初中物理人教版九年級全冊第二十一章信息的傳遞第4節(jié)越來越寬的信息之路(x)

《越來越寬的信息之路》教學設(shè)計江蘇無錫市東林中學王偉彬一、教學目標（一）知識與技能1．常識性了解：衛(wèi)星通信、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)通信。2．通過教學使學生了解：為什么要用微波通信？如何實現(xiàn)微波通信？了解微波性質(zhì)接近于光波，大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射的特性，了解微波傳播過程中的一些缺陷以及這些缺陷如何通過衛(wèi)星通信來彌補。3．了解光纖通信的原理和優(yōu)點。4．了解網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展過程和優(yōu)點，掌握發(fā)電子郵件的方法。（二）過程與方法通過師生共同交流來探討現(xiàn)代信息的變化，用大量的多媒體圖片、影視畫面使學生掌握和了解衛(wèi)星通信、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)通信的特點和粗略的原理。（三）情感態(tài)度和價值觀通過學習現(xiàn)代通信知識，了解科技為人類帶來的便利，提高學生學習科學的興趣，使學生養(yǎng)成關(guān)注科學發(fā)展前沿的習慣，樹立正確的科學觀，培養(yǎng)振興中華、用科學服務于人類的使命感和責任感。二、教學重難點重點：了解微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信和網(wǎng)絡(luò)通信。難點：了解各種通信方式的優(yōu)缺點。三、教學資源準備光纖、小燈具、演示光在光導纖維中傳播的裝有水且有小孔的塑料瓶、不透光的紙、水、光的全反射演示儀器、微波通信、衛(wèi)星通信影視圖片、能上網(wǎng)的計算機一臺（有條件的話讓學生人手一臺）。四、教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖創(chuàng)設(shè)情景（5分鐘）上節(jié)課我們學習了無線電廣播和電視的工作過程，那么電視廣播和聲音廣播相比，在相同的時間內(nèi)哪個傳輸?shù)男畔⒍啵繉W生回答：電視創(chuàng)造課堂情景，激發(fā)學生的興趣和求知欲引入新課（5分鐘）播放廣播、電視、互聯(lián)網(wǎng)通信的視頻。電視傳播的信息比聲音廣播多，電視除能通過聲音得到信息，還可以看到它的周圍環(huán)境、色彩、天氣等等信息。信息理論表明，作為載體的無線電波頻率越高，擁有的范圍越寬泛，相同時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒕驮蕉?。因此，幾十年來，無線電通信、電視廣播等所用電磁波的頻率越來越高，我們可以形象地說，信息之路越來越寬了。這就是我們今天所要討論的課題學生觀察看書或視頻了解信息傳遞的發(fā)展過程了解信息傳遞的發(fā)展歷程，引入本課主題新課內(nèi)容（25分鐘）（一）微波通信頻率寬泛，容量大。大家閱讀課本思考下列問題：為什么要用微波通信呢？微波（microwave）的波長在10m～1mm之間，頻率在30～3×105MHz之間，比中波和短波的頻率更高，它可以同時開通幾千、幾萬路電話，所以傳輸?shù)男畔⒏嗯囵B(yǎng)學生合作學習的能力微波沿直線傳播不能繞射，因此衰減很快，要使它傳向遠方，必須建設(shè)中繼站，像接力賽那樣，一站一站地向外傳播。你見過中繼站嗎？高山、大洋中無法建設(shè)中繼站，怎么辦呢？需要在高處懸掛一個中繼站，這就要靠衛(wèi)星來實現(xiàn)學生結(jié)合生活舉例：移動、聯(lián)通通信網(wǎng)絡(luò)在一些建筑物上都有自己的中繼塔，就是想讓信號傳遞到人們活動的各個角落。學生討論

