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课题 10.3 改变世界的信息技术
导学目标:
（1）知道什么是卫星通信和光纤通信。
（2）初步了解移动通信的基本原理。
重点：通过卫星通信、光纤通信和移动通信等实例，理解信息技术在社会生活中的应用。
难点：对移动通信的原理及数字蜂窝系统的理解
导学方法：实验探究法、讨论法
课 时：1课时
导学过程
课前导学
1．卫星作为 站，将接收到的 进行处理，并发送给另一个或几个 站，或转发给另一颗 。
2.光从 的一端入射后，在 的内壁上反复 射，直至在另一端出射，整个过程光能损失 。光纤具有传输距离 ，高抗 等特性。
3.移动通信由 、 和 组成，它们形成一个 系统。移动台能发射、 无线电波；基站是固定接收、 的无线电台；移动交换中心分拣、处理、 移动台的信号；与固定 网、 网的连接。
4. 、 与 ，是人类社会生存与发展的三大支柱。从烽火台、快马、信鸽、电流、电磁波。电缆中的 、空中的 和光缆中的 传递着信息，使天涯近若咫尺。
课堂导学
一、卫星通信
1．卫星作为 站，将接收到的 进行处理，并发送给另一个或几个 站，或转发给另一颗 。
二、光缆通信
2.光从 的一端入射后，在 的内壁上反复 射，直至在另一端出射，整个过程光能损失 。光纤具有传输距离 ，高抗 等特性。
三、移动通信
3.移动通信由 、 和 组成，它们形成一个 系统。移动台能发射、 无线电波；基站是固定接收、 的无线电台；移动交换中心分拣、处理、 移动台的信号；与固定 网、 网的连接。
4.数字蜂窝系统，为了获得最好的资源 效率，每个基站的工作范围经过合理调配之后是一个小 角形，排列起来像 一样，这就是“蜂窝系统”的名字的由来。这是由 国 实验室推出的“蜂窝系统”理论。
四、信息革命与人类文明
5. 、 与 ，是人类社会生存与发展的三大支柱。从烽火台、快马、信鸽、电流、电磁波。电缆中的 、空中的 和光缆中的 传递着信息，使天涯近若咫尺。
6. 网络也深深地改变着我们的 方式、 方式、 方式、 方式和生活方式。
教师引导、学生归纳小结
课堂练习
1.下列说法不正确的是（ ）
A. 现代通信网络已经覆盖了地球的每一个角落
B.现代通信网络包括卫星、光缆、移动通信方式
C.卫星作为中继站，接收、处理、发射给地面站或另一颗卫星
D.激光不属于电磁波
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 光从光纤一端入射后，在光纤内壁反复折射传递信息
B.在光纤传递整个过程中光能损失非常少
C.激光总是沿直线传播的
D.激光是华人高锟发明的
3. 下列关于移动通信说法错误是 （ ）
A.手机只能接收无线电波
B.基站是固定的接收、处理、发送的无线电台
C.移动交换中心将信息分拣、处理、传递
D.移动台、基站、移动交换中心良好衔接、相互配合，我们才可以用手机通话、上网
4. 下列说法正确的是 （ ）
A.物质、能量和信息是人类生存发展的支柱
B.1835年英国莫斯发明了第一台有线电报机
C.英国的贝尔实验室推出的“蜂窝系统”理论
D.德国物理学家赫兹预测电磁波的存在
5. 5.2021年12月9日，神州十三号宇航员“太空授课”，其信号传递主要是 （ ）
A.卫星通信
B.移动通信
C.光缆通信
D.电磁波
参考答案：1.D；2.B；3.A；4. A；5.D。
课后练习
课后反思
参考答案：
课前导学
1.中继、电磁波、地面、卫星。2.光纤、光纤、反、小、长、干扰。3.移动台、基站、移动交换中心、蜂窝系统、接收、发射、传递、电话、互联。4.物质、能量、信息、电流、电磁波、光波。
