2019-2020学年高中物理 第6章 电磁波与信息时代 第2节 走进信息时代 第3节 信息时代的电

第6章电磁波与信息时代第2节走进信息时代第3节信息时代的电子“感官”第6章电磁波与信息时代1.简单了解对人类通信的历程，知道四种常见的通信方式，即微波通信、光纤通信、卫星通信与移动通信的基本特征，了解它们各自的用途．(重点＋难点)2.了解互联网的发展历程．关注互联网的负面影响，形成正确的科学观．(重点＋难点)3.知道传感器具有将非电学量转化为电学量的特性．对常见传感器的种类，温度传感器的基本原理有所了解．(重点)4．了解常见传感器在林业、农业、生活和航空航天中的应用，体会传感器的应用给人们带来的方便．一、人类“通信”的历程古代的信息是这样传递的：烽火台、击鼓鸣金、信鸽、旗语、驿站等；19世纪的电报、电话；20世纪的无线电通信，现代已进入信息时代．二、信息高速公路信息高速公路是由______、______与微波通信等技术与设备组成的高速信息传输通道．1．微波通信：一般指地面微波中继通信，它是靠________接力来实现微波信号远距离传输的．微波的传播只能采用________传播方式．微波通信具有__________大、______稳定、______能力强等优点．现在的主要形式是数字微波通信．光纤卫星中继站空间波通信容量传输抗灾2．卫星通信：卫星通信是微波通信的手段之一.3颗等距离__________就能实现全球覆盖．卫星通信具有覆盖面___、通信距离___、不受地理环境限制，以及投资少、见效快等独特的优点．卫星通信主要分为国际卫星通信、区域卫星通信、国内卫星通信．GPS是利用24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统．这种卫星信号已覆盖了整个地球．同步卫星大长3．光纤通信：激光具有很好的______性和______性，它是进行___通信的理想光源．而传播光的介质是__________(简称光纤)．有了光纤，光的传输不再在大气层中进行，从而实现了光纤通信．具有频带宽、容量大、中继距离长、抗干扰性好、保密性强、成本低、传输质量高等许多优点．4．移动通信：在移动体之间或移动体与固定体之间的通信．目前进入公用电话网的移动通信主要有蜂窝__________、无线寻呼、无绳电话3种．单色方向光光导纤维移动电话三、互联网的发展因特网和其他小网络连在一起也被称为信息______公路．在网上可从事于______商务、______教学、远程医疗等．它几乎渗透到人们学习、生活、工作、交往的各个方面．但也有有害的一面，像电脑______，还有沉迷于网络游戏而不能自拔的网瘾问题．高速电子远程病毒四、丰富多彩的传感器世界传感器是一种能感受外部信息并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，是一种能够将__________转化成________的检测装置，是实现信息自动检测和自动控制的首要环节．非电学量电学量传感器的类型：根据测量的非电学量不同，传感器可分为温度传感器、光传感器、压力传感器、磁传感器、气体传感器、湿度传感器、射线传感器等；按工作原理的不同，传感器有电阻、电容、电感、电压、热电偶、红外线传感器等类型．例如，温度传感器就是一种将外部______信号转变成电信号的电子装置，电子秤就是压力________的一种应用．温度传感器日常生活中哪些用电器是利用热敏电阻、光敏电阻实现自动控制的？提示：利用热敏电阻的有冰箱启动器、电饭锅等．利用光敏电阻的有照相机、光控开关、报警器、验钞机等．五、传感器如何传感信息传感器一般由______元件和______元件(处理电路)组成，通过敏感元件获取外界物理信息并转换为电信号，由附加的模拟电路将信号放大和滤波处理，转换成数字信号，输入微型处理器或计算机．作为专用测量工具的传感器，一般都将敏感元件、处理电路和显示装置集成在一起．敏感元件是传感器的核心部分，像温度传感器的敏感元件是感知温度的________、______电阻等；光传感器的敏感元件是______电阻等．敏感转换热电偶热敏光敏六、传感器的广泛应用1．工业自动化中的传感器，用________等代替人完成各种工作；2．农业生产中的传感器，如农田中的______灌溉系统，温室内的______自动控制等；3．传感器进入千家万户，诸如________、________、空调、遥控器等；4．飞向太空中的传感器，像无人驾驶飞机、运载火箭、载人飞船、通信卫星等都有大量的________．机器人自动温度电饭煲电冰箱传感器对信息高速公路的认识1．信息高速公路的定义信息高速公路是由光纤、卫星与微波通信等技术与设备组成的高速信息传输通道，它可以连接世界各个国家和地区，成为一个贯通全球的大型数据化信息网络．2．信息高速公路的组成(1)移动通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信方式．移动通信的基站是按蜂窝结构布局的，这种布局可以增加电磁波覆盖的有效面积，避免基站的重复建设，因而移动电话也称为“蜂窝移动电话”．(2)光纤通信是以激光为光源，以光导纤维为传输介质进行的通信．光纤通信具有传输容量大、抗电磁干扰能力强等突出优点，是构成未来信息高速公路骨干网的主要通信方式．光纤通信的过程是“电话→激光发射机→光纤→激光接收机→电话”．