2021-2022学年度北师版九年级物理下册教案 第15章 第3节 现代通信技术及发展前景

第3节　现代通信技术及发展前景
教学目标
【知识与技能】
1．了解移动通信、网络通信、光纤通信、卫星通信的基本情况．
2．知道信息和信息传播活动经历的五次巨大变革，了解早期的信息传播工具，发现这些工具的优缺点．
【过程与方法】
1．通过大量的图片，生动活泼地展现知识．
2．通过学生活动自制有线电报机和接收机让学生体验创新过程．
【情感、态度与价值观】
培养学生的动手能力和创新意识，培养学生收集和处理信息的能力，进一步培养学生的信息素养．
重点难点
【重点】
信息和信息传播活动的五次巨大变革．
【难点】
自制有线电报机与接收机．
教学过程
知识点一　移动通信
【自主学习】
阅读课本P185－186，完成以下问题：
移动电话用电磁波来传递信息；移动电话既是无线电发射机又是无线电接收机，讲话时它用电磁波把信号发射出去，同时它又能在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息．移动电话所发出与接收的电磁波都是与基地台联系的，再通过光缆与交换中心进行信号的传递．
【合作探究】
1．移动电话是通过什么工作的？它与固定电话有什么区别？
答：移动电话没有电线，也就是移动电话的声音信号不是由导线中的电流来传递．移动电话的声音信号是由空间的电磁波来传递的；而固定电话的信息是由导线中的电流来传递．
2．移动电话的声音信号由电磁波来传递，它的发射台和接收台在哪里？
答：移动电话既是发射机，又是接收机．对手机讲话时，它用电磁波把信号发射到空中；同时它又能从空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息．
3．手机的体积小，发射功率也很小，且不具有交换能力，它能直接发射高频电磁波和接收高频电磁波吗？
答：不能，它必须依靠一组大功率的固定电台(基地台)和交换中心来转接(如下图所示)．
4．移动电话的工作过程是怎样的？
答：如下图所示，手机1发射的信号被离它最近的基地台1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2，最终由这个基地台把信号传给对象，即手机2.
5．移动电话除了可以通话，还具有哪些功能？
答：(1)发送和接收文字短信和其他服务性信息．(2)无线上网，浏览、下载互联网信息及资源．(3)拍摄和传送彩色数码照片．(4)播放互联网视频资源．(5)接收电视节目．(6)开通可视电话等．
6．除手机外还有哪些其他的移动通信设备？
答：还有寻呼机、军用电台、对讲机等．
【教师点拨】
移动电话不需要电话线，比固定电话方便．移动电话与固定电话的工作原理基本一样，只是移动电话声音信息不是由导线中的电流来传递，而是由空间的电磁波来传递，移动电话实际上是一个小型无线电发射机和无线电接收机的组合．
【跟进训练】
1．移动电话机既是发射机又是接收机.
2．移动电话在使用时信号的发射和接收必须依靠一组大功率的固定电台(基地台)和交换中心来转接．
知识点二　网络通信
【自主学习】
阅读课本P186，完成以下问题：
计算机可以高速处理大量信息，把计算机联在一起可以进行网络通信.
