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1、6.3信息时代的电子信息时代的电子“感官感官”课标定位定位学习目标学习目标1.对人类通信的历程有简单的了解，了解对人类通信的历程有简单的了解，了解并体会通信技术的迅速发展对经济、社会发展的推并体会通信技术的迅速发展对经济、社会发展的推动作用，以及对人们生产、生活方式产生的巨大影动作用，以及对人们生产、生活方式产生的巨大影响响2知道四种常见的通信方式，即微波通信、光纤通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，了解它们各信、卫星通信与移动通信的基本特征，了解它们各自的用途自的用途3了解互联网的发展历程，体会它对人们生产、生了解互联网的发展历程，体会它对人们生产、
2、生活方式产生的巨大影响活方式产生的巨大影响4关注互联网的负面影响，形成正确的科学观关注互联网的负面影响，形成正确的科学观5知道传感器具有将非电学量转化为电学量知道传感器具有将非电学量转化为电学量的特性对常见的传感器的种类有所了解的特性对常见的传感器的种类有所了解6了解温度传感器的基本原理知道温度传了解温度传感器的基本原理知道温度传感器具有将温度信号转变为电信号的功能感器具有将温度信号转变为电信号的功能7了解常见传感器在林业、农业、生活和航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空航天中的应用，体会传感器的应用给人们带来的方便来的方便8关心科学技术的发展，有将
3、物理知识应用关心科学技术的发展，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识于生活和生产实践的意识重点难点重点难点1.常见通信方式的基本特征及各自的常见通信方式的基本特征及各自的用途用途2传感器的特性及基本原理的应用传感器的特性及基本原理的应用一、人类一、人类“通信通信”的历程的历程古代的信息是这样传递的：烽火台、击鼓鸣金、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；信鸽、旗语、驿站等；19世纪的电报、电话；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世纪的无线电通信，现代已进入信息时代二、信息高速公路二、信息高速公路信息高速公路是由信息高速公路是由_、_与微波通信等
4、技与微波通信等技术与设备组成的高速信息传输通道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接力来实现微波信号远距离传输的微波的传播只能采用波的传播只能采用_传播方式微波通信传播方式微波通信具有通信容量大、传输稳定、抗灾能力强等优点具有通信容量大、传输稳定、抗灾能力强等优点.20世纪世纪70年代后，数字微波通信开始投入使用，年代后，数字微波通信开始投入使用，由于它噪声小，频带宽，上、下话路方便，已逐由于它噪声小，频带宽，上、下话路方便，已逐步替代了模拟微波通信中继站的功能是接收前步替代了模拟微波
5、通信中继站的功能是接收前站传来的信号，经放大后向下一站发射，犹如接站传来的信号，经放大后向下一站发射，犹如接力赛一样，称为中性通信力赛一样，称为中性通信光纤光纤卫星卫星中继站中继站空间波空间波2卫星通信：卫星通信是微波通信的手段之一卫星通信：卫星通信是微波通信的手段之一作为中继站的卫星接收地面站发射的穿透电离层作为中继站的卫星接收地面站发射的穿透电离层的微波通信信号，放大后发射回地球于是，在的微波通信信号，放大后发射回地球于是，在地面上卫星所覆盖地区的卫星地面站接收到此信地面上卫星所覆盖地区的卫星地面站接收到此信号号.3颗等距离颗等距离_就能实现全球覆盖卫星就能实现全球覆盖卫星通信具有覆盖面通
6、信具有覆盖面_、通信距离、通信距离_、不受地理环、不受地理环境限制，以及投资少、见效快等独特的优点卫境限制，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、星通信主要分为国际卫星通信、区域卫星通信、国内卫星通信国内卫星通信GPS是利用是利用24颗卫星组成的全球颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统这定位、导航及授时系统这24颗卫星分布在高度颗卫星分布在高度为为2.0104km的的6个轨道上绕地球飞行，每个轨道个轨道上绕地球飞行，每个轨道上有上有_颗颗同步卫星同步卫星大大长长4在地球上任何一点、任何时刻都可以同时接收到来在地球上任何一点、任何时刻都可以同时接收到来自自4颗
7、卫星的信号，这种卫星信号已覆盖了整个地球，颗卫星的信号，这种卫星信号已覆盖了整个地球，美国还曾有一个铱卫星计划，卫星的个数与铱原子美国还曾有一个铱卫星计划，卫星的个数与铱原子外围的外围的_一样多一样多3光纤通信：激光具有很好的光纤通信：激光具有很好的_性和性和_性，性，它是进行它是进行_通信的理想光源而传播光的介质是通信的理想光源而传播光的介质是_(简称光纤简称光纤)有了光纤，光的传输不再有了光纤，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、宽、容量大、中继距离长、抗干扰性好、保密性强、成本低、传
8、输质量高等许多优点成本低、传输质量高等许多优点电子电子单色单色方向方向光光光导纤维光导纤维4移动通信：在移动体之间或移动体与固定体之移动通信：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间的通信目前进入公用电话网的移动通信主要有蜂窝蜂窝_、无线寻呼、无绳电话、无线寻呼、无绳电话3种种三、互联网的发展三、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因特网和其他小网络连在一起也被称为信息_公公路在网上可从事于路在网上可从事于_商务、商务、_教学、远教学、远程医疗等它几乎渗透到人们学习、生活、工作、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
9、一面，像电脑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，还有沉迷于网络游戏而不能自拔的网瘾问题题移动电话移动电话远程远程电子电子病毒病毒高速高速四、丰富多彩的传感器世界四、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，是一种能够将律转换成电信号的器件或装置，是一种能够将_转化成转化成_的检测装置，是实现信的检测装置，是实现信息自动检测和自动控制的首要环节息自动检测和自动控制的首要环节传感器的类型：根据测量的非电学量不同，传感器传感器的类型：根据测量的非电学量不同，传感器
