫數(shù)字信號，這種通信方式叫數(shù)字通信。
①“電報”信號
以電報信號為例理解什么是數(shù)字通信。用點“·”和畫“—” 的組合代表各種數(shù)字，一定的數(shù)字組合代表一個漢字；于是一系列點和畫組成的信號就可以代表一個完整的句子了。
莫爾斯電碼 常見數(shù)字信號的組成方式
②常見數(shù)字信號的組成方式
用點和畫，發(fā)聲、發(fā)光的長短，電壓、電流的有無，數(shù)字0和1，磁體的N、S極等不同符號信息都可組成數(shù)字信號，用來傳遞豐富多彩的聲音、圖像等各種信息。
數(shù)字通信是一種既現(xiàn)代有古老的通信方式。烽火、旗語、電報和網(wǎng)絡(luò)等傳遞信息的方式都是數(shù)字通信（選填“模擬”或“數(shù)字”）。
2. 模擬通信與數(shù)字通信的特點
（1）模擬信號
模擬信號在長距離傳輸和多次加工、放大的過程中，信號電流的波形會改變，從而使信號丟失一些信息，表現(xiàn)為聲音、圖像的失真，嚴(yán)重時會使通信中斷。
（2）數(shù)字信號
目前，通常的數(shù)字信號只包含兩種不同的狀態(tài)，形式簡單，所以抗干擾能力特別強。由于電子計算機是以數(shù)字形式工作的，數(shù)字信號可以很方便地用電子計算機加工處理，發(fā)揮計算機的巨大威力。數(shù)字信號還可以通過不同的編碼進行加密。
現(xiàn)代的電話已經(jīng)全部采用數(shù)字信號進行傳輸和處理了，用數(shù)字信號傳輸?shù)碾娨暪?jié)目也已經(jīng)進入家庭。
【例題3】（多選題）如圖所示，利用數(shù)字通信進行傳輸信號的是（ ）
A．烽火狼煙 B．驛馬快報 C．發(fā)送電報 D．海軍旗語
【答案】ACD.
【詳解】古人用烽火數(shù)量的多少表示來侵略敵人的多少，是分立的信號，屬于數(shù)字信號；古代的驛站和驛馬是早期的信息傳遞工具，屬于模擬信號；“電報”發(fā)出的信號是不連續(xù)的，是分立的信號，屬于數(shù)字信號；海軍用旗語或燈光的暗亮來相互傳遞信息，是分立的信號，屬于數(shù)字信號．
【精講點撥】
1．電話
電話由話筒和聽筒組成。話筒和聽筒之間連有一對電話線。話筒把聲音變成變化的電流，電流沿著導(dǎo)線把信息傳到遠方。在另一端，電流使聽筒的膜片振動，攜帶信息的電流又變成了聲音。
2. 電話交換機的發(fā)展歷程
（1）早期的電話交換機是依靠話務(wù)員手工操作來接線和斷線的，工作效率低，勞動強度大。
（2）1891年出現(xiàn)了自動電話交換機，它通過電磁繼電器進行接線。
（3）現(xiàn)代的程控電話交換機利用了電子計算機技術(shù)，只要事先給交換機中的電腦輸入所需的程序，電腦就能“見機行事”，能按用戶所撥的號碼自動接通話機。
3．模擬信號與數(shù)字信號
（1）模擬信號：話筒將聲音轉(zhuǎn)換成信號電流，這種信號電流的頻率、振幅的變化情況跟聲音的頻率、振幅變化的情況完全一樣，“模仿”著聲信號的“一舉一動”。這種電流傳遞的信號叫做模擬信號。
（2）數(shù)字信號：用不同符號的不同組合表示的信號叫做數(shù)字信號。數(shù)字信號有抗干擾能力強，無噪聲積累，便于存儲、處理和交換等優(yōu)點，所以各國都在積極發(fā)展數(shù)字通信。
【歸納整理】
第1節(jié) 現(xiàn)代順風(fēng)耳——電話
【課堂練習(xí)】
1．甲、乙兩部電話接通后，正確的說法是（ ）
A．甲的聽筒和甲的話筒，乙的聽筒和乙的話筒分別串聯(lián)在兩個電路中
B．甲的聽筒和乙的聽筒串聯(lián)，甲的話筒和乙的話筒串聯(lián)
C．甲的聽筒和話筒，乙的聽筒和話筒串聯(lián)在一個電路中
D．甲的聽筒和乙的話筒串聯(lián)在一個電路中，乙的聽筒和甲的話筒串聯(lián)在另一個電路中
【答案】D。
【詳解】AD．甲、乙兩部電話接通后，甲的聽筒和乙的話筒，乙的聽筒和甲的話筒分別串聯(lián)在兩個電路中，故A不符合題意，D符合題意。
BC．甲的聽筒和乙的話筒串聯(lián)，甲的話筒和乙的聽筒串聯(lián)，故BC不符合題意。
所以選D.
2．抗日戰(zhàn)爭期間，我軍利用各種方式傳遞軍情，下列列舉的傳遞軍情的方式屬于傳遞模擬信號的是（ ）
A．消息樹 B．發(fā)電報
C．雞毛信 D．發(fā)不同顏色的信號彈