（二）衛(wèi)星通信閱讀課本上有關(guān)衛(wèi)星通信的內(nèi)容思考下列問題：1．衛(wèi)星中繼站可以隨便移動嗎？（看屏幕，電腦播放內(nèi)容：人造衛(wèi)星）2．月亮能作中繼站通信嗎？3．衛(wèi)星通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？4．要實現(xiàn)全球通信至少需要幾顆衛(wèi)星？小結(jié)：通信衛(wèi)星就像一個無人值班的空中微波中繼站，它從一個地面站接收發(fā)射來的信號，經(jīng)過放大變頻后，再發(fā)送回另一個或幾個地面站?，F(xiàn)在一個地方出現(xiàn)的突發(fā)事件，全世界的人們幾乎可以立刻看到現(xiàn)場的畫面，這就是通信衛(wèi)星帶來的好處

學生閱讀課本，討論回答思考問題。1．衛(wèi)星應該與地面保持固定對應，這樣的衛(wèi)星叫作地球同步衛(wèi)星。2．月球不能作為微波中繼站。因為月球距地球太遠，信號衰減、時間延遲、連接受月球位置限制等。3．衛(wèi)星通信由通信衛(wèi)星、地面站和傳輸系統(tǒng)組成。4．至少需要三顆衛(wèi)星才能基本實現(xiàn)全球通信（并不能實現(xiàn)真正的全球通信，如不能覆蓋兩極地區(qū)）

培養(yǎng)學生的自學能力（三）光纖通信介紹人類發(fā)現(xiàn)利用光纖通信的歷史過程。閱讀課本有關(guān)光纖通信的內(nèi)容，思考以下幾個問題：1．光纖通信使用的是什么光源？2．光纖通信使用的材料。3．光是如何在光纖中傳播的？4．我國現(xiàn)階段光纖通信的發(fā)展情況。演示光纖如何傳導光的。光在光導纖維里傳播：把大塑料瓶用不透光的紙包上，瓶的側(cè)壁開個小孔，塑料瓶內(nèi)盛滿水，水中有一個光源，觀察水流時的光隨著彎彎的水流照到地面，在地面產(chǎn)生一個光斑學生閱讀課本，思考問題。1．光纖通信使用的光源是激光。普通的光源方向性差，如果用它作載波，就像收音機同時接收到了許多頻率節(jié)目，聲音重疊在一起，讓人無法分辨清楚。美國科學家梅曼制成了世界上第一臺紅寶石激光器，它能產(chǎn)生單一頻率、方向高度集中的光──激光（laser），才使光作為載波得以實現(xiàn)，用光進行通信成為現(xiàn)實。2．光纖通信使用的材料是光導纖維。3．激光射入光導纖維中，在光纖內(nèi)壁上多次反射，把信號從一端傳遞到另一端。4．學生通過閱讀了解我國在光纖通信上取得的一些成就

光也是一種電磁波，也可以用來通信，培養(yǎng)學生廣闊的思維方式（四）網(wǎng)絡(luò)通信電子計算機的發(fā)明和應用給人們的工作、學習、生活帶來了巨大的變化。計算機與通信的結(jié)合將成為21世紀信息社會的基礎(chǔ)。全球信息網(wǎng)的建立，使人們通過一臺聯(lián)網(wǎng)的電腦，只要輕輕點擊鼠標，就可以做到“秀才不出門，便知天下事”。播放有關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信的視頻。閱讀課本有關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信的知識，結(jié)合生活常識，回答下列問題：1．什么是網(wǎng)絡(luò)通信？2．電子郵件是如何傳送的？你知道如何把郵件發(fā)到y(tǒng)infajin@的郵箱中嗎？電子郵件的傳送過程可以使用下圖來說明?，F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)非常發(fā)達，已經(jīng)不僅局限于收發(fā)電子郵件，你還能說出一些互聯(lián)網(wǎng)在實際生活中的應用嗎？學生交流討論。1．計算機可以處理各種信息，把各臺計算機與服務器相連，就可以實現(xiàn)信息的傳遞，這就是上網(wǎng)，它們間的通信就是網(wǎng)絡(luò)通信。2．電子郵件是網(wǎng)絡(luò)通信形式的一種。當甲給乙發(fā)送一封郵件，他的服務器A把郵件送到與乙相連的服務器B，當乙上網(wǎng)就能從B服務器上得到這個郵件。學生回答發(fā)郵件的過程。1．先登陸自己的郵箱，即聯(lián)接自己的服務器A。2．填空收件人地址，并填好信件內(nèi)容。3．點擊發(fā)送，郵件傳送到網(wǎng)絡(luò)所在服務器。學生結(jié)合實際生活總結(jié)：網(wǎng)絡(luò)通信在實際中可以用于傳遞語音、文字、圖像信息?；ヂ?lián)網(wǎng)在生活中已經(jīng)遍布生活的各個部分，可以通過網(wǎng)絡(luò)了解不斷更新的全球新聞，查閱各種資料，進行網(wǎng)絡(luò)購物、視頻會議、網(wǎng)絡(luò)教育等

