2019-2020學(xué)年高中物理 第4章 4 信息化社會 5 課題研究：社會生活中的電磁波學(xué)案 新人教版選修1-1

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1、四、信息化社會五、課題研究：社會生活中的電磁波 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.知道常見傳感器及其應(yīng)用．(重點(diǎn)) 2.理解三種簡單傳感器的工作原理．(難點(diǎn)) 3.掌握信息的拾取、信息的傳遞、信息的處理、信息的記錄等基本知識．(重點(diǎn)) 4.知道信息時(shí)代給人們的生活和工作方式帶來哪些變革． 一、信息的拾取和傳感器 1．現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息的拾取、傳輸和處理． 2．雙金屬溫度傳感器 把兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬片貼合在一起，制成一條雙金屬片，溫度變化時(shí)，兩種金屬片膨脹或收縮不同而發(fā)生彎曲，使電路的開關(guān)閉合或斷開． 3．光敏電阻傳感器 光敏電阻的阻值能隨光

2、照的強(qiáng)度而改變，從而根據(jù)電信號的變化來探知光的強(qiáng)弱． 4．壓力傳感器 根據(jù)電容器的電容隨兩極板間距離的變化而改變的原理制成的．待測壓力作用于膜片上，膜片發(fā)生形變，使電容器兩極板間的距離發(fā)生變化，引起電容器電容的變化，通過電子電路就能測出壓力的變化． 電容式話筒：聲音使振動膜振動，電容器的電容不斷變化產(chǎn)生充放電電流，聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號輸出． 二、信息的傳遞 1．利用紙張 紙和印刷術(shù)的發(fā)明使得信息能夠大量流通，書籍、報(bào)紙、雜志因此發(fā)展起來． 2．利用電磁波 電磁波可以通過電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸，也可以進(jìn)行無線傳輸，電磁波的頻率越高，相同時(shí)間傳遞的信息量越大． 3．電磁波傳

3、播途徑 (1)微波能夠穿透空氣電離層，可通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)． (2)短波可在電離層反射而傳播． 4．模擬信號 音頻信號電流(或電壓)的振幅隨著聲振動而變化． 5．?dāng)?shù)字信號 (1)它用點(diǎn)“·”與畫“—”的不同組合，代表不同的意思． (2)數(shù)字信號的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，容易加密，便于用計(jì)算機(jī)處理，增大了傳輸?shù)娜萘?，所以一般要把模擬信號處理成數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字通信． 6．?dāng)?shù)字電視 利用數(shù)字信號傳送的高清晰電視，可以給我們帶來更清晰的圖像、更富臨場效果的聲音，并且使用了與計(jì)算機(jī)及現(xiàn)代通信兼容的技術(shù)． 1．思考判斷 (1)雙金屬片傳感器受熱時(shí)會彎曲． (√) (2)光敏電阻就是其阻值

4、隨光照的不同發(fā)生明顯變化的電阻． (√) (3)傳感器是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的裝置． (√) (4)利用電磁波可以傳遞信息． (√) (5)電磁波的傳播需要介質(zhì)． (×) (6)數(shù)字化信號傳輸更精確． (√) 2．(多選)關(guān)于傳感器，下列說法正確的是(　　) A．傳感器是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的裝置 B．壓力傳感器是將力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的裝置 C．光敏電阻在有光照射時(shí)，電阻會變大 D．傳感器廣泛應(yīng)用于信息采集系統(tǒng) ABD　[傳感器一定是通過非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量來傳遞信號的，所以A正確；壓力傳感器是將力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的裝置，所以B正確；光敏電阻在有光照射時(shí)，電阻會變小，所

5、以C錯(cuò)誤；傳感器材料分半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機(jī)材料，傳感器廣泛應(yīng)用于信息采集系統(tǒng)，所以D正確．] 3．關(guān)于光敏電阻和熱敏電阻，下列說法中正確的是(　　) A．光敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的，其阻值隨光照增強(qiáng)而減小，隨光照的減弱而增大 B．光敏電阻是把光照強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電流這個(gè)電學(xué)量的傳感器 C．熱敏電阻是用金屬鉑制成的，它對溫度感知很靈敏 D．熱敏電阻是把熱量這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量的傳感器 A　[光敏電阻是把光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電阻的元件；熱敏電阻是把溫度轉(zhuǎn)換為電阻的元件，故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；熱敏電阻與熱電阻是兩個(gè)不同概念，熱敏電阻和光敏電阻都是半導(dǎo)體材料制成的，半