10、可分为温度传感器、光传感器、压力传感器、磁传可分为温度传感器、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；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、按工作原理的不同，传感器有电阻、电容、电感、电压、热电阻、红外线传感器等类型例如，温度电压、热电阻、红外线传感器等类型例如，温度传感器就是一种将外部传感器就是一种将外部_信号转变成电信号的信号转变成电信号的电子装置，电子秤就是压力电子装置，电子秤就是压力_的一种应用的一种应用非电学量非电学量电学量电学量温度温度传感器传感器思考感悟思考感悟日常生活中哪些用电器是利用热敏电阻、光敏
11、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？电阻实现自动控制的？提示：提示：利用热敏电阻的有冰箱启动器、电饭锅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、报等利用光敏电阻的有照相机、光控开关、报警器、验钞机等警器、验钞机等五、传感器如何传感信息五、传感器如何传感信息传感器一般由传感器一般由_元件和元件和_元件元件(处理电路处理电路)组成，通过敏感元件获取外界物理信息并转换为组成，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理，转换成数字
12、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敏感元件是感知温度的_、_电阻等；电阻等；光传感器的敏感元件是光传感器的敏感元件是_电阻等电阻等敏感敏感转换转换热电偶热电偶热敏热敏光敏光敏六、传感器的广泛应用六、传感器的广泛应用1工业自动化中的传感器，用工业自动化中的传感器，用_等代替等代替人完成各种工作；人完成各种工作；2农业生产中的传感器，如农田中的农业生产中的传感
13、器，如农田中的_灌灌溉系统，温室内的溉系统，温室内的_自动控制等；自动控制等；3传感器进入千家万户，诸如传感器进入千家万户，诸如_、_、空调、遥控器等；、空调、遥控器等；4飞向太空中的传感器，像无人驾驶飞机、运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载火箭、载人飞船、通信卫星等都有大量的_机器人机器人自动自动温度温度电饭煲电饭煲电冰箱电冰箱传感器传感器核心要点突破核心要点突破一、对信息高速公路的认识一、对信息高速公路的认识1定义定义信息高速公路是由光纤、卫星与微波通信等技术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，它可以连接世与
14、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据化信息网络2信息高速公路的组成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用户之间的通信方式移动通信的基地台是按蜂窝结构布局的，这种布移动通信的基地台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，避免基地台局可以增加电磁波覆盖的有效面积，避免基地台的重复建设，因而移动电话也称为的重复建设，因而移动电话也称为“蜂窝移动电蜂窝移动电话话”(2)光纤通信是以激光为光源，以光导
15、纤维为传输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要通信方式光纤通信的过程是光纤通信的过程是“电话电话激光发射机激光发射机光纤光纤激光接收机激光接收机电话电话”(3)卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，转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，在多个地球站之间进行的通信发无线电信号，在多个地球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、卫星通信具有传输距离远、覆
16、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连接成的信息传送网络，包括有线网络和无线网络络互联网络的用途非常广泛，如信息查询、电子邮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、件、远程登录、文件传送、远程医疗、网
17、上聊天、电子会议等电子会议等即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1关于信息高速公路，下列说法正确的是关于信息高速公路，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信息高速公路上信息传播速度接近超音速飞机的速度的速度解析：解析：选选C.信息高速公路是由光纤、卫星与微波信息高速公路是
18、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，故通信等技术与设备组成的高速信息传输通道，故A、B错错C对，信息高速公路上信息的传播速度接近光对，信息高速公路上信息的传播速度接近光速，故速，故D错错二、传感器及其工作原理二、传感器及其工作原理1传感器传感器能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置，就叫传感器出信息的器件或装置，就叫传感器2人是通过下面五种感觉人是通过下面五种感觉(如图如图621)接收外接收外界信息的，因此人本身就是高级传感器界信息的
19、，因此人本身就是高级传感器图图621(1)敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料对某一物理量敏感的特性制成的常用的敏料对某一物理量敏感的特性制成的常用的敏感元件有：双金属片、光敏电阻、热敏电阻等感元件有：双金属片、光敏电阻、热敏电阻等(2)转换元件的作用是把敏感元件输出的与被测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转换成易于传播或测量的电学量输
20、出4作用：传感器的作用是将感受到的非电学作用：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便于测量的电学量或信号5常用传感器及其用途常用传感器及其用途(1)温度传感器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某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的的这种传感器中常用热敏电阻和双金属片这种传感器中常用热敏电阻和双金属片热敏电阻：阻值因温度而改
