高中物理 第4章 电磁波及其应用4.4信息化社会

高中物理 第4章 电磁波及其应用4.4信息化社会

‎4.4信息化社会 ‎ ‎[学习目标定位]　1.了解常见的传感器及其应用，体会传感器的应用给我们带来的方便.2.了解信息的拾取、传递、处理、记录的基础知识.3.了解信息时代人们的生活方式发生的变革．‎ 知识储备区 一、信息的拾取和传感器 ‎1．现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理．‎ ‎2．传感器：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输出信息的器件或装置叫传感器．‎ ‎3．常用的传感器种类有：温度传感器、红外线传感器、光传感器、力传感器等．‎ 二、信息的传递 ‎1．传送电磁波的三种方式：电缆、光缆、无线传输．‎ ‎2．光缆是目前发展最快的通信方式，它容量巨大，保密性好，抗干扰性强，被誉为信息社会的神经．‎ 三、信息的处理和数字通信 ‎1．模拟信号：对着话筒讲话，话筒输出音频信号，音频信号电流(或电压)的振幅是随着声振动而变化的，电信号在“模拟”着声信号，叫做模拟信号．‎ ‎2．数字信号：像电报一样，把要传递的信息用点“·”和画“－”的不同组合来表示，就是一种数字信号．‎ ‎3．数字信号的优点：(1)抗干扰能力强、容易加密；(2)便于用计算机处理；(3)同一条通信线路可以综合传输声音、图像和各种数据．‎ 四、数字电视、信息时代 ‎1．数字高清晰度电视，可以给我们提供更清晰的图像、更富临场效果的声音．由于使用了与计算机及现代通信兼容的技术，通过数字电视线路可以跟电视台进行交互式的信息传输，并赋予电视许多新的功能．‎ ‎2．因特网是世界上最大的计算机互联网．人们可以通过互联网听音乐、看电影电视、聊天、经商、购物、从事金融活动，也可以通过互联网查阅各种资料，进行远程教学、远程医疗，甚至可以为身处世界各地的人召开电视会议；通过互联网可以进行网上办公、网上上班、网上信息发布等．‎ 学习探究区 知识探究 一、传感器 ‎[问题设计]‎ ‎1．在我们生活的一些小区楼道内装有自动开关：晚上有人经过楼道时，开关自动接通；白天，不管是否有人经过，开关都是断开的，请你解释其原理．‎ 答案　这是因为在楼道内装有声光控制开关，在晚上，利用声音来控制开关，当人经过时，开关自动接通，而无人时，自动熄灭．而在白天，是利用光照强度来控制开关的，由于白天光照强度大，所以不管是否有人经过，开关都是断开的．‎ ‎2．请你大胆设想，在你生活和学习的哪些地方应该安装传感器，这些传感器能起什么作用？‎ 答案　略．‎ ‎[要点提炼]‎ ‎1．传感器的概念 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便于传递、存储和输出信息的器件或装置，叫做传感器．传感器是各种测量和自动控制系统的“感觉器官”．‎ ‎2．传感器的作用 传感器是这样一类元件：它能够感受诸 如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转化为电路的通断．‎ ‎3．常用的传感器 ‎(1)双金属温度传感器 ‎①原理：把两种不同热膨胀系数的金属片贴合在一起，制成一条双金属片，温度变化时，因为两种金属片膨胀系数不同，两金属片伸长也不同而导致弯曲，使电路的开关闭合或断开．‎ ‎②应用：日光灯启动器、电熨斗、电饭锅中的自动控温等．‎ ‎(2)光敏电阻传感器 ‎①原理：光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，无光照时，光敏电阻阻值很大，流过电路的电流很小；有光照时，光敏电阻的阻值变小，电路中的电流增大，因此，根据电路中电流的大小，可以探知光的强弱．也可以在电路中达到进行自动控制的目的．‎ ‎②应用：声光控开关、电脑鼠标器、路灯控制等．‎ ‎(3)压力传感器 ‎①原理：电容器的电容随两极板间距离的变化而变化，这样可将压力大小转换为电信号．‎ ‎②应用 电容式压力传感器：‎ 图1是测定压力F的电容式传感器，待测压力F作用于可动电极膜片上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化．知道C的变化，就可以知道F的变化情况．‎ 图1‎ 电容式话筒：‎ 图2‎ 原理：如图2所示，Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是声信号就被话筒转化为电信号输出．‎ 优点：保真性好．‎ 二、信息的传递　信息的处理和数字信号 ‎[要点提炼]‎ ‎1．信息的传递 ‎(1)传送电磁波的三种方式：电缆、光缆、无线传输．‎ ‎(2)光缆是目前发展最快的通信方式，它容量巨大，保密性好，抗干扰性强，被誉为信息社会的神经．‎ ‎2．模拟信号和数字信号 ‎(1)把要传送的信息直接通过电磁波振幅的连续变化携带出去，这样的电信号叫模拟信号．‎ ‎(2)像电报一样，把要传递的信息用“·”和“一”的不同组合来表示，就是一种数字信号．‎ 现在我们所说的数字信号就是有限个幅值的不同组合来传递信息的信号．两种信号的比较如图3所示．‎ 图3‎ ‎3．数字信号的应用 数字信号目前广泛应用于因特网、数字电视和无线电通讯、摇控等领域．‎ 典例精析 一、传感器及其应用 ‎【例1】用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程，下列属于这类传感器的是(　　)‎ A．红外线警报器 B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器 解析　红外线警报器的工作原理是：如果有人通过红外线可以察觉的到的范围，那么红外线警报器就会发出信号，并与触点接通，使灯点亮且发出警报．因此，红外线警报器的工作过程是将光信号转化为电信号，A选项正确．而B选项是将声音信号转换为电信号的过程，C选项是利用压力来传递信息的过程，D选项是通过温度来控制的过程，所以B、C、D均错．‎ 答案　A ‎【例2】　光敏电阻的特点是(　　)‎ A．入射光强，电阻小 B．入射光强，电阻大 C．入射光弱，电阻小 D．入射光弱，电阻大 解析　光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化．光照强时，光敏电阻的阻值小，光照弱时，光敏电阻的阻值大．‎ 答案　AD 二、信息的记录、处理和传输 ‎【例3】　大量信息的存储和多用户的使用对信息安全提出了严峻的挑战．下列四项中对计算机系统的信息危害最大的是(　　)‎ A．内存大小 B．计算机病毒 C．电脑的存储速度 D．电脑的计算速度 解析　计算机病毒能够修改、删除计算机内的信息，严重时使计算机不能正常工作，因此对系统的信息危害最大．‎ 答案　B 自我检测区 ‎1．(传感器的理解)下列关于人体感觉器官的说法正确的是(　　)‎ A．视觉相当于人的光传感器 B．嗅觉相当于人的温度、气体传感器 C．味觉相当于人的声音传感器 D．听觉相当于人的味传感器 答案　A ‎2．(传感器的材料)关于传感器的下列说法正确的是(　　)‎ A．所有传感器都是由半导体材料做成的 B．金属材料也可以制成传感器 C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D．以上说法都不正确 答案　B 解析　半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，所以A错误，B正确；传感器不但能感知电压的变化，还能感知力、温度、光、声、化学成分等非电学量，所以C错误．‎ ‎3．(常用传感器)以下家用电器中利用了温度传感器的是(　　)‎ A．洗衣机 B．电冰箱 C．空调 D．电饭锅 答案　BCD ‎4．(信息的记录、处理和传输)数字信号比模拟信号具有的优点是(　　)‎ A．抗干扰力强 B．容易加密 C．便于计算机处理 D．传输简单 答案　ABC