1、九年级物理改变世界的信息技术、能量的转化和守恒定律教育科学版【本讲教育信息】一. 教学内容：10.3 改变世界的信息技术第 11 章 物理学的发展和能源技术创新11.1 能量的转化和守恒定律二、重、难点1、知道什么是卫星通信和光缆通信2、知道能量的转化和转移3、知道能量守恒定律三、具体内容：（一）卫星通信：是利用人造地球卫星作为中继站，把地面站发射的信号接收下来，经过处理后再发送到另一个或几个地面站，实现卫星中继通信。优点：覆盖范围广，只要三个卫星就可以让信号覆盖全球。（二）光缆通信：信息高速公路是指可以交流各种信息的大容量、高速度的通信网络。利用它可以传播电话、电视、广播及数据、文件等。建设
2、信息高速公路的物质基础之一是光导纤维，简称光纤。1、激光：频率单一、方向集中，可以用来传递信息。特点：（1）很高的单色性，可用于通信（2）平行性好，可以用于精确测距、目标跟踪（3）亮度高，可用于军事上，用于医学作“光刀”2、光导纤维：是很细很细的玻璃丝，数条光纤一起敷上保护层制成光缆，用激光在光纤中传递电视电话等多种信息。3、光缆通信实际上是利用激光在光导纤维里传播：激光从光纤的一端射入，在内壁上多次反射，在另一端射出，把携带的信号传到远方。4、优点：信息量大、不怕雷击、抗干扰能力强、功率损耗小、通信质量高、保密性好。（三）移动通信1、移动通信是指移动体之间或移动体与固定体之间的通信。移动通信
3、的终端设备包括手机、寻呼机、无绳电话等。2、移动通信系统一般由移动台、基站、移动交换中心以及市话网等组成。3、如图是移动通信的工作方式，手机左发射的信号被离它最近的基地台接收，然后由光缆把信号传到交换中心，寻找到选定的通话对象，再由光缆把信号传到离对象最近的基地台，最终这个基地台把信号传给手机右。（四）信息革命与人类文明1、物质、能源与信息是人类社会生存和发展不可缺少的三大要素。2、信息技术已经成为人们学习、工作、生活不可缺少的工具，在现代战争中起非常重要的作用，信息技术产业已经成为一些发达国家的重要产业。（五）模拟信号和数字信号1、模拟信号：声音转换成信号电流时，信号电流的频率、振幅变化的情
4、况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样， “模仿”声信号的“一举一动” 。这种电流传递的信号叫模拟信号。特点：模拟信号在长距离传输和多次加工、放大过程中，信号电流的波形会改变，从而使信号丢失一些信息。2、数字信号：用不同的符号的不同组合表示的信号叫数字信号。特点：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。（六）不同形式能量的相互转化能量有多种多样的形式，可以从一个物体转移到另一个物体上，从空间的一处转移到另一处，能量的形式也可以从一种形式转化为另一种形式。各种能量可以逐渐相互转化，地球上几乎所有的能量都来源于太阳。（七）能量守恒能量既不会创造，也不会消失；当能量从一个
5、物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式时，总量不变。（八）永动机是不可能实现的任何永动机都是制不出来的，这是因为不消耗能量却可以永远地运动下去并不断地做功违背了能量守恒定律。自然界中无论什么运动都会产生热，热向四周扩散而损耗，如不补偿能量，任何运动着的机器最终都会停止。（九）能量转化效率在实际工作或生活中，一种能量转化成另一种能量的过程中，输出有效能量与输入能量的比值成为能量的转化效率。能量转化效率 = 输 入 能 量输 出 有 效 能 量在任何情况下。能量转化效率 都小于 1。（十）能量转化的方向性能量转化过程中存在一定的方向性。【典型例题】例 1. “信息高速公路”有很宽的频带