21、变热敏电阻：阻值因温度而改变光敏电阻：阻值因光照而减小光敏电阻：阻值因光照而减小双金属片：用两种不同热膨胀系数的金属片贴双金属片：用两种不同热膨胀系数的金属片贴合而成温度变化时，两种金属片伸长不一样而合而成温度变化时，两种金属片伸长不一样而发生弯曲发生弯曲(2)压力传感器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红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成红外线传感器接收携带着信息
22、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电信号，从而得知辐射源的相关参数或信息利利用用红红外外线线传传感感器器可可实实现现无无接接触触测测量量自自然然界界几几乎乎所所有有的的物物体体都都能能辐辐射射波波长长在在0.76m1000m的的电电磁磁波波即即红红外外线线，因因此此红红外外线线传传感感器器不不仅仅被被广广泛泛用用于于航航空空摄摄影影、卫卫星星遥遥感感、遥遥测测等等高高科科技技领领域域，也也被被广广泛泛用用于于日日常常生生活活中中自自动动门门、生生命命探探测测器器、非非接接触触式式红红外外测测温温仪仪、家家电电遥遥控控系系统统以以及及防防盗盗、防防火火报报警警器器等等均均使使
23、用用了了红红外线传感器外线传感器(4)生物传感器生物传感器生物传感器是利用各种生物或生物物质的特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或生物物质主要是指各种分的传感器生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等等微生物传感器、免疫传感器等等生物传感器最典型的应用是在医疗卫生行业，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用到生物传感器即
24、时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2关于传感器的下列说法关于传感器的下列说法正确的是正确的是()A电视机遥控器就是一个传感器电视机遥控器就是一个传感器B传感器是一种能够将非电学量转换为电学传感器是一种能够将非电学量转换为电学量的检测装置量的检测装置C传感器是实现信息自动检测和自动控制的传感器是实现信息自动检测和自动控制的首要器件首要器件D无人管理的自动灌溉系统是温度传感器在无人管理的自动灌溉系统是温度传感器在农业生产中的应用农业生产中的应用解解析析：选选D.电电视视机机的的遥遥控控器器中中有有红红外外传传感感器器，故故A正正确确；自自动动灌灌溉溉系系统统是是一一种种利利用用
25、湿湿度度传传感感器器判判断断农农田田水水分分蒸蒸发发情情况况、自自动动决决定定供供水水和和停停水水的的装装置置，故故D错错传传感感器器是是将将非非电电学学量量转转化化为为电电学学量量的的装装置置，利利用用传传感感器器敏敏感感元元件件实实现现自自动检测或自动控制，故选项动检测或自动控制，故选项B、C正确正确课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一例例例例1 1现代信息的传播现代信息的传播近年来，无线光通信技术近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用不需光纤，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在局域网、移动通
26、信等多方面显示出巨大的应用前景关于红外线和光通信，以下说法中正确用前景关于红外线和光通信，以下说法中正确的是的是()(1)光通信就是将文字、数据、图象等信息光通信就是将文字、数据、图象等信息转换成光信号从一地传向另一地的过程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)【精讲精析精讲精析】无
27、线光通信技术是光信号在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红外线的波长比可见光更长【答案答案】A【方法总结方法总结】正确掌握光纤通信及无线光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通信的特征是解决此类问题的关键类型二类型二传感器的应用传感器的应用例例例例2 2关于电子秤中应变式力传
28、感器的说法中正确关于电子秤中应变式力传感器的说法中正确的是的是()A应变片是由导体材料制成的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，当应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之，变小变小C传感器输出的是应变片上的电压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外力越大，输出的电压差值越小【思路点拨思路点拨】应变式力传感器是用一种半导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力信号转变为电信号【精讲精析
29、精讲精析】应变片多用半导体材料制成，应变片多用半导体材料制成，故选项故选项A错，错，B对传感器输出的是上、下两应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，故的电压差值也就越大，故C、D错错【答案答案】B变式训练变式训练唱卡拉唱卡拉OK用的话筒内部有一个传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，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，当声波使膜片前后线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振
30、动时，就将声音信号转变为电信号，下列说振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法中正确的是法中正确的是()A该传感器是根据电流的磁效应工作的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膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势动势解析：解析：选选B.当声音使膜片前后振动时，使金属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电磁感应原理工作故选B.