【答案】C。
【詳解】消息樹、發(fā)電報和不同顏色的信號彈都是利用不同組態(tài)傳遞信息的，屬于數(shù)字信號；雞毛信則一般是利用文字的形式直接表述信息，屬于模擬信號．
所以選C。
3．2011年6月9日，持續(xù)繞月9個多月的“嫦娥二號”衛(wèi)星加速離開月球，并繼續(xù)進行深空探測，如圖所示，A、B為衛(wèi)星的兩個噴氣發(fā)動機。根據(jù)表中指令可知，使“嫦娥二號”衛(wèi)星加速離月的信號應(yīng)為（ ）
指令
信號
發(fā)動機A
00100
發(fā)動機B
11011
點火
10001
熄火
01110
【答案】A
【詳解】由圖可知，要使“嫦娥二號”離開月球，應(yīng)增大其速度；故應(yīng)沿速度方向的反方向噴出氣體，才能使“嫦娥二號”加速離開月球；故應(yīng)發(fā)出指令：發(fā)動機A點火；由題意可知應(yīng)為：00100 10001。
所以選A。
4．關(guān)于數(shù)字信號和數(shù)字通信，下列說法錯誤的是（ ）
A．先進的電視機可實現(xiàn)數(shù)字通信
B．電報信號是數(shù)字信號
C．用不同數(shù)字的不同組合表示的信號叫做數(shù)字信號
D．?dāng)?shù)字信號可以很方便地用電子計算機加工處理
【答案】C。
【詳解】A．?dāng)?shù)字通信可以傳遞大容量的信號，抗干擾能力強，數(shù)字電視使用數(shù)字信號進行傳輸，故A正確，不符合題意；B．電報發(fā)出的信號是不連續(xù)的，是分立的信號，屬于數(shù)字信號，故B正確，不符合題意；
C．用不同數(shù)字或符號等的不同組合表示的信號叫做數(shù)字信號，數(shù)字信號相對于模擬信號有更強的抗干擾能力，故C錯誤，符合題意；
D．計算機所處理的數(shù)據(jù)是二進制的數(shù)字信號，數(shù)字信號可以很方便地用電子計算機加工處理，故D正確，不符合題意．
所以選C。
5．模擬信號在長距離傳輸和多次加工、放大的過程中，信號電流的波形會改變，從而使信號丟失一些______，表現(xiàn)為聲音、圖像的______，嚴(yán)重時會使通信中斷；數(shù)字信號只包括兩種不同的狀態(tài)，形式簡單，所以抗干擾能力特別強，可以很方便地用________加工處理，還可以通過不同的_______進行加密。
【答案】信息，失真，電子計算機，編碼。
【詳解】模擬信號在長距離傳輸和多次加工、放大的過程中，會受到外界的通信系統(tǒng)內(nèi)部的各種噪聲干擾，噪聲和信號混合后難以分開，從而使信號丟失一些信息，表現(xiàn)為聲音、圖象的失真，使得通信質(zhì)量下降。線路越長，噪聲的積累也就越多，嚴(yán)重時會使通信中斷。
數(shù)字信號是用兩種物理狀態(tài)來表示0和1的，形式簡單，其抵抗材料本身干擾和環(huán)境干擾的能力特別強。由于電子計算機是以數(shù)字形式工作的，數(shù)字信號可以很方便地用電子計算機加工處理，數(shù)字信號還可以通過不同的編碼進行加密。
6. 數(shù)字通信是一種既現(xiàn)代又古老的通信方式，現(xiàn)代電話已全部采用數(shù)字信號進行處理。若用“0”和“1”代表“開”和“關(guān)”這兩個動作，組成一組數(shù)字信號，可以表達一句話。例如：
開關(guān)動作
開
關(guān)
開、關(guān)
開、開
關(guān)、開
表示數(shù)字
0
1
01
00
10
中文意義
我
他
和
同學(xué)
是

那么，“我和他是同學(xué)”的數(shù)字信號為“0，01，1，10，00”，請照此代碼用另一組信號表達你想說的一句話：_________。
【答案】1，10，0，00（他是我同學(xué)）。
【詳解】想說的一句話是：他是我同學(xué)．?dāng)?shù)字信號為：1，10，0，00.
【課后反思】
本節(jié)課學(xué)習(xí)中，你有哪些收獲，還有哪些問題？

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第1節(jié) 現(xiàn)代順風(fēng)耳──電話

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