课堂导学
1.中继、电磁波、地面、卫星。2.光纤、光纤、反、小、长、干扰。3.移动台、基站、移动交换中心、蜂窝系统、接收、发射、传递、电话、互联。4.利用、六、蜂窝、美、贝尔。5.物质、能量、信息、电流、电磁波、光波。6.思维、学习、工作、交流。
课堂练习
1.D；2.D；3.C；4.A；5.D；6.C。
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课题 10.3 改变世界的信息技术
教学目标:
1.知识与技能
（1）知道什么是卫星通信和光纤通信。
（2）初步了解移动通信的基本原理。
2.过程与方法
（1）通过用激光笔和玻璃做的小实验，知道激光在玻璃中传播的特点，加深对光纤通信的理解。
（2）通过对卫星通信、光纤通信和移动通信的了解，认识信息技术在现代社会中的作用。
3.情感态度与价值观
关心信息技术在生产中的应用，产生学好知识技能，利用信息技术为国家社会服务的意识。
教学重点：
通过卫星通信、光纤通信和移动通信等实例，理解信息技术在社会生活中的应用。
教学难点：
对移动通信的原理及数字蜂窝系统的理解
教学用具：
多媒体课件、玻璃棒、激光笔。
教学互动设计：
一、创设情景，导入新课
现代通信网络已经覆盖了地球的每一个角落。在太空，有数亿百计的通信卫星环绕着地球；在高山之巅，有数不清的通信发射塔；在高楼大厦的天台，有无数大大小小的无线通信接收装置；在地下和海底有密如蜘蛛网的通信线缆。这就形成了一个从空中、陆地到海底的立体通信网络结构。现代通信网络连接了亿万部电话、电脑和大型的数据库，将整个世界从国家、地区到家庭、个人紧密联系起来，形成一个“地球村”。现代通信网络包括卫星通信、光缆通信和移动通信。
二、新课讲授，师生互动
（一）卫星通信：利用人造地球卫星作为中继站，转发无线电波，进行通信。
地球已经被一张电磁波的大网严严实实第罩起来，通过这个通信网络，地球上任何一个地方的信息即时发送，瞬间传遍全球。
（二）光缆通信：利用光的传播特性，把光限制在光的内部，用光信号取代电信号，实现信息传送。
光纤具有传输距离长、高抗干扰等特性。
光——激光：频率单一，能量大。
光纤：玻璃丝——华人高锟发明的，2010年获世界诺贝尔奖。
（三）移动通信：数字蜂窝系统由移动台、
基站和移动交换中心组成。
移动台——手机
基站——固定无线电台，将收到的手机信息信号传递
到电话网，也可以将信号从电话网传递到手机。
（四）信息革命与人类社会
物质、能源与信息是人类生存和发展不可缺少的三大要素。
古代——烽火台进行远距离紧急信息的传播。
让学生了解信息技术对促进人类文明的作用，也是对本节的概括和总结。首先可以用提问和讨论的方式，通过从古到今生活中的实例，让学生知道什么是信息。然后介绍信息技术的发展及其在现代生活中作用。对雷达、半导体技术、集成电路、网络技术以及纳米技术等可以利用多媒体课件、图片或录像辅助教学，也可以通过海湾战争、英阿（阿根廷）马岛战争中生动的例子，说明信息技术在现代战争中的作用，激发学生的学习兴趣。
三、板书设计，整体提升
四、大海扬帆，尝试远航
1．下列说法不正确的是（ ）
A. 现代通信网络已经覆盖了地球的每一个角落
B.现代通信网络包括卫星、光缆、移动通信方式
C.卫星作为中继站，接收、处理、发射给地面站或另一颗卫星
D.激光不属于电磁波
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 光从光纤一端入射后，在光纤内壁反复折射传递信息
B.在光纤传递整个过程中光能损失非常少
C.激光总是沿直线传播的
D.激光是华人高锟发明的
3. 下列关于移动通信说法错误是 （ ）