培養(yǎng)學生情感、態(tài)度和價格觀。提高對網(wǎng)絡(luò)通信的認識。

培養(yǎng)學生的動手能力。提高網(wǎng)絡(luò)應用的能力。

培養(yǎng)物理聯(lián)系實際生活的能力。（五）閱讀材料：激光的應用激光除了在通信方面有著不小的用途，在其他方面也有廣闊的應用前景，請同學們閱讀科學世界“激光的應用”。思考：1．激光有哪些不同于其他光的特點？2．除了課本中介紹的應用外，你還知道在什么地方用到了激光學生閱讀有關(guān)激光應用的知識，討論思考題，同學之間進行交流培養(yǎng)學生的自學能力，合作學習的能力總結(jié)（5分鐘）課堂小結(jié)：本節(jié)我們學習了微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信和網(wǎng)絡(luò)通信的知識。應用微波通信是因為它的頻率比較寬泛，容量大，但傳輸時的損耗也快，需要建立中繼站，而高山、大洋處中繼站的很困難，于是人們就想到了衛(wèi)星通信，在太空設(shè)立三顆衛(wèi)星就能實現(xiàn)全球通信；光也是一種電磁波，它也能通信，專門用于通信用的光是激光，我們需要它在專門的光導纖維里通行，它和損失小，保密性好，容量大，傳輸質(zhì)量高，所以近年來的電話很少有占線現(xiàn)象，這都得益于光纖通信的發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)通信集合了通信的多種功能，讓人們的生活更加豐富多彩了

學生對本節(jié)課內(nèi)容總結(jié)，相互補充

培養(yǎng)學生的總結(jié)能力《越來越寬的信息之路》同步測試江蘇無錫市東林中學王偉彬1．據(jù)報道，2023年上海世博會，光纖網(wǎng)覆蓋了所有展覽場館。光纖的主要用途是（

）A．通信

B．輸電

C．導熱

D．照明答案：A解析：光纖是光導纖維的簡稱，是傳輸光的介質(zhì)，用來傳遞信息。它抗干擾能力強，信號衰減小，傳遞的信息量大，保密性好，通信質(zhì)量高。2．下列技術(shù)應用中，不是利用電磁波工作的是（

）A．利用微波雷達跟蹤飛行目標B．利用聲吶系統(tǒng)探測海底深度C．利用北斗導航系統(tǒng)進行定位和導航D．利用移動通信屏蔽器屏蔽手機信號答案：B解析：微波屬于電磁波，雷達是利用了電磁波的反射，聲吶是利用了超聲測距，北斗導航系統(tǒng)和移動通信屏蔽器屏蔽手機信號均是利用了電磁波，B選項正確。3．下列說法錯誤的是（

）A．光波是一種電磁波，它可以在真空中傳播B．聲波是一種電磁波，但它不能在真空中傳播C．超聲波能用來粉碎結(jié)石是因為超聲波具有能量D．光纖通信是一種利用光波在光導纖維中傳輸信息的通信方式答案：B解析：電磁波可以在真空中傳播，聲波不屬于電磁波。4．如圖1所示，為我國“北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)”示意圖，截至目前，中國已成功發(fā)射4顆北斗導航試驗衛(wèi)星和16顆北斗導航衛(wèi)星，北導系統(tǒng)區(qū)域組網(wǎng)順利實現(xiàn)，可以向亞太地區(qū)提供連續(xù)無源定位、導航、授時等試運行服務。該系統(tǒng)在傳遞信息過程中主要依靠（

