文档内容
21.1 现代顺风耳—电话（导学案）
【学习目标】
1. 了解电话是怎样把信息传递到远方的。
2. 了解知道电话交换机的作用。
3. 知道模拟通信和数字通信，了解它们的基本区别。
【学习重点】电流把信息传到远方。
【学习难点】数字通信和模拟通信。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 电话
（1）1876年，美国科学家贝尔发明了电话。
（2）最简单的电话由话筒和听筒组成，话筒把声音转换成变化的电流，电流沿着导线把信息传到
远方。在另一端，电流使听筒的膜片振动，携带信息的电流又转换成了声音。
（3）话筒原理：当你对着话筒说话时，声波使膜片振动，膜片忽松忽紧地挤压碳粒，电阻随之发
生变化，在电路中产生随声音振动而变化的电流，话筒相当于一个可变电阻器。
（4）听筒原理：听筒内有一个 电 磁铁 ，电磁铁上绕着线圈，并吸引一块薄铁膜片。当从话筒中传
来随说话声音的振动而产生强弱变化的电流时，电磁铁对膜片的吸引力大小也发生变化，使膜片振动
起来，产生和对方说话声音相同的声音，把电信号转换为声信号。
2. 电话交换机
（1）作用：减少电话线的数量，提高线路的利用率。便于通话时接通，通话完毕断开。
（2）早期的电话交换机是由话务员手工操作来接线和 断 线 的，工作效率低，劳动强度大。现代的
程控电话交换机利用了电子计算机技术，能按用户所拨的号码自动接通话机。
3．模拟通信与数字通信
（1）在用话筒将声音转变成信号电流时，电流的频率、振幅变化情况与声音的频率、振幅变化情
况完全一样，“模仿”声信号的电信号就是模拟信号，用这种信号进行通信的方式就是模拟通信。
（2）用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号，这种通信方式叫数字通信。现代的电话已经
全部采用数字信号进行传输和处理。
【合作探究】
探究一、电流把信息传到远方
【观察电话机模型】最简单的电话由哪些元件构成的？工作原理是什么？它是怎样把信息传递到
远方的呢？1. 电话的结构及工作原理
最简单的电话由话筒和听筒组成。为了完成通话，话筒和听筒之间要连上一对电话线。
话筒把声音转换成变化的电流，电流沿着导线把信息传到远方。在另一端，电流使听筒的膜片振
动，携带信息的电流又转换成了声音。
电话 话筒 听筒
（1）话筒
①主要组成：碳粒和膜片等。
②作用：把声信号变成电信号（即变化的电流）。
③工作原理：当人对着话筒讲话时，声波使膜片振动，膜片忽松忽紧地挤压碳粒，电阻随之发生
变化，在电路中产生随声音振动而变化的电流，话筒相当于一个可变电阻器。
（2）听筒
①主要组成：电磁铁、膜片。
②作用：把电信号还原成声信号。
③工作原理：当从话筒中传来随说话声音的振动而产生强弱变化的电流时，电磁铁对膜片的吸引
力大小也发生变化，使膜片振动起来，产生和对方说话声音相同的声音，把电信号转换为声信号。
2. 电话机工作电路图
同一部电话中，话筒和听筒是并联的；两部电话中（对方的电话），话筒与对方的听筒是串联的，
对方的话筒与自己的听筒是串联的（选填“串联”或“并联”）。
【例题1】关于电话的工作过程，有如下描述：
①膜片忽松忽紧，挤压碳粒；②人对着话筒说话时，声波使膜片振动；③电阻忽大忽小；④磁铁对铁片的吸引力忽大忽小，使铁片振动，振动情形与说话情形相同；⑤在电路中产生强弱按声音的振
动而变化的电流。合理的顺序是（ D ）
A．①②③④⑤ B．②①④③⑤ C．①②③⑤④ D．②①③⑤④
【解析】电话的工作过程是：人对着话筒说话时，声波使膜片振动；膜片忽松忽紧，挤压碳粒；
电阻忽大忽小；在电路中产生强弱按声音的振动而变化的电流；使听筒中的磁铁对铁片的吸引力忽大
忽小，使铁片振动，振动情形与说话情形相同；故合理顺序为②①③⑤④，故ABC不符合题意，D符
合题意。所以选D。
探究二、电话交换机
【想一想】一个地区有5部电话，要使这5部话机中的任意两部都能互相通话，要架设多少对电话
线？
1. 电话交换机的作用
【分析】如果一部话机只能固定地同另一部话机接通，要使这5部话机中的任意两部都能互相通
话，必须把这5部电话两两连接起来，一部电话要引出4对线，5部电话就是20对线，但有一半重复
了，所以要架设10 对电话线.
