《第4节 越来越宽的信息之路》示范课教学设计【初中物理人教版九年级】

1/5第4节越来越宽的信息之路教学设计一、教学目标1．常识了解卫星通信、光纤通信、网络通信。2．通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学习兴趣。二、教学重点及难点重点：各种通信的优缺点，改进方法。难点：获得各种通信的视频。三、教学用具挂图、多媒体等。四、相关资源图片等。五、教学过程【课堂引入】讲五分钟的故事和放映五分钟的电影，它们传递的信息是不一样的。五分钟的语言只能简单描述人的相貌、衣着和事件的概括；而五分钟的电影，除此之外还能展现故事发生的地点和天气、人物衣服的质地和颜色、主人公的容貌和声音等细节。因此，电视广播与声音广播相比，在相同的时间内要传输更多的信息。为了传递更多的信息，信息之路越来越宽。现代化的通信方式你了解哪些？【新知讲解】（一）微波通信电磁波可以传递信息。信息理论表明，作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内可以传递的信息就越多。在电磁波谱中，微波的波长在10m～1mm之间，微波的频率在30MHz～3×105MHz之间。因此，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。微波的性质更接近光波，在介质中大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。如果每隔50km左右建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去，就可以解决了这个问题。由于微波的传播特点而建立的微波中继站，生活中你是否留意过？信号传递的距离越远，能量损失就会越多，那么又该怎么解决这个问题呢？能否用月亮做为微波通信中继站，实现微波通信呢？月球离地球太远了。因为距离太远，因而会有信号衰减、时间延迟等问题，并且只有地球上的两个地点同时见到月亮时，才能完成通信。因此，人们的解决方案是利用人造卫星作为中继站。（二）卫星通信同步通信卫星可以使用通信卫星做微波通信的中继站进行通信。通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，从地球上看，它好像悬挂在空中静止不动。也就是说，同步卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同，所以叫做“同步卫星”。1．颗同步通信卫星大约能够覆盖40％的地球表面，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信了。所以全球跨洋通信、电视传输都是由通信卫星承担的。在地面上，用碟形天线（大锅）接收来自卫星的信号。2．卫星电视转播由地面电视台以载波形式把电视信号发射到卫星接收器，再由卫星接收器变频，转换成相应频率的载波把电视信号传输回地面，因此称为卫星电视转播。3．北斗卫星定位与通信系统我国自行研制的北斗卫星定位与通信系统可提供全天候的即时定位服务。当进入不熟悉的地方时，我们可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到要走的路线。4．卫星通信的特点：①通信距离远；②通信容量大；③具有高效率和灵活性；④具有即时性；⑤无缝覆盖能力；⑥安全可靠性。（三）光纤通信1．激光电磁波的传播速度等于光速，所以光也是一种电磁波。与微波相比，光的频率更高。如果用光来通信，这条高速公路要比短波微波的公路高出百万倍、千万倍。1960年，美国的科学家梅曼制成了世界第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光——激光。2．光导纤维那么用什么方法能把光限制在特定的“管道”中传播，使它几乎毫无损耗地达到远方的目的地呢？华裔物理学家高锟在1966年提出用光纤通信的构想，这使得用光进行通信的幻想得以实现，高锟也因此被誉为“世界光纤之父”。光导纤维是由很细很细的玻璃丝制成的，通常数条光导纤维并成一束，再敷上保护层，就构成了光缆。这样，光缆承载信息的容量就得到了加强。光缆可以用来传递电视、电话等多种图像和声音的信息，由于光的频率很高，在一定时间内可以传输大量信息。（四）网络通信1．