(3)卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，转发无线电信号，在多个卫星地面站之间进行的通信．卫星通信具有传输距离远、覆盖区域大、灵活、可靠、不受地理环境条件限制等独特优点．以覆盖面积来说，一颗通信卫星可覆盖地球面积的1/3多，即三颗同步通信卫星就可以覆盖整个地球．(4)互联网络是全世界的计算机、计算机网络互相连接成的信息传送网络，包括有线网络和无线网络．互联网络的用途非常广泛，如信息查询、电子邮件、远程登录、文件传送、远程医疗、网上聊天、电子会议等．近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通信手段)在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景．关于红外线和光通信，以下说法中正确的是()(1)光通信就是将文字、数据、图像等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程(2)光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中传输(3)红外线的频率比可见光的频率高(4)红外光子的能量比可见光子的能量大A．(1)(2)B.(3)(4)C．(1)(3)D.(2)(4)[思路点拨]正确掌握光纤通信及无线光通信的特征是解决此类问题的关键．[解析]无线光通信技术是光信号在空气中直接传输各种信息．光纤通信中的光信号是在光纤维中传输．不论哪种方式，传输的都是文字、数据图像等信息．由电磁波谱可知红外线的频率比可见光的频率低，故红外线的波长比可见光更长．由光子的能量与频率成正比可知，红外光子能量比可见光子能量小．[答案]A1.关于信息高速公路，下列说法正确的是()A．信息高速公路是为邮车设计的专用公路B．信息高速公路是车辆可高速通行的公路C．信息高速公路是由光纤、卫星与微波通信等技术与设备组成的高速信息传输通道D．信息高速公路上信息传播速度接近超音速飞机的速度解析：选C.信息高速公路是由光纤、卫星与微波通信等技术与设备组成的高速信息传输通道，故A、B错，C对，信息高速公路上信息的传播速度接近光速，故D错．对传感器的理解1．人是通过下面五种感觉(如图)接收外界信息的，因此人本身就是高级传感器．2．组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．非电学量―→敏感元件―→转换元件―→转换电路―→电学量(1)敏感元件是传感器的核心部分．(2)转换元件的作用是把敏感元件输出的与被测物理量满足一定关系的非电信号转换为电信号的电子元件．(3)转换电路的作用是将转换元件转换的电信号转换成易于传播或测量的电学量输出．3．作用：传感器的作用是将感受到的非电学量如力、热、光、声、化学、生物等量转换成便于测量的电学量或信号．4．常用传感器及其用途(1)温度传感器温度传感器是用得最多的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的．(2)压力传感器电容器的电容随两极板间距离的变化而变化，据此将电容器一个电极固定，让另一个电极随压力变化而变化，制成压力传感器．(3)红外线传感器红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成电信号，从而得知辐射源的相关参数或信息．利用红外线传感器可实现无接触测量．自然界几乎所有的物体都能辐射波长在0.76μm～1000μm的电磁波即红外线，因此红外线传感器不仅被广泛用于航空摄影、卫星遥感、遥测等高科技领域，也被广泛用于日常生活中．自动门、生命探测器、非接触式红外测温仪、家电遥控系统以及防盗、防火报警器等均使用了红外线传感器．(4)生物传感器生物传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器．生物传感器最典型的应用是在医疗卫生行业，医院中各种进行生化分析检验的仪器大多要用到生物传感器．关于电子秤中应变式力传感器的说法中正确的是()A．应变片是由导体材料制成的B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值越小[思路点拨]应变式力传感器是用一种半导体材料做成的，它的原理是：受力不同其形变不同，而形变不同可转化为电阻不同，从而将力信号转变为电信号．[解析]应变片多用半导体材料制成，故选项A错，B对．传感器输出的是上、下两应变片上的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，故C、D错．[答案]B2.唱卡拉OK用的话筒内部有一个传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法中正确的是()A．该传感器是根据电流的磁效应工作的B．该传感器是根据电磁感应原理工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势解析：选B.当声音使膜片前后振动时，使金属线圈在磁场中运动，从而使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，所以是根据电磁感应原理工作．故选B.