A.手机只能接收无线电波
B.基站是固定的接收、处理、发送的无线电台
C.移动交换中心将信息分拣、处理、传递
D.移动台、基站、移动交换中心良好衔接、相互配合，我们才可以用手机通话、上网
4. 下列说法正确的是 （ ）
A.物质、能量和信息是人类生存发展的支柱
B.1835年英国莫斯发明了第一台有线电报机
C.英国的贝尔实验室推出的“蜂窝系统”理论
D.德国物理学家赫兹预测电磁波的存在
5. 5.2021年12月9日，神州十三号宇航员“太空授课”，其信号传递主要是 （ ）
A.卫星通信
B.移动通信
C.光缆通信
D.电磁波
参考答案：1.D；2.B；3.A；4. A；5.D。
五、作业
计算频率为5GHz的手机的波长。已知1GHz=109Hz。
家庭作业：
1.P35自我评价“手机漫游”
2.P35 物理在线
从模拟信号到数字信号
教学反思：
知识积累：切换与漫游
当移动台在通话中经过两个小区相邻边界的时候，由于两个小区的信道不一样，移动台通话的前半段时间在一个基站的某一个无线信道上，而后半段时间已经进入另一个基站的覆盖范围，须转换到另一个基站所指定的信道上去，这就是信道的过区切换。这种切换在 100ms 内即可完成，并且自动切换，通话人完全觉察不到。
如果移动台脱离了本管区的范围，移动到其他管区去了。当其他用户呼叫这个移动台的时候，仍拨它原来的局号和电话号码。若该通信系统能将此电话接到已脱离本管区，到了其他管区的移动台，这种功能称作漫游。比如你的手机卡是北京移动或北京联通的号码，当你旅行到上海时，你的手机仍能通过当地移动通信网享受到所有的语音及数据业务。漫游功能对于在全省全国活动的用户是非常重要的。
光纤灯
改变世
界的信
息技术
卫星通信：利用地球卫星作为中继站，转化无线电波，进行通信。覆盖全球。
物质、能源与信息是人类生存和发展不可缺少的三大要素。
信息技术产业已成为发达国家重要产业。
光缆通信：应用光的传播特性，把光能限制在光纤内部，用光信息取代电信息，实现信息传递。光纤传具有输距离长、抗干扰等特性。
移动通信：数字蜂窝系统由移动台（手机）、基站（固定无线电台）和移动交换中心组成。
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10.3 改变世界的信息技术
教科版 九年级下册
制作 高文超
教学目标
1.知识与技能
（1）知道什么是卫星通信和光纤通信。
（2）初步了解移动通信的基本原理。
2.过程与方法
（1）通过用激光笔和玻璃做的小实验，知道激光在玻璃中传播的特点，加深对光纤通信的理解。
（2）通过对卫星通信、光纤通信和移动通信的了解，认识信息技术在现代社会中的作用。
教学目标
3.情感、态度与价值观
关心信息技术在生产中的应用，产生学好知识技能，利用信息技术为国家社会服务的意识。
教学重点：
通过卫星通信、光纤通信和移动通信等实例，理解信息技术在社会生活中的应用。
教学难点：
对移动通信的原理及数字蜂窝系统的理解
新知导入
新知导入
新知导入
新知导入
新知讲解
借助电磁波以及其他一些技术，现代通信网络已经覆盖了地球的每个角落。
在太空，有数以百计的通信卫星环绕着地球；在高山之巅，有输不清的通信发射塔；在高楼大厦的天台，有数无数大大小小的无线通信网络；在地下和海底，有密如蛛网的线缆。这就形成了一个从空中、陆地到海底的立体通信网络。
新知讲解
在这个网络中，连接亿万部电话、计算机和大型数据库，将整个世界从国家、地区到家庭、个人紧密地联系起来，形成一个“地球村”。
新知讲解
现代通信网络包括卫星通信、光缆通信和移动通信等方式。
新知讲解
我们能听到某颗通信卫星发射成功的新闻。顾名思义，这颗卫星的主要用途是通信。这是怎样的一个过程呢？
