2018-2019版高中物理 第四章 電磁波及其應(yīng)用 第4講 信息化社會(huì)學(xué)案 新人教版選修1 -1.doc

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第4講　信息化社會(huì) [目標(biāo)定位]　1.了解常見(jiàn)傳感器及其應(yīng)用，體會(huì)傳感器的應(yīng)用給人們帶來(lái)的方便.2.了解信息的拾取、信息的傳遞、信息的處理、信息的記錄的基礎(chǔ)知識(shí).3.了解信息時(shí)代給人們的生活和工作方式帶來(lái)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.各種代替、補(bǔ)充、延伸人的感覺(jué)器官功能的科學(xué)技術(shù)手段發(fā)展起來(lái)，出現(xiàn)了各種用途的傳感器. 3.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，制成一條雙金屬片，溫度變化時(shí)，因?yàn)閮煞N金屬片伸長(zhǎng)不一樣而發(fā)生彎曲，使電路的開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi). 4.光敏電阻傳感器：光敏電阻的阻值能隨光照的強(qiáng)度而變化. 5.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. 想一想　電子秤秤量物體重量所用的傳感器是什么傳感器？ 答案　壓力傳感器. 二、信息的傳遞 1.電磁波可以通過(guò)電纜、光纜進(jìn)行有線傳輸，還可以進(jìn)行無(wú)線傳輸. 2.電磁波的頻率越高，相同時(shí)間傳遞的信息量越大. 想一想　你所知道的現(xiàn)代信息的傳輸方式有哪些？ 答案　(1)有線通訊傳輸，如電話(huà)、傳真、電報(bào)、電視等； (2)無(wú)線通訊傳輸，如對(duì)講機(jī)、移動(dòng)電話(huà)、收音機(jī)； (3)數(shù)字通訊傳輸，如連網(wǎng)的電腦、數(shù)字電視； (4)紙張通訊傳輸，如書(shū)信、報(bào)紙等 三、信息的處理和數(shù)字通信 1.對(duì)著話(huà)筒講話(huà)，話(huà)筒輸出音頻信號(hào)，音頻信號(hào)電流(或電壓)的振幅是隨著聲振動(dòng)而變化的，電信號(hào)在“模擬”著聲信號(hào)，叫做模擬信號(hào). 2.電報(bào)的工作方式與電話(huà)不同，它只有點(diǎn)“”與畫(huà)“－”，不同的點(diǎn)與畫(huà)的組合，代表不同的意思.電報(bào)的信號(hào)是一種數(shù)字信號(hào). 3.數(shù)字信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)：(1)抗干擾能力強(qiáng)、容易加密；(2)便于用計(jì)算機(jī)處理；(3)不僅聲音，圖像和各種其他數(shù)據(jù)都可以轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào).因此同一條通信線路可以綜合傳輸聲音、圖像和各種數(shù)據(jù). 想一想　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(huà)已全部采用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理.若用“0”和“1”代表“開(kāi)”和“關(guān)”這兩個(gè)動(dòng)作，組成一組數(shù)字信號(hào)，可以表達(dá)一句話(huà).例如： 開(kāi)關(guān)動(dòng)作 開(kāi) 關(guān) 開(kāi)、關(guān) 開(kāi)、開(kāi) 關(guān)、開(kāi) 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(hào)為“0，01，1，10，00”，請(qǐng)照此代碼用另一組信號(hào)表達(dá)你想說(shuō)的一句話(huà)__________. 答案　例：“1，01，0，10，00”即：他和我是同學(xué) 四、信息的記錄 存儲(chǔ)容量迅速增加，信息的存儲(chǔ)和讀出速度大大提高，信息存儲(chǔ)的可靠性也不斷增強(qiáng). 信息加密和防病毒等各種安全技術(shù)，在社會(huì)信息化過(guò)程中接受挑戰(zhàn)、得到發(fā)展. 想一想　你所知道的從古代到現(xiàn)代的信息記錄方式是什么？ 答案　刻寫(xiě)　書(shū)寫(xiě)　印刷　拷貝 五、數(shù)字電視 數(shù)字高清晰度電視，可以給我們提供更清晰的圖像、更富臨場(chǎng)效果的聲音.不僅如此，由于使用了計(jì)算機(jī)及現(xiàn)代通信兼容的技術(shù)，通過(guò)數(shù)字電視線路可以跟電視臺(tái)進(jìn)行交互式的信息傳輸，并賦予電視許多新的功能. 想一想　據(jù)你了解的數(shù)字電視都有哪些功能？ 答案　通過(guò)數(shù)字電視可以在因特網(wǎng)上瀏覽、收發(fā)電子郵件，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上購(gòu)物和網(wǎng)上銀行等業(yè)務(wù). 六、信息時(shí)代 1.