【想一想】你能否想出一个办法，要尽量减少线路的数量，但仍能保证5部电话中的任意两部可
以相互通话（这时其他几部暂不能通话）？
【分析】采用电话交换机，可以减少线路数量，每部电话与交换机相连就可以实现任意两部之间
的通话，需要5 对电话线即可，如图所示。
电话交换机的作用：减少电话线的数量，提高线路的利用率。便于通话时接通，通话完毕断开。
2. 电话交换机的连接
（1）一个地区的电话都接到同一台交换机上，每部电话都编上号码。使用时，交换机把需要通话
的两部电话接通，通话完毕再将线路断开。
（2）如果在一台交换机与另一台交换机之间连上若干电话线，这样两个不同的交换机的用户就能
互相通电话了。例如：北京地区电话交换机的编号（即区号）010，上海地区电话交换机的编号（即区号） 021。
使用时，交换机把需要通话的两部电话接通，通话完毕再将线路断开。
3. 电话交换机的发展
（1）早期的电话交换机是依靠话务员手工操作来接线和断线的，工作效率低，劳动强度大。
（2）1891年出现了自动电话交换机，它通过电磁继电器进行接线。
（3）现代的程控电话交换机利用了电子计算机技术，只要事先给交换机中的电脑输入所需的程序，
电脑就能“见机行事”，能按用户所拨的号码自动接通话机。
4. 电话“占线”的原因
打电话时，有时出现“占线”现象。实际上，当时对方的话机并不一定在使用，而常常是两台交
换机之间有太多的用户要通话，它们之间的电话线不够用了。这个现象在打长途电话时比较常见。
【例题2】北京的小明同学给上海的朋友打电话，信号的传递过程是：从小明的电话上通过电话线
传到______的电话交换机上，再从______ 的电话交换机上通过电话线传到_______的电话交换机上，
又从_____的电话交换机上传到上海朋友家的电话上。
【答案】北京，北京，上海，上海.
【解析】固定电话的工作过程是：电话都是把声音信号转化成电信号，通过电话线传到交换机上，
交换机再将电信号通过电话线传到接收人的固定电话上，他的电话机再将电信号转化成声音信号；所
以，在北京的人给上海的朋友打电话，信号的传递过程是：从北京的电话上通过电话线传到北京的交
换机上，再从北京的交换机上通过电话线传到上海的交换机上，又从上海的交换机上传到上海的朋友
家的电话上．
探究三、模拟通信和数字通信
1. 模拟通信与数字通信
（1）模拟通信
在话筒将声音转换成信号电流时，这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变
化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫做模拟信号，使用模
拟信号的通信方式叫做模拟通信。（2）数字通信
用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号，这种通信方式叫数字通信。
①“电报”信号
以电报信号为例理解什么是数字通信。用点“·”和画“—” 的组合代表各种数字，一定的数字
组合代表一个汉字；于是一系列点和画组成的信号就可以代表一个完整的句子了。
莫尔斯电码 常见数字信号的组成方式
②常见数字信号的组成方式
用点和画，发声、发光的长短，电压、电流的有无，数字0和1，磁体的N、S极等不同符号信息
都可组成数字信号，用来传递丰富多彩的声音、图像等各种信息。
数字通信是一种既现代有古老的通信方式。烽火、旗语、电报和网络等传递信息的方式都是数字
通信（选填“模拟”或“数字”）。
2. 模拟通信与数字通信的特点
（1）模拟信号
模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一
些信息，表现为声音、图像的失真，严重时会使通信中断。
（2）数字信号
目前，通常的数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强。由于电子计
算机是以数字形式工作的，数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理，发挥计算机的巨大威力。
数字信号还可以通过不同的编码进行加密。
现代的电话已经全部采用数字信号进行传输和处理了，用数字信号传输的电视节目也已经进入家庭。
【例题3】（多选题）如图所示，利用数字通信进行传输信号的是（ ）
A．烽火狼烟 B．驿马快报 C．发送电报 D．海军旗语
【答案】ACD.