）圖1A．電磁波

B．超聲波

C．次聲波

D．光導纖維答案：A解析：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)中，導航衛(wèi)星位于太空中，電磁波可以在真空中傳播，其他像超聲波、次聲波都不能在真空中傳播，而光導纖維從太空傳向地面是不可能的，因此A選項正確，B、C、D選項均錯誤。5．關(guān)于同步通信衛(wèi)星，下列判斷中正確的是（

）A．同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動周期和地球的自轉(zhuǎn)周期相同，相對于地球是運動的B．同步衛(wèi)星在赤道正上空，繞地球轉(zhuǎn)動的周期和地球自轉(zhuǎn)周期一樣，從地球上看，它是在赤道上空某處靜止不動的C．同步衛(wèi)星在空中靜止不動D．同步衛(wèi)星作為傳播微波的中繼站，地球上空只要4顆就幾乎能覆蓋全球答案：B解析：同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動，地球本身也在自轉(zhuǎn)，兩者相對靜止。同步衛(wèi)星作為傳播微波的中繼站，地球上空只需3顆就幾乎能覆蓋全球。6．下列說法錯誤的是（

）A．計算機進行網(wǎng)絡(luò)通信最頻繁的形式是電子郵件B．網(wǎng)絡(luò)通信是數(shù)字通信C．計算機的聯(lián)網(wǎng)需要金屬導線，還使用光纜，但不需要通信衛(wèi)星D．寬帶網(wǎng)是指頻率較高，能傳輸更多信息的網(wǎng)絡(luò)答案：C解析：選項A、B、D的敘述均正確，選項C中計算機的聯(lián)網(wǎng)不僅需要導線、光纜，還要靠通信衛(wèi)星快速傳遞信息。7．關(guān)于光纖通信，下列說法中正確的是（

）A．載有信息的激光在光纜的內(nèi)壁上不斷地發(fā)生光的折射，把信息從一端傳到了光纜的另一端B．用于通信的激光是在空中傳播的C．光在光導纖維中的傳播是直線傳播D．光纖通信要比短波、微波通信容量更寬答案：D解析：激光在光纜中傳播發(fā)生的是反射，不是光的折射，故A錯誤；用于通信的激光到目前為止，仍在光纖中傳播，故B錯誤；光在光導纖維中的傳播軌跡是折線，故C錯誤。8．在中國移動通信大樓的頂部?？梢姷揭恍╁佇翁炀€。關(guān)于這種天線的作用，以下說法中正確的是（

）A．這是做廣告用的模型B．天線凹面斜向上方是用來接收衛(wèi)星信號的C．天線凹面朝水平方向是用來接收衛(wèi)星信號的D．無論天線朝什么方向均能接收衛(wèi)星信號答案：B解析：移動通信是通過微波來傳遞信息的，微波幾乎是沿直線傳播的，不會沿地面繞射，它是以地球同步衛(wèi)星和地面站作為中繼站不斷地向遠方傳遞信號的。電信大樓的頂部鍋形天線就是用來接收來自衛(wèi)星的轉(zhuǎn)接信號的。9．下列關(guān)于移動通信的說法中不正確的是（

）A．有一些移動通信設(shè)備之間不需基地臺也可以相互聯(lián)系B．用手機與另一部手機通話時，必須經(jīng)過基地臺才能實現(xiàn)C．移動通信無需借助光纜線，可直接使用無線電波（電磁波）聯(lián)系D．移動通信不但可以通話，還可以傳遞圖片等答案：C解析：有些通信設(shè)備，像對講機、軍用電臺等無需借助基地臺，可直接建立聯(lián)系，A正確。手機與其他手機（或座機）通話時，必須經(jīng)基地臺轉(zhuǎn)接，有些甚至還要經(jīng)多個基地臺轉(zhuǎn)接，B正確。移動通信，由一個基地臺向另一個基地臺傳送信號時，可能需用光纜傳播，C不正確。移動電話現(xiàn)在除通話功能外還可以實現(xiàn)收發(fā)信息、拍攝和傳送圖片、接收電視節(jié)目和無線上網(wǎng)等功能，D正確。10．關(guān)于電子郵件，下列說法正確的是（