6、導(dǎo)體具有光敏性和熱敏性，金屬鉑與熱敏電阻相反，金屬鉑溫度升高，電阻增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．] 4．(多選)數(shù)字信號比模擬信號具有的優(yōu)點(diǎn)是(　　) A．抗干擾力強(qiáng)　　 B．容易加密 C．便于計(jì)算機(jī)處理 D．傳輸簡單 [答案]　ABC 傳感器及其應(yīng)用 1．傳感器：是一種把不易測量或處理的非電學(xué)量(如：溫度、濕度、光線、聲音、力等)轉(zhuǎn)換成易測量的電學(xué)量(如電壓、電流、電阻等)或電路通斷的裝置． 2．常用傳感器舉例 類型 原理 應(yīng)用舉例 雙金屬溫度傳感器 把兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片貼合在一起，溫度變化時(shí)，兩種金屬片伸長不同，導(dǎo)致彎曲，控制電路的通或斷 日光燈的啟動器

7、、電熨斗、電飯鍋的自動控溫開關(guān) 熱敏電阻溫度傳感器 利用熱敏電阻阻值隨溫度的升高而減小，實(shí)現(xiàn)電路的通斷或發(fā)出警報(bào) 火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警器、自動溫箱 光敏電阻傳感器 利用光敏電阻阻值隨光照增強(qiáng)而電阻減小的特性 工業(yè)生產(chǎn)中的自動計(jì)數(shù)器、城市街道路燈的自動通斷 紅外線傳感器 通過接收物體發(fā)出的紅外線，轉(zhuǎn)換成電信號 自動感應(yīng)門、生命探測儀、防盜門等 【例】　傳感器是一種采集信息的重要器件．如圖所示為測定壓力的電容式傳感器，A為固定電極，B為可動電極，組成一個(gè)電容大小可變的電容器．可動電極兩端固定，當(dāng)待測壓力施加在可動電極上時(shí)，可動電極發(fā)生形變，從而改變了電容器的電容．現(xiàn)將此電容式傳感器與零

8、刻度在中央的靈敏電流計(jì)和電源串聯(lián)成閉合電路，已知電流從電流計(jì)正接線柱流入時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)．當(dāng)待測壓力增大時(shí)(　　) A．電容器的電容將減小 B．靈敏電流計(jì)指針在正中央零刻度處 C．靈敏電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn) D．靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn) 思路點(diǎn)撥：根據(jù)電容器電容的影響因素及電容器的充、放電過程分析． D　[壓力增大，則電容器極板的間距減小，電容變大．因?yàn)殡娙萜鳂O板間電壓不變，所以電容器要充電，電流從電流計(jì)正接線柱流入，指針向右偏轉(zhuǎn)，故D項(xiàng)正確．] 1．對于溫度傳感器的說法，正確的是(　　) A． 溫度傳感器的核心部件是熱敏電阻 B. 溫度傳感器的核心部件是熱脹冷縮金屬片 C

9、． 熱敏電阻的電壓隨溫度變化而變化 D． 溫度傳感器屬于生物傳感器 A　[熱敏電阻是將熱量轉(zhuǎn)化為電流這個(gè)電學(xué)量，溫度傳感器的核心部件是熱敏電阻，故A正確，B錯(cuò)誤；熱敏電阻的電阻隨溫度變化而變化，將熱量轉(zhuǎn)化為電流這個(gè)電學(xué)量，故C錯(cuò)誤；溫度傳感器由半導(dǎo)體材料制作，不屬于生物傳感器，故D錯(cuò)誤．] 數(shù)字信號的特點(diǎn) 1.數(shù)字信號的特點(diǎn) (1)抗干擾能力強(qiáng)、無噪聲積累，可實(shí)現(xiàn)長距離、高質(zhì)量的傳輸． (2)便于加密處理． (3)便于存儲、處理和交換． (4)設(shè)備便于集成化、微型化． (5)便于構(gòu)成綜合數(shù)字網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)． (6)占用信道頻帶較寬．一路模擬電話的頻帶為4 kHz