新知讲解
我们能听到某颗通信卫星发射成功的新闻。顾名思义，这颗卫星的主要用途是通信。这是怎样的一个过程呢？
新知讲解
如图所示，在卫星通信中，地面站向人造卫星发射电磁波；卫星作为中继站，将接收到的电磁波进行处理，并发送给另一个或几个地面站，或转发给另一颗卫星；接收方的地面站接到卫星发来的电磁波，就获得了发送方地面传来的信息，实现了信息的传递。
新知讲解
卫星与地面站，卫星电话之间进行通信
在整个过程中，卫星只是“二传手”，但没有它，信息传递将戛然而止。人造卫星是个中继站——“二传手”
新知讲解
今日的地球已经被一张电磁波的大网严严实实罩起来，通过这个通信网络，几乎在地球上任意一个地方都可以将信息即时发往世界各地，在已瞬间传遍全球。
由通信卫星组成的信息网覆盖整个地球
新知讲解
我国北斗导航卫星向地面传输数据时使用的是无线电波。2021年11月，改用了星地间激光信号通信后，激光通信要比无线电通信快上一百万倍，导航精度又提升了40倍。
由通信卫星组成的信息网覆盖整个地球
新知讲解
光导纤维（简称“光纤”）的发明，实现了这个设想。如图所示，光从光纤的一端入射后，在光纤的内壁上反复反射，直至在另一端出射，整个过程光能损失少。如果我们让入射光携带上信息，那么信息就完成了从光纤一端到另一端的传递，这就是光缆通信的原理。
光在光纤中传播，光能损耗非常少
新知讲解
“光纤”——高速公路；光——车。
高锟，出生于江苏省金山县，毕业于伦敦大学，曾任香港中文大学校长，华裔物理学家，中国科学院外籍院士。他长期从事光导纤维在通讯领域运用的研究，被誉为“光纤通讯之父”，2009年曾获得诺贝尔物理学奖。
高锟
1933-2018
新知讲解
由于光纤具有传输距离长，高抗干扰等特性，在20世纪80年代中期以后，我们的通信网络中的骨干网及区域网以逐渐由电缆替换为光缆。
光在光纤中传播，光能损耗非常少
新知讲解
仅仅一根光纤，传递的信息毕竟有限，为了提高传输效率，在实际应用中铺设的是由许多跟经过技术处理的光导纤维组成的缆，也就是我们熟知的“光缆” 。
光在光纤中传播，光能损耗非常少
新知讲解
1988年，在美国与英国之间铺设了越洋海底光缆系统，全长6700km。这是第一条跨越大西洋的通讯海底光缆，标志着海底光缆时代的到来。1989年，跨越太平洋，全长13200km的海底光缆建设成功，从此海底光缆取代了海底电缆。
光在光纤中传播，光能损耗非常少
新知讲解
2021年11月，我国北斗导航卫星系统又进行了一项新的实验——北斗卫星与地面之间使用激光信号进行了开创性的高速通信实验，实验结果显示利用激光通讯可使得信号传输速率提升百万倍。激光通信具有方向精准，亮度高，单色激光频率固定，容易接收，激光通信还有高速率、高保密性和无需频率申请许可等优点，激光通讯是一种革命性的通信技术，代表了电磁波通讯的未来。
新知讲解
2021年11月，我国北斗卫星与地面之间使用激光信号进行了高速通信实验，结果显示利用激光通讯使得信号传输速率提升百万倍。
北斗卫星与地面使用激光实验
新知讲解
据报道，截至2020年年底，我国手机普及率达到92%。手机已成为我们工作、生活的一部分。那么，手机是如何实现彼此间通信的呢？
这主要基于20世纪七八十年代数字技术、电子技术的快速发展，以及由美国贝尔实验室推出的“蜂窝系统”理论。
新知讲解
数字蜂窝系统，为了获得最好的资源利用效率，每个基站的工作范围经过合理调配之后是一个小六角形，排列起来像蜂窝一样，这就是“蜂窝系统”的名字的由来。
新知讲解
当前最为普遍的手机通信系统主要由移动台、基站和移动交换中心组成，它们形成一个数字蜂窝系统，如图所示。
新知讲解