）A．發(fā)送電子郵件必須要輸入對方的信箱地址

B．電子信箱是某用戶計算機上的空間C．對方的計算機沒開機，郵件就沒法發(fā)送

D．發(fā)送電子郵件必須要輸入自己的信箱地址答案：A解析：發(fā)送電子郵件，需要先進入自己的信箱，然后把郵件發(fā)送到對方的服務器上，無論對方的計算機是否開機，都可以收到電子郵件。因為電子信箱占有的是網(wǎng)絡(luò)服務器上的空間，所以只要對方開機后，就可以從服務器上收到郵件。11．衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地面站兩部分組成。衛(wèi)星在空中起中繼站的作用，即把地面站發(fā)上來的電磁波放大后再返送回另一地面站。地面站則是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面公眾網(wǎng)的接口，地面用戶通過地面站出入衛(wèi)星系統(tǒng)形成鏈路。由于同步衛(wèi)星在赤道上空約36000km處，它繞地球一周的時間恰好與地球自轉(zhuǎn)一周時間（23h56min4s）一致，從地面看上去如同靜止不動。3顆衛(wèi)星就能覆蓋整個赤道圓周。故衛(wèi)星通信易于實現(xiàn)越洋和洲際通信，最適合衛(wèi)星通信的頻率是1～10GHz頻段，即微波頻段。（1）衛(wèi)星通信是遠距離的無線通信，要從衛(wèi)星上接收信號必須在地面上建立__________。（2）關(guān)于同步衛(wèi)星，以下說法中正確的是（

）A．同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動周期和地球的自轉(zhuǎn)周期相同B．同步衛(wèi)星和月球一樣每天繞地球一周C．同步衛(wèi)星固定在空中一直不動D．作為傳播微波的中繼站，地球上空的同步衛(wèi)星越多越好（3）頻率為1～10GHz的電磁波對應的波長是多少？（4）赤道上的地面站向衛(wèi)星發(fā)射信號需要多長時間？答案：（1）地面站

（2）A

（3）～m

（4）s解析：地球同步衛(wèi)星，就是衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動一周所用的時間和地球自轉(zhuǎn)一周所用的時間相同，從地球上看，它好像懸掛在空中靜止不動。在地球的周圍均勻地配置三顆同步通信衛(wèi)星，就可覆蓋幾乎所有地球表面，基本實現(xiàn)全球通信。根據(jù)c=λf，頻率為1～10GHz的電磁波對應的波長范圍是m～m。從赤道上的地面向赤道上空36000km的衛(wèi)星發(fā)射信號需要的時間為。12．閱讀下列材料并回答問題。傳遞信息的電信號有兩種：模擬信號和數(shù)字信號。例如打電話聲音轉(zhuǎn)換成電流時，電流的頻率和幅度全都“模仿”著聲音的頻率和幅度變化，所以這種信號稱為模擬信號。目前的廣播和電視中的聲音和圖像使用的都是模擬信號。錄音帶和錄像帶上記錄的也是模擬信號。模擬信號的特點是連續(xù)變化，如圖2所示，模擬信號的缺點是放大時會使信號的“形狀”改變而造成失真，傳輸過程中受到的干擾不易排除。例如汽車發(fā)動機的火花塞工作時會產(chǎn)生電磁波，使得電視畫面上出現(xiàn)雜亂的點或條紋。圖2計算機中的信息，無論文字、聲音、圖像都是用二進制數(shù)“0”和“1”編碼的，稱為數(shù)字信號，數(shù)字信號的特點是跳躍變化的：“0”代表低電壓，“1”代表高電壓。如圖2乙表示字母“K”的數(shù)字信號，它的編碼是“01001011”。數(shù)字信號的優(yōu)點是易于用計算機識別和進行復雜的處理，抗干擾能力強，能夠進行高密度