6、，可以同时传送 500 个电视频道。因此，无论是文字信息、声音信息，还是图像信息或电视信号，都可以在“信息高速公路”的网络中得到及时传送，而且传送的速率很高。一部不列颠百科全书通过“信息高速公路”不到5s 就能够传送完毕， “信息高速公路”一语中的“路”一般是指（ ）A. 高速行驶的公路 B. 利用微波的通信C. 利用光纤的通信 D. 利用卫星的通信分析：“信息高速公路”的基础是光纤通信，它用光缆把千家万户、单位联结在一起，能以激光脉冲传输数字化信息；而同轴电缆中传输的则是无线电波。激光的频率比无线电波的频率高得多，所以光纤线路的容量大。例如，一根光纤能同时传输 50 万路电话信号。光纤抗干扰
7、能力强、信号衰减少，适于远距离传输大量信息。正确答案：C例 2. 移动通信的基地台是按蜂窝状布局的，你能说出这样做的道理吗？分析：移动通信基地台的建造，应在保证无线电波覆盖面积不变的情况下，尽可能减少基地台的数量，而蜂窝状布局是一种最佳设计。正确答案：这样做能大大增加无线电覆盖的有效面积，减少转接信息的基地台数量。例 3. 某收音机中中波段的频率范围是 535kHz1605kHz，问它接收的电磁波波长范围是多少？解：由公式 c=f 可得，c/f， 1c/f 1（310 8m/s）/(53510 3)=561m 2c/f 2（310 8m/s）/(160510 3)=187m正确答案：18756
8、1m例 4. 关于能量的转化和转移，说法正确的是（）A. 能量只能从能量多的物体向能量少的物体转移，不可能从能量少的物体向能量多的物体转移B. 内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能C. 能量只能从一种形式转化为另一种形式D. 能量可以从一种形式转化为另一种形式，但转化前后，能的总量会减少分析：A 不正确，能量多的物体，温度不一定高。例如 1kg 0水比 1kg 0的冰能量多，但它们之间没有能量转移。B 正确，机械能和内能可以互相转化。C 不正确，能量还可以从一个物体转移到另一个物体。D 不正确，能量守恒定律告诉我们，在能量转化的过程中，能的总量是保持不变的。正确答案：B例 5. 在密闭
9、的房间里有一个开着门的电冰箱，给电冰箱通电，过一段时间后，房间的温度将（ ）A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 无法确定分析：根据生活经验，冰箱内的温度比室温低得多。有的人会认为，打开冰箱门通电，由于冰箱与外界发生热传递，内能发生转移，房间内能减小，温度应下降，这种看法是片面的，只考虑到冰箱内部与外界的热传递。实际上电冰箱工作时，在冰箱内部制冷，在电冰箱的背部通过散热器向外界散热，把内能转移出来，这样看来，开着门的电冰箱一面把内能转移出来，一面又有内能转移进去，哪一边转移得多些似乎难以判断。其实，这时只要注意电冰箱工作的过程是电流做功的过程，消耗了电能，所以转化出来的内能多些。正确：A例
10、 6. 设计一个实验，证明皮球落地时发生了形变，并回答下列问题。（1）谈谈一只皮球从高处由静止落下又弹起的过程中皮球机械能的转化。（2）指出皮球在哪个位置动能为零（3）即使不计空气阻力，皮球落地弹起后也不能再回到原来的高度，这是为什么？（4）怎样抛出皮球，才能使它弹跳到高于抛出时的位置，说明理由。分析：将整个过程分为下降，皮球形变、恢复原状和上升四个阶段，分别说明机械能的转化。速度为零时动能为零。考虑到皮球与地面碰撞时要损失一部分机械能（对地面做功） ，故不能反弹到原抛点。如果让皮球在抛出时具有一定的速度，那么皮球在抛出时除了具有一定的势能外还具有一部分动能。正确答案：实验方法：在地面铺一白纸
11、，将皮球涂黑，当皮球从高处落到纸上时，纸上会出现一个黑色圆斑而不是一个圆点，证明皮球落地时发生了弹性形变。（1）皮球下落时，重力势能转化为动能；接触地面发生形变时，动能转化为弹性势能；恢复原状时，弹性势能转化为动能；反弹上升时，动能转化为重力势能。（2）皮球在原抛出点时，与地面碰撞形变程度最大时（此时动能转化为弹性势能） 、反弹到最高点时，皮球的动能为零。（3）当皮球与地面碰撞时对地面做功，损失一部分机械能（转化为其他形式的能） ，因此皮球不能回升到原抛出点的高度。（4）让皮球在抛出时具有一定的初速度，这样皮球既具有重力势能又具有动能，这部分动能最终会转化为重力势能，使皮球达到原抛出点时会继续