计算机网络计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机，通过通信线路连接起来，实现资源共享和信息传递的计算机系统。计算机网络是造纸和印刷术发明以来，人类又一个信息存储与传播的伟大创造。计算机网络实现了人与人之间，人与计算机，计算机与计算机之间的信息交流与传递。如果某人的计算机跟一个叫做服务器的大计算机相连，就是平常说的“上网”了，这种借助计算机网络进行通讯的方式就是网络通信。网络通信可以高速处理各种信息。为了实现“网络通信”这一目标，需要一台在网络环境下能为网络用户提供集中计算、信息发表及数据管理等服务的专用计算机。我们把它称之为“服务器”。世界上最大的计算机网络叫做因特网。2．电子邮件实物邮件是通过邮局分检来邮递的，那么，电子邮件是如何在因特网上传送的呢？当我们要寄一个实物邮件时，我们首先要找到一个邮局，在填写完收件人姓名、地址等信息之后，包裹就会寄到收件人所在地的邮局，那么收件人找到这个邮局就能收取邮件了。同样，当甲要给乙发送一封电子邮件时，他的服务器A把邮件送到乙的服务器B，储存起来。一旦乙“上网”，他就能从自己的服务器B得到这个邮件。通过网络的电子邮件系统，用户可以非常方便地把信息发送到世界各地，电子邮件服务是互联网应用最广的一种服务。那么，电子邮件可以发送哪些类型的信息呢？电子邮件可以发送文字、图像、声音等多种形式的信息。同时，用户可以得到大量免费的新闻、专题邮件，并实现轻松的信息搜索。电子邮件的存在极大地方便了人与人之间的沟通与交流，促进了社会的发展。典型例题1．出生于中国上海的高锟被誉为“光纤之父”，请问下列选项中高锟的照片是（）A． B． C． D．解析：2009年诺贝尔物理学奖由高锟、韦拉德﹣博伊尔和乔治﹣史密斯三人分享，高锟被誉为“光纤之父”。由图可知，C是华裔高琨。答案：C。2．用于卫星通信的人造卫星叫做通信卫星，下列关于通信卫星的说法中，正确的是（）A．卫星通信的信号是由通信卫星发射的 B．卫星通信的信号是微波信号 C．微波信号在通过大气层时无能量损失 D．通信卫星离地面高度没有特定要求解析：卫星通信的信号是由地面站发射的。故A错误。B、卫星通信的信号是微波信号。故B正确。微波通信在传播过程中有能量损失，所以修建了微波接力站。故C错误。同步卫星的高度为35860公里。故D错误答案：B。3．北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星定位与通信系统，已经初步具备区域导航、定位和授时功能。完全建成后可在全球范围内全天候、全天时为用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信功能。下列关于北斗导航卫星系统说法正确的是（）A．北斗卫星导航系统传送信息的速度与光速相同 B．北斗卫星导航系统的空间段采用光纤传送信息 C．北斗卫星导航系统采用超声波为汽车导航 D．北斗卫星导航系统现已全面建成解析：北斗卫星导航系统是利用电磁波传送信息的，而光属于电磁波，所以电磁波的速度与光速相同，故A正确，B错误；北斗卫星导航系统采用电磁波为汽车导航，故C错误；根据题意可知，北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星定位与通信系统，已经初步具备区域导航、定位和授时功能，完全建成后可在全球范围内全天候、全天时为用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信功能。说明北斗卫星导航系统现还没有全面建成，故D错误。答案：A。六、本课小结本节课学到了四种通信方式：1．微波通信：微波具有较高的频率，可以携带大量的信息，不过它的性质接近光波，大致沿直线传播，要实现长距离传播需要每隔50km建立一个微波中继站。遇有雪山、大洋时，只能靠卫星通信来转接。2．卫星通信：通信用卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，只要在地球的周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。3．光纤通信：微波通信有时会受到外界的干扰，使信号不稳定。使激光携带着信息在光导纤维中传播，就避免了以上问题，可以大大提高通信质量。而且激光的频率更高，可以携带更多的信息。4．网络通信：要想使用网络通信，首先要申请一个电子信箱，就可以使用电子邮件进行通信了。电子邮件具有电话一样的快捷，