【详解】古人用烽火数量的多少表示来侵略敌人的多少，是分立的信号，属于数字信号；古代的驿站
和驿马是早期的信息传递工具，属于模拟信号；“电报”发出的信号是不连续的，是分立的信号，属于数
字信号；海军用旗语或灯光的暗亮来相互传递信息，是分立的信号，属于数字信号．
【精讲点拨】
1．电话
电话由话筒和听筒组成。话筒和听筒之间连有一对电话线。话筒把声音变成变化的电流，电流沿
着导线把信息传到远方。在另一端，电流使听筒的膜片振动，携带信息的电流又变成了声音。
2. 电话交换机的发展历程
（1）早期的电话交换机是依靠话务员手工操作来接线和断线的，工作效率低，劳动强度大。
（2）1891年出现了自动电话交换机，它通过电磁继电器进行接线。
（3）现代的程控电话交换机利用了电子计算机技术，只要事先给交换机中的电脑输入所需的程序，
电脑就能“见机行事”，能按用户所拨的号码自动接通话机。
3．模拟信号与数字信号
（1）模拟信号：话筒将声音转换成信号电流，这种信号电流的频率、振幅的变化情况跟声音的频
率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。这种电流传递的信号叫做模拟信
号。
（2）数字信号：用不同符号的不同组合表示的信号叫做数字信号。数字信号有抗干扰能力强，无
噪声积累，便于存储、处理和交换等优点，所以各国都在积极发展数字通信。
【归纳整理】
第1节 现代顺风耳——电话【课堂练习】
1．甲、乙两部电话接通后，正确的说法是（ ）
A．甲的听筒和甲的话筒，乙的听筒和乙的话筒分别串联在两个电路中
B．甲的听筒和乙的听筒串联，甲的话筒和乙的话筒串联
C．甲的听筒和话筒，乙的听筒和话筒串联在一个电路中
D．甲的听筒和乙的话筒串联在一个电路中，乙的听筒和甲的话筒串联在另一个电路中
【答案】D。
【详解】AD．甲、乙两部电话接通后，甲的听筒和乙的话筒，乙的听筒和甲的话筒分别串联在两
个电路中，故A不符合题意，D符合题意。
BC．甲的听筒和乙的话筒串联，甲的话筒和乙的听筒串联，故BC不符合题意。
所以选D.
2．抗日战争期间，我军利用各种方式传递军情，下列列举的传递军情的方式属于传递模拟信号的
是（ ）
A．消息树 B．发电报
C．鸡毛信 D．发不同颜色的信号弹
【答案】C。
【详解】消息树、发电报和不同颜色的信号弹都是利用不同组态传递信息的，属于数字信号；鸡
毛信则一般是利用文字的形式直接表述信息，属于模拟信号．
所以选C。
3．2011年6月9日，持续绕月9个多月的“嫦娥二号”卫星加速离开月球，并继续进行深空探测，
如图所示，A、B为卫星的两个喷气发动机。根据表中指令可知，使“嫦娥二号”卫星加速离月的信号应为（ ）
指令 信号
发动机A 00100
发动机B 11011
点火 10001
熄火 01110
【答案】A
【详解】由图可知，要使“嫦娥二号”离开月球，应增大其速度；故应沿速度方向的反方向喷出
气体，才能使“嫦娥二号”加速离开月球；故应发出指令：发动机A点火；由题意可知应为：00100
10001。
所以选A。
4．关于数字信号和数字通信，下列说法错误的是（ ）
A．先进的电视机可实现数字通信
B．电报信号是数字信号
C．用不同数字的不同组合表示的信号叫做数字信号
D．数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理
【答案】C。
【详解】A．数字通信可以传递大容量的信号，抗干扰能力强，数字电视使用数字信号进行传输，
故A正确，不符合题意；B．电报发出的信号是不连续的，是分立的信号，属于数字信号，故B正确，
不符合题意；
C．用不同数字或符号等的不同组合表示的信号叫做数字信号，数字信号相对于模拟信号有更强的
抗干扰能力，故C错误，符合题意；
D．计算机所处理的数据是二进制的数字信号，数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理，故
D正确，不符合题意．
所以选C。
5．模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失
一些______，表现为声音、图像的______，严重时会使通信中断；数字信号只包括两种不同的状态，
形式简单，所以抗干扰能力特别强，可以很方便地用________加工处理，还可以通过不同的_______进
行加密。【答案】信息，失真，电子计算机，编码。
【详解】模拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，会受到外界的通信系统内部的各种
噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使信号丢失一些信息，表现为声音、图象的失真，使得
通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多，严重时会使通信中断。
数字信号是用两种物理状态来表示0和1的，形式简单，其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力特
别强。由于电子计算机是以数字形式工作的，数字信号可以很方便地用电子计算机加工处理，数字信
号还可以通过不同的编码进行加密。
6. 数字通信是一种既现代又古老的通信方式，现代电话已全部采用数字信号进行处理。若用“0”
和“1”代表“开”和“关”这两个动作，组成一组数字信号，可以表达一句话。例如：
开关动作 开 关 开、关 开、开 关、开
表示数字 0 1 01 00 10
中文意义 我 他 和 同学 是
那么，“我和他是同学”的数字信号为“0，01，1，10，00”，请照此代码用另一组信号表达你
想说的一句话：_________。
【答案】1，10，0，00（他是我同学）。
【详解】想说的一句话是：他是我同学．数字信号为：1，10，0，00.
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