因特網(wǎng)是世界上最大的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng). 2.人們可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)聽(tīng)音樂(lè)、看電影、聊天、經(jīng)商、購(gòu)物；可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查閱各種資料，進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療，甚至可以為身處世界各地的人召開(kāi)電視會(huì)議. 想一想　你用互聯(lián)網(wǎng)做過(guò)什么？ 答案　聊天、購(gòu)物、查閱資料、下載視頻、音樂(lè)等. 一、傳感器及其應(yīng)用 1.傳感器 傳感器是這樣一類(lèi)元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、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)化為電路的通斷. 2.常見(jiàn)的傳感器 (1)雙金屬溫度傳感器 ①原理：把兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片貼合在一起，制成一條雙金屬片，溫度變化時(shí)，因?yàn)閮煞N金屬片膨脹系數(shù)不同，兩金屬片伸長(zhǎng)也不同而導(dǎo)致彎曲，使電路的開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi). ②應(yīng)用：日光燈啟動(dòng)器、電熨斗、電飯鍋中的自動(dòng)控溫等. (2)光敏電阻傳感器 ①原理：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，無(wú)光照時(shí)，光敏電阻阻值很大，流過(guò)電路的電流很小.有光照時(shí)，光敏電阻的阻值變小，電路中的電流增大.因此，根據(jù)電路中電流的大小，可以探知光的強(qiáng)弱.也可以在電路中達(dá)到進(jìn)行自動(dòng)控制的目的. ②應(yīng)用：聲光控開(kāi)關(guān)、電腦鼠標(biāo)器、路燈控制等. (3)壓力傳感器 ①原理：電容器的電容隨兩極板間距離的變化而變化，這樣可將壓力大小轉(zhuǎn)換為電信號(hào). ②應(yīng)用 電容式壓力傳感器： 圖4－4－1是測(cè)定壓力F的電容式傳感器，待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上的時(shí)候，膜片發(fā)生形變，使極板間距離d發(fā)生變化，引起電容C的變化.知道C的變化，就可以知道F的變化情況. 電容式話(huà)筒： 圖4－4－1 原理：如圖4－4－2所示，Q是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N形成一個(gè)電容器，被直流電源充電.當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是聲信號(hào)就被話(huà)筒轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出. 圖4－4－2 優(yōu)點(diǎn)：保真性好. 例1　家用電飯鍋使用的傳感器類(lèi)型是(　　 ) A.溫度傳感器 B.紅外傳感器 C.聲音傳感器 D.濕度傳感器 答案　A 解析　家用電飯鍋需要溫度自動(dòng)控制，所以使用了溫度傳感器，選項(xiàng)A正確. 針對(duì)訓(xùn)練1　 下列器件不是應(yīng)用溫度傳感器的是(　　 ) A.電熨斗 B.話(huà)筒 C.電飯鍋 D.測(cè)溫儀 答案　B 二、數(shù)字信號(hào)及其應(yīng)用 1.數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn) (1)抗干擾能力強(qiáng)、容易加密； (2)便于用計(jì)算機(jī)處理； (3)不僅聲音，圖像和各種其他數(shù)據(jù)都可以轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào).因此同一條通信線路可以綜合傳輸聲音、圖像和各種數(shù)據(jù). 2.數(shù)字信號(hào)的應(yīng)用 數(shù)字信號(hào)目前廣泛應(yīng)用于因特網(wǎng)、數(shù)字電視和無(wú)線電通訊、遙控等領(lǐng)域. 例2　 數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)具有的優(yōu)點(diǎn)是(　　) A.抗干擾能力強(qiáng) B.容易加密 C.便于用計(jì)算機(jī)處理 D.傳輸簡(jiǎn)單 答案　ABC 解析　數(shù)字信號(hào)較模擬信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，容易加密、安全，便于計(jì)算機(jī)處理，但傳輸比較復(fù)雜. 針對(duì)訓(xùn)練2　在生活中打電話(huà)的電信號(hào)是__________信號(hào)，而發(fā)電報(bào)的電信號(hào)是________信號(hào). 