10、帶寬，一路數(shù)字電話約占64 kHz，這是模擬通信目前仍有生命力的主要原因． 2．信息安全 信息安全是指信息網(wǎng)絡(luò)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護(hù)，不受偶然的或者惡意的原因而遭到破壞、更改、泄露，系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運(yùn)行，信息服務(wù)不中斷． 2．下列關(guān)于數(shù)字電視和模擬電視的區(qū)別，說法正確的是(　　) A．模擬電視可以直接播放數(shù)字信號 B．二者在電視信號的制作方面都使用模擬信號 C．二者在電視信號的記錄方面都使用數(shù)字信號 D．?dāng)?shù)字電視傳送的信號是數(shù)字化的 D　[模擬電視不能直接播放數(shù)字信號，要播放數(shù)字信號，可以加裝一個(gè)機(jī)頂盒裝置，數(shù)字信號和模擬信號的制作和記錄都不同．] 1

11、．(多選)下列對網(wǎng)絡(luò)的說法中正確的是(　　) A．因特網(wǎng)就是信息高速公路 B．在網(wǎng)上可以遠(yuǎn)程教學(xué)，訪問電子圖書館，可以用于娛樂、購物等 C．網(wǎng)絡(luò)對我們的生活有百利而無一害 D．沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲而不能自拔的網(wǎng)癮問題是令現(xiàn)在青少年困惑的問題 BD　[因特網(wǎng)和其他小網(wǎng)絡(luò)連在一起被稱為信息高速公路，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．在網(wǎng)上可以遠(yuǎn)程教學(xué)，訪問電子圖書館，可以用于娛樂、購物等，選項(xiàng)B正確. 網(wǎng)絡(luò)也有有害的一面，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．] 2．為了防止火災(zāi)的發(fā)生，在賓館房間的天花板上大多裝有一個(gè)傳感器，該傳感器是(　　) A．氣體傳感器　 B．溫度傳感器 C．壓力傳感器 D．光傳感器 D　[

12、當(dāng)有煙霧進(jìn)入火災(zāi)報(bào)警器的罩內(nèi)后，煙霧對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小，故應(yīng)用的是光傳感器．] 3．關(guān)于傳感器及其作用，下列說法正確的是(　　) A．傳感器一定是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 B．傳感器一定是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電路的通斷 C．傳感器把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量是為了方便地進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制 D．電磁感應(yīng)是把磁學(xué)的量轉(zhuǎn)換為電學(xué)的量，所以電磁感應(yīng)也是傳感器 C　[傳感器是指一種元件或裝置，它能感受力、溫度、光、聲、磁、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷；其作用和目的是更方便地測量、傳輸、處理、控制非電

13、學(xué)量，找出非電學(xué)量和電學(xué)量之間的對應(yīng)關(guān)系．電磁感應(yīng)是現(xiàn)象，不是元件和裝置，不能稱為傳感器．故只有C正確．] 4．要完成以下工作，你認(rèn)為要用什么傳感器？ (1)電子秤稱量物體的重力． (2)恒溫孵化器要保持禽蛋的溫度在一定范圍內(nèi)． (3)樓道自動開關(guān)的功能是：晚上，有人經(jīng)過樓道，開關(guān)自動接通；白天，不管是否有人經(jīng)過樓道，開關(guān)都是斷開的． [解析]　(1)中是力轉(zhuǎn)化為電信號，所以所用的傳感器是壓力傳感器．(2)中要保持恒溫，要用雙金屬溫度傳感器．(3)要用聲音傳感器和光敏電阻傳感器． [答案]　(1)壓力傳感器　(2)溫度傳感器　(3)聲音傳感器和光敏電阻傳感器 - 6 -