【合作探究】
电子计算机的发明和应用给人们的工作、学习、生活带来了巨大的变化．计算机与通信的结合将成为21世纪信息社会的基础．全球信息网的建立，使人们通过一台联网的电脑，只要轻轻点击鼠标，就可以做到“秀才不出门，便知天下事”．阅读并思考回答以下问题：
1．什么是互联网？
答：把许多计算机通过一定的硬件和软件连接起来，用来传送计算机信号，进行网络通信，就称为网络．在一所学校或一个小区内，若干台计算机连接到交换机和服务器(提供网络控制和服务的专用计算机)上，就组成了局域网，再进而实现与全世界的网络连接，这就称为互联网，如下图所示．
2．什么是网络通信？
答：网络通信是计算机技术与通信技术相结合形成的一种新的通信方式．由于计算机能够高速处理多媒体信息，并且具有交互性．
3．网络通信具有哪些功能？有何作用？
答：网络通信可以传送文字、声音和图像等，实现可视电话、远程教育、远程医疗等．
【教师点拨】
1．网络通信是计算机技术和通信技术相结合而形成的一种新型通信方式，主要是为了满足数据通信的需要．
2．网络通信的特点：信息资源共享、快捷、容易保存等．
知识点三　光纤通信
【自主学习】
阅读课本P186－187，完成以下问题：
光导纤维简称光纤，是传输光信号的器件．光纤很细，有内外两层，由于内外层的折射本领不一样，光就不会跑到外层了．
【合作探究】
1．如何理解光纤通信的“光”？其与普通光源的光有何区别？
答：光纤通信中的光是一种颜色非常纯，方向高度集中的光，即激光．普通光源夹杂着许多不同波长(频率)的光，方向性差．如果用它作载波，就像收音机同时接收到了许多频率节目，声音重叠在一起，让人无法分辨清楚．
2．通信用的激光一般在哪里传播？
答：通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维里传播．
3．光导纤维是由什么制成的？
答：光导纤维是很细很细的玻璃丝，是用高纯度的石英玻璃拉制成的(数条光纤并成一束再敷上保护层，可制成光缆)．
4．光纤是怎样传输信号的？
答：如图所示，光导纤维中的激光是以不断反射的形式向前曲折传播的，因此光缆可以不沿直线铺设．
知识拓展　太阳风暴与通信
1．发生太阳风暴时会对通信产生影响吗？
答：太阳风暴发生时，会给卫星中继通信和地面通信带来很大影响，但对光纤通信却不会造成任何影响．
2．为什么太阳风暴不会对光纤通信造成任何影响？
答：一是因为光纤是绝缘体，不怕雷电和高压，不受电磁干扰；二是光纤中传输的是频率很高的光波，而干扰电磁波的频率一般都比较低，所以它不能干扰频率比它高得多的光波．
【教师点拨】
光纤是传播光信号的介质，其优点是抗干扰能力强，能减小信号衰减，适用于远距离、大容量传输信息．原理是光的多次全反射.
【跟进训练】
光在光纤中传播的路径是(　B　)
A．沿直线传播
B．遵循光的反射规律
C．遵循光的折射规律
D．以上说法都不正确
知识点四　卫星中继通信
【自主学习】
阅读课本P188，完成以下问题：
用于通信的卫星相对地面是静止的，称为同步卫星，在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信．
【合作探究】
1．我们是如何解决越洋通信的？
答：越洋通信时大都使用通信卫星．
2．卫星通信系统由哪几部分组成？
答：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成．
3．什么是通信卫星？
答：如图所示，通信卫星相对于地面是静止的，绕地球转动一周的时间是24h，与地球的自转周期相同，并且转动的方向与地球自转的方向相同，也可称为同步卫星．在赤道上空约36 000 km高度的轨道上均匀地布置三颗同步卫星，就可以几乎覆盖地球的各个角落，实现全球通信．
4．什么是中继通信？
答：如图所示，从地面站向卫星1发生微波，卫星1收到微波后经过放大，向地面和卫星2发送，卫星2收到后经过放大向地面和卫星3发送，卫星3将信号放大后再向地面发送，这样从地球一侧发出的信号就传递到地球的另一侧，这种类似于接力赛跑的传递方式称为中继通信．
5．卫星通信的优点是什么？
答：卫星通信能远距离传送信息，且通信容量大、干扰小、质量好、效率高．
【教师点拨】
1．要实现全球通信，只需在地球的周围均匀地分布三颗同步通信卫星．它们相当于几个“太空中继站”，负责接收和发射信号．
2．通信卫星的板状两翼是太阳能电池板，它把太阳能转化为电能供卫星使用．
3．卫星通信应用于全球电视直播、卫星定位、国际通信等．
【跟进训练】
现在人类可以发射人造卫星了，用通信卫星做微波通信的中继站，实现了卫星通信的梦想．要想实现全球通信应配置3颗地球同步卫星．
知识点五　通信技术的发展前景
【自主学习】
阅读课本P188－189，完成以下问题：
1．21世纪人类将全面进入信息化社会．计算机技术将在通信领域得到更加广泛和深入的应用．
2．数字电视技术进一步提高完善．
3．新一代GPRS手机与笔记本计算机连接可以实现无线上网，实现多媒体信息的传递．
4．全球卫星定位系统进入民用领域．
5．家用电器进一步智能化.
6．未来通信的发展趋势是移动通信和互联网技术的高度融合，4G手机就是一个方面．
课堂小结
练习设计
完成本课对应训练．
温馨提示：实验视频见课件．