移动台就是手机或车载电话，它既能发射无线电波，也能接收无线电波。
新知讲解
为了便于携带，我们使用的手机体积一般不大，电磁波信号的发射和接收能力有限，想要与其他用户通话就需要有大型无线电发射与接收设备转换，这样的设备就是基站。基站（base station）也称为基地台，它是一个固定的无线电台，也可以将接收的手机信号传递到移动通信网，也可以将信号从移动通信网传到手机上。
新知讲解
基站之间怎么连入移动通信网并相互协调呢？它们都与移动交换中心连接。移动交换中心（MSC）是整个移动通信网络的核心，所有移动台发来的信息都要经由它分拣、处理、传递。同时，移动交换中心还担负着移动通信网络与固定电话网（座机），甚至是与互联网的连接，是一个业务庞大、头绪繁多的信息枢纽。
新知讲解
所有移动台发来的信息都要经由移动交换中心分拣、处理、传递。还担负着移动通信网络与固定电话网，甚至是与互联网的连接。
新知讲解
移动台、基站、移动交换中心三种设备良好衔接，相互配合，我们才可以使手机通话、发短信、上网。
新知讲解
物质、能量与信息，是人类社会生存与发展不可缺少的三大支柱。在人类文明的发展历程中，信息的生成和传播一直备受关注。
在我国古代，人们用烽火台进行远距离紧急信息传递；“八百里快马”是朝廷向地方官吏下达紧急命令的人工传递方式。虽然相比今天，古代的技术十分匮乏，但急于转告消息的迫切的心，仍驱使当时的人们寻找各种传递信息的手段。
新知讲解
利用鸽子具有的归巢本能并加以训练，就可以使它成为合格的信使。据记载，古埃及的渔民，每次出海捕鱼都会携带鸽子，以便传递求救或渔讯消息。然而，在19世纪之前的几千年里，由于科学技术进步缓慢，信息技术一直没有什么实质性的进展。
新知讲解
从18世纪末至19世纪中叶，随着持续电流的获得以及对电磁感应现象的洞悉，人们开始尝试着用电流来传递信息。1835年，美国画家莫尔斯经过苦心研究，发明了第一台实用的有线电报机，使摒弃古老信息传递方式的曙光初现。
莫尔斯
1791-1872
新知讲解
1862年，伟大的物理学家麦克斯韦通过理论预言电磁波的存在。20多年后，德国物理学家赫兹用实验证实了麦克斯韦的预言，并揭示了电磁波时代的序幕。从那时起的几十年，无线电报、电话、无线电广播、电视、雷达等纷至沓来。这些新生事物，极大地提高了信息传递效率，推动了人类文明的车轮滚滚向前。
麦克斯韦
1831-1879
新知讲解
20世纪上半叶的两次世界大战，是人类社会的灾难，但也是科技的竞技场。“二战”期间，英国雷达装置帮助英国军队有效阻值了德国法西斯空军跨越英吉利海峡的计划。雷达等一系列军事信息设备的成功，进一步推进了电磁波与电子技术的迅速发展。战后，半导体技术，集成电路及芯片技术的不断进步，使个人计算机得以迅速发展和普及。
英国雷达
新知讲解
如果能让计算机联在一起，彼此交流，那是多么美妙的事情！这个设想在40多年前被美国国防部付诸实施。后来，计算机网络被用到民间。渐渐地，联入网络计算机越来越多。如今，已经有数以十亿计的计算机联入这张大“网”中。
新知讲解
网络的功能广泛渗入社会各个领域，电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗和网络会议等正在普及。庞大、快捷的计算机网络，使世界各地的人可以实现即时可视通话，人类就像生活在同一个“地球村”中。网络也深深地改变着我们的思维方式、学习方式、工作方式、交流方式和生活方式。
新知讲解
今天，我们用电缆中的电流、空中的无线电波和光缆中的光波传递着信息，使天涯近咫尺，使须臾便可知晓天下，使万卷收纳掌中 还会有怎样的奇迹值得期待？不知道，因为信息技术革命仍在继续。然而毋庸置疑，信息技术是瑰丽的现代人类文明的支柱之一。