12、升高，从而高出原抛出点的位置。【模拟试题】 （答题时间：25 分钟）一. 选择题1. 关于电磁波下列说法中不正确的是A. 电磁波具有能量B. 各种颜色的光都是电磁波C. 电磁波在真空中的传播速度是 310 m/s8D. 电磁波的频率越高，波长越长2. 下列关于电磁波的一些说法中正确的是A. 电磁波在真空中不能传播B. 电磁波在空气中的传播速度约为 340m/sC. 红外线属于电磁波D. 电热水壶是利用电磁波来工作的3. 下列电器中，利用电磁波工作的是A. 电风扇 B. 移动电话C. 电冰箱 D. 电吹风4. 关于电磁波，下列说法正确的是A. 电磁波的传播速度比光速小B. 电磁波的波长越长频率越
13、高C. 电磁波的应用会不同程度影响人们的健康D. 电磁波可以携带信息、捕捉信息，但不能承载并传播信息5. 在无线电通信中，把人们需要的电磁波筛选出来，以下设备中能完成这项任务的是A. 调谐器 B. 话筒C. 调制器 D. 振荡器6. 下列说法中错误的是A. 能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化B. 只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律C. 能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器D. 任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量是不变的7. 下列能量转化过程中，化学能转化为电能的是A. 用潮汐发电B. 用电
14、池作电源C. 用电灯照明D. 电动机带动水泵将水抽到高处二. 填空题1. 中央电视台第一套节目的频率为 52.5MHz（1MHz=10 Hz） ，电磁波在真空中的传播速6度_（填“大于” 、 “等于”或“小于” ）光在真空中的传播速度，其速度大小为_m/s，则中央电视台第一套节目的波长为_m。2. 有一个“隐形飞机” ，可以有效避开雷达的探测，秘密之一在于它的一层特殊材料喧各材料能够_（填“增强”或“减弱” ）对电磁波作用；秘密之二在于它的表面制成特殊开头，这种形状能够_（填“增强”或“减弱” ）电磁波反射回雷达设备。3. 乘飞机时禁止使用移动电话，是因为使用移动电话时_会干扰飞机正常的导航通
15、讯，对飞行安全构成很大的威胁。4. 电磁波在真空中的传播速度等于_m/s。光纤通信实际上是利用_光在纤维里传播的。5. 一台额定功率为 0.08W 的收音机，在接收频率逐渐减小的过程中，所对应电磁波的波长将逐渐_（填“增大” 、 “减小”或“不变” ） ；该电磁波在空间传播的速度约为_km/s；在正常工作情况下，若持续收听 1h，将消耗_J 的电能。6. 目前人们直接利用太阳能的方式有两种：其一是把太阳能转化为内能，如：_。其二是把太阳能转化为电能，如_。7. 电能可以使电灯发光，同时产生的内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为电能。汽车制动过程中，电能转化为地面、轮胎、空气的内能，这些内能同样无法自动地转化为机械能再传递给汽车。这些现象均说明能量的转化具有_。以上能量的转化过程中，能的总量_（填“增大” 、 “减小”或“不变” ） 。试题答案一. 选择题1. D 2. C 3. B 4. C 5. A6. A 7. B二. 填空题1. 等于；310 8；5.72. 增强；减弱3. 电磁波4. 3108；激5. 增大；310 5；2886. 太阳能热水器；太阳能电池7. 方向性；不变
