2021-2022学年度人教版九年级物理下册教案 第21章 第4节 越来越宽的信息之路

第4节　越来越宽的信息之路
教学目标
【知识与技能】
1．了解微波通信、卫星通信的特点．
2．了解光纤通信的原理和优点．
3．了解网络通信的组成和通信形式.
【过程与方法】
通过了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信的知识，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力.
【情感、态度与价值观】
通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣.
重点难点
【重点】
了解现代通信知识.
【难点】
微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信的优点和原理．
教学过程
知识点一　微波通信
【自主学习】
阅读课本P158－159，完成以下问题：
1．微波是波长在10 m～1 mm，频率在30_MHz～3×105_MHz的电磁波．
2．微波的频率高，可加载的信息量大，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话．微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，它不能沿地球表面绕射，而必须每隔50 km左右就要建设一个微波中继站.
3．作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内可以传输的信息就越多．
【合作探究】
演示一　微波通信
1．为什么要用微波通信？
答：因为微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息．作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内输送信息量就越大．
2．微波的波长、频率在什么范围？
答：微波的波长在10 m～1 mm，频率在30 MHz～3×105 MHz.
3．微波通信有什么优点？有什么缺点？
答：优点：一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话；缺点：每隔50 km要设一个微波中继站．
4．为什么需要建立微波中继站，它起到什么作用？
答：微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地面绕射，因此需每隔50 km左右就建一个微波中继站．微波中继站可以把上一站传来的微波信号经过处理后，再发射到下一站，这就像接力赛跑一样，一站传一站，通过很多中继站，可以把信息传递到远方．
5．能否用月球——地球的卫星作为中继站，实现微波通信？
答：能，但是用月球作为中继站不好．因为月球可以反射微波，但它离我们太远了，信号衰减，时间延迟．况且只有当两个通信点同时见到月球时，才能完成这两点间的通信．所以用月球作为中继站，信号不好，还可能有时接收不到信号．
【教师点拨】
1．微波通信：波长短、频率高，可以传输更多的信息．
2．微波沿直线传播，受大气干扰小，能量损耗小，收到的信号强而且稳定．
3．应用有：电视、雷达、微波炉等．
【跟进训练】
下列说法不正确的是(　B　)
A．微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，因此需要建立微波中继站
B．我们可以把月球作为一个微波中继站
C．卫星通信只需要3颗同步卫星就可以实现全球通信
D．光纤通信是靠激光在光缆中传播进行信息传递的
知识点二　卫星通信
【自主学习】
阅读课本P159，完成以下问题：
1．利用通信卫星做微波通信的中继站，可实现卫星通信．
2．用于通信的卫星相对地面是静止的，又叫同步卫星，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】
演示二　卫星通信
1．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．
2．用同步卫星做微波通信的中继站，能够解决微波通信的缺陷．利用同步卫星做中继站的优点是什么？
答：在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信．通信卫星就像一个无人值班的空中微波中继站，它从一个地面站接收发射来的信号，经过放大变频后，再发送回另外的地面站．现在一个地方出现的突发事件，全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面，这就是卫星通信带来的好处．
【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．
【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．
知识点三　光纤通信
【自主学习】
阅读课本P160，完成以下问题：
1．激光的特点：频率单一，方向高度集中.
2．通信用的激光一般在光导纤维中传播，利用了光的反射.
【合作探究】
演示三　光纤通信的认识
1．如何理解光纤通信的“光”？
答：1960年美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生单一频率、方向高度集中的光——激光．
2．普通光源的光，与光纤通信的“光”有什么区别？
答：普通的光源夹杂许多不同波长(频率)的光，方向性差．如果用其作载波，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．
3．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．
4．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)．
5．光纤通信的原理是什么？
答：光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方(如下图所示)．
演示四　光沿着水流传播
如图所示，把大塑料瓶底用不透光的纸包上，瓶的侧壁开个小孔．塑料瓶内盛水，水面上方放一个发光小灯泡，观察水从小孔流出时的光．
1．看到了什么现象？
答：看到水从小孔流出时，光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑．
2．这个实验说明了什么？
答：说明了光可以沿弯弯的水流传播也可以沿玻璃丝传播，不管玻璃丝怎样弯曲都可以传播．
【教师点拨】
1. 光导纤维的原理：光的全反射.
2．光纤通信的特点：利用激光在一条特殊管道(即光纤)里经多次反射进行传播，传输的损耗小，可以长距离传输；容量大，且不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量好，保密性好．
【跟进训练】
关于光纤通信，小明同学曾思考过这样的问题：在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎样从一端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中(　C　)
A. 就像水流沿弯曲水管流动那样
B. 就像电流沿弯曲导线传播那样
C．不断地经光纤壁反射而向前传播
D．不断地在光纤中折射而向前传播
知识点四　网络通信
【自主学习】
阅读课本P161－162，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.目前，人们经常使用的网络通信形式是电子邮件.网络互相联结，成为世界上最大的计算机网络，叫做因特网.
【合作探究】
演示五　网络通信的认识
1．目前使用最频繁的网络通信形式是？
答：电子邮件．
2．电子邮件的传递方式
3．世界上最大的计算机网络是？
答：因特网．
【教师点拨】
1．网络通信的特点：信息资源共享，快捷，容易保存等．
2．电子邮件是目前人们经常使用的网络通信形式之一．
课堂小结
1．电磁波频率越高，相同时间内传输的信息就越多．通信频率越来越高，信息之路越来越宽．
2．四种通信方式：微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信．
练习设计
完成本课对应训练．
温馨提示：实验视频见课件．