答案　模擬　數(shù)字 傳感器及其應(yīng)用 1.下列說(shuō)法不正確的是(　　) A.話(huà)筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào) B.電熨斗能夠自動(dòng)控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷 C.電子秤所使用的測(cè)力裝置是壓力傳感器 D.熱敏電阻能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量 答案　A 解析　話(huà)筒將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，A錯(cuò)誤；控制電熨斗溫度的是雙金屬片溫度傳感器，B正確；電子秤能夠測(cè)力是因它安裝有壓力傳感器，C正確；熱敏電阻的特點(diǎn)是溫度升高時(shí)，它的阻值減小，因此它可以將溫度這一非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這一電學(xué)量，D正確. 2.通常當(dāng)人走向商場(chǎng)或銀行的門(mén)口時(shí)，有的門(mén)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，是因?yàn)殚T(mén)上安裝了下列哪種傳感器(　　) A.溫度傳感器 B.壓力傳感器 C.紅外線傳感器 D.聲音傳感器 答案　C 解析　人時(shí)刻在向四周輻射紅外線，當(dāng)人靠近自動(dòng)門(mén)時(shí)，門(mén)中安裝的紅外線傳感器會(huì)收到信息，控制自動(dòng)門(mén)打開(kāi). 信息的記錄、處理和傳輸 3.大量信息的存儲(chǔ)和多用戶(hù)的使用對(duì)信息安全提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn).下列四項(xiàng)中對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息危害最大的是(　　) A.內(nèi)存大小 B.計(jì)算機(jī)病毒 C.電腦的存儲(chǔ)速度 D.電腦的計(jì)算速度 答案　B 解析　計(jì)算機(jī)病毒能夠修改、刪除計(jì)算機(jī)內(nèi)的信息，嚴(yán)重時(shí)不能使計(jì)算機(jī)正常工作，因此對(duì)系統(tǒng)的信息危害最大. 4.下列各項(xiàng)與信息記錄有關(guān)的是(　　) A.信息的存儲(chǔ)量 B.信息的提取(讀出) C.存儲(chǔ)的可靠性 D.信息加密和防病毒 答案　ABCD 解析　信息的存儲(chǔ)量、提取、存儲(chǔ)的可靠性以及信息的加密和防病毒均與信息記錄有關(guān). (時(shí)間：60分鐘) 題組一、傳感器及其應(yīng)用 1.關(guān)于傳感器的下列說(shuō)法正確的是(　　) A.所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料做成的 B.金屬材料也可以制成傳感器 C.傳感器主要是通過(guò)感知電壓的變化來(lái)傳遞信號(hào)的 D.以上說(shuō)法都不正確 答案　B 解析　半導(dǎo)體材料可以制成傳感器，其他材料也可以制成傳感器，所以A錯(cuò)誤，B正確；傳感器不但能感知電壓的變化，還能感知力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，所以C錯(cuò)誤. 2.下列關(guān)于人體感覺(jué)器官的說(shuō)法正確的是(　　 ) A.視覺(jué)相當(dāng)于人的光傳感器 B.嗅覺(jué)相當(dāng)于人的溫度、氣味傳感器 C.味覺(jué)相當(dāng)于人的聲音傳感器 D.聽(tīng)覺(jué)相當(dāng)于人的味傳感器 答案　AB 3.用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過(guò)程，實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程.下列屬于這類(lèi)傳感器的是(　　) A.紅外線報(bào)警器 B.走廊照明燈的聲控開(kāi)關(guān) C.自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感器 D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器 答案　A 解析　紅外線報(bào)警器是利用了光傳感器.走廊聲控開(kāi)關(guān)應(yīng)用了聲光傳感器.自動(dòng)洗衣機(jī)應(yīng)用了壓力傳感器.電飯煲中控制加熱和保溫的是溫度傳感器. 4.下列關(guān)于幾種傳感器的說(shuō)法正確的是(　　) A.雙金屬溫度傳感器是用來(lái)控制溫度的，應(yīng)用于日光燈啟動(dòng)器 B.光敏電阻傳感器是用來(lái)控制光照強(qiáng)度的，應(yīng)用于臥室 C.煙霧傳感器，應(yīng)用于舞臺(tái) D.