新知讲解
今天，我们用电缆中的电流、空中的无线电波和光缆中的光波传递着信息，使天涯近咫尺，使须臾便可知晓天下，使万卷收纳掌中 下图是2021年12月9日进行“太空授课”。
新知讲解
中国北斗完成独立组网，天河空间站的建设取得不菲的成绩，还有祝融号登陆火星已超过100天，未来中国的6G卫星通信技术也会取得更大的进展。截至2021年8月31日，我国已经建成99.3万个5G基站，全国所有地市级都实现了覆盖。随着5G网络发展迅速，6G也已经展开部署。8月份，我国在4小时内连续发射3颗卫星，使中国6G进一步引领全球。
课堂练习
1. 下列说法不正确的是（ ）
A.现代通信网络已经覆盖了地球的每一个角落
B.现代通信网络包括卫星、光缆、移动通信方式
C.卫星作为中继站，接收、处理、发射给地面站或另一颗卫星
D.激光不属于电磁波
D
课堂练习
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 光从光纤一端入射后，在光纤内壁反复折射传递信息
B.在光纤传递整个过程中光能损失非常少
C.激光总是沿直线传播的
D.激光是华人高锟发明的
B
课堂练习
3.下列关于移动通信说法错误是 （ ）
A.手机只能接收无线电波
B.基站是固定的接收、处理、发送的无线电台
C.移动交换中心将信息分拣、处理、传递
D.移动台、基站、移动交换中心良好衔接、相互配合，我们才可以用手机通话、上网
A
课堂练习
4.下列说法正确的是 （ ）
A.物质、能量和信息是人类生存发展的支柱
B.1835年英国莫斯发明了第一台有线电报机
C.英国的贝尔实验室推出的“蜂窝系统”理论
D.德国物理学家赫兹预测电磁波的存在
A
课堂练习
5.2021年12月9日，神州十三号宇航员“太空授课”，其信号传递主要是 （ ）
A.卫星通信
B.移动通信
C.光缆通信
D.电磁波
D
课堂总结
一、卫星通信：卫星作为中继站，将接收到的电磁波进行处理，并发送给另一个或几个地面站，或转发给另一颗卫星。
二、光缆通信：光从光纤的一端入射后，在光纤的内壁上反复反射，直至在另一端出射，整个过程光能损失少。光纤具有传输距离长，高抗干扰等特性。
三、移动通信：由移动台、基站和移动交换中心组成，它们形成一个数字蜂窝系统。移动台能发射、接收无线电波；基站是固定收发的无线电台；移动交换中心分拣、处理、传递移动台的信号；与固定电话网、互联网的连接。
四、信息革命与人类文明：物质、能量与信息，是人类社会生存与发展的三大支柱。从烽火台、快马、信鸽、电流、电磁波。电缆中的电流、空中的无线电波和光缆中的光波传递着信息，使天涯近咫尺。
板书设计
一、卫星通信：卫星作为中继站，将接收到的电磁波进行处理，并发送给另一个或几个地面站，或转发给另一颗卫星。
二、光缆通信：光从光纤的一端入射后，在光纤的内壁上反复反射，直至在另一端出射，整个过程光能损失少。光纤具有传输距离长，高抗干扰等特性。
三、移动通信：由移动台、基站和移动交换中心组成，它们形成一个数字蜂窝系统。移动台能发射、接收无线电波；基站是固定收发的无线电台；移动交换中心分拣、处理、传递移动台的信号；与固定电话网、互联网的连接。
四、信息革命与人类文明：物质、能量与信息，是人类社会生存与发展的三大支柱。从烽火台、快马、信鸽、电流、电磁波。电缆中的电流、空中的无线电波和光缆中的光波传递着信息，使天涯近咫尺。
作业布置
补：计算频率为5GHz的手机的波长。已知1GHz=109Hz。
家庭作业：
1.P35自我评价“手机漫游”
2.P35 物理在线
从模拟信号到数字信号
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