聲光傳感器是用來(lái)控制光和聲音的，在樓道有應(yīng)用 答案　AD 解析　雙金屬溫度傳感器利用不同膨脹系數(shù)的兩金屬溫度變化后伸長(zhǎng)不同來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的斷開(kāi)、閉合控制的，A正確；臥室中的燈在晚上休息時(shí)需要保持熄滅狀態(tài)，不能用光敏電阻來(lái)控制，B錯(cuò)誤；舞臺(tái)上經(jīng)常釋放大量煙霧，不能使用煙霧傳感器，C錯(cuò)誤；晚上人上、下樓時(shí)需要點(diǎn)亮樓道中的燈，此過(guò)程可以通過(guò)聲光傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，D正確. 5.為解決樓道的照明，在樓道內(nèi)將一個(gè)傳感器與電燈控制電路相接，當(dāng)晚上樓道內(nèi)有人走動(dòng)而發(fā)出聲響時(shí)，電燈與電源接通而發(fā)光，這種傳感器為_(kāi)_______傳感器，它輸入的是________信號(hào)，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后，輸出的是________信號(hào). 答案　聲光　聲、光　電 解析　樓道中的電燈安裝的聲光控開(kāi)關(guān)，主要構(gòu)件為聲光傳感器.它將聲、光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的控制. 題組二、信息的記錄、處理和傳輸 6.下列關(guān)于模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)說(shuō)法正確的是(　　) A.模擬信號(hào)是機(jī)器模仿人的聲音的信號(hào) B.數(shù)字信號(hào)是由阿拉伯?dāng)?shù)字組成的信號(hào) C.可以在同一條通信線路上綜合傳輸聲音、圖像等多種模擬信號(hào) D.電報(bào)的信號(hào)是一種數(shù)字信號(hào) 答案　D 解析　模擬信號(hào)是電信號(hào)的振幅隨信號(hào)變化的信號(hào)，A錯(cuò)誤；數(shù)字信號(hào)是由“”和“－”組成的信號(hào)，B錯(cuò)誤；數(shù)字信號(hào)可以在同一條線路上同時(shí)傳輸聲音、圖像，但模擬信號(hào)不能，C錯(cuò)誤；電報(bào)是使用數(shù)字信號(hào)傳輸信息的，D正確. 7.數(shù)字電視與模擬電視相比較具有如下優(yōu)點(diǎn)(　　 ) A.高清晰度 B.網(wǎng)上瀏覽 C.收發(fā)郵件 D.信息處理 答案　ABCD 8.上世紀(jì)90年代中期，世界最大的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)——因特網(wǎng)出現(xiàn)了爆炸式的發(fā)展，可見(jiàn)，因特網(wǎng)有許多用途，下列有哪些是可以在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)的(　　 ) A.遠(yuǎn)程教學(xué) B.為身處世界各地的人召開(kāi)電視會(huì)議 C.遠(yuǎn)程醫(yī)療 D.可以虛擬一個(gè)人完全取代你，為你工作和賺錢(qián) 答案　ABC 9.如圖4－4－3所示，R1是一個(gè)熱敏電阻，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4－4－3 A.當(dāng)R1處溫度升高時(shí)，電壓表示數(shù)變大 B.當(dāng)R1處溫度升高時(shí)，電壓表示數(shù)減小 C.當(dāng)R1處溫度降低時(shí)，電壓表示數(shù)沒(méi)有明顯變化 D.當(dāng)R1處溫度降低時(shí)，電壓表示數(shù)減小 答案　AD 解析　溫度傳感器的原理：用半導(dǎo)體材料制成，電阻隨溫度變化明顯的熱敏電阻.熱敏電阻隨溫度升高電阻值減小，隨溫度降低電阻值增大.有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻亦可制成傳感器，稱(chēng)熱電阻、熱敏電阻或金屬熱電阻，能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量. 10.唱卡拉OK用的話(huà)筒內(nèi)有傳感器，其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào).下列說(shuō)法正確的是(　　) A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)進(jìn)行工作的 B.該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理進(jìn)行工作的 C.膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變 D.膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 答案　B 解析　當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，膜片后的線圈就跟著振動(dòng)，從而使處于永磁體磁場(chǎng)中的線圈切割磁感線，穿過(guò)線圈的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào).可見(jiàn)這是利用了電磁感應(yīng)原理，故只有B正確.