17.3现代通信——走进信息时代课件2021-2022学年度苏科版物理九年级下册(共38张PPT)

(共38张PPT)
第三节 现代通信——走进信息时代
第十七章 电磁波与现代通信
新知一 卫星通信
1．微波与微波中继站
(1)微波的特点：微波一般指频率在3×102 ～ 3×105 MHz 的电磁波，性质与光波相近，大致沿直线传播，在真空中传播的速度为3×108 m/s，不能沿地球表面绕射.
合作探究
(2)微波中继站：利用微波传递信号时，必须每隔50 km 左右就建一个微波中继站，如图17-3-1 所示，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去.
2. 卫星通信 利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式.
3. 卫星通信系统的组成 卫星通信系统由通信卫星(空间部分)和通信地面站(地面部分)两大部分组成. 通信卫星就像一个无人值班的太空微波中继站，它接收从一个地面站发射来的电磁波信号，处理后，再发送到另一个或几个地面站.
4. 卫星通信的优点
(1)信号覆盖范围广. 在地球周围均匀地分布3 颗同步通信卫星，如图17-3-2 所示，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信.
(2)远距离传输信息，通信容量大，干扰小，
质量好，效率高，不受陆地灾害的影
响，建设速度快.
拓展视野:
地球同步通信卫星：
同步通信卫星是运行在地球同步轨道上的人造卫星. 地球同步轨道的运行方向与地球自转方向一致，运行周期等于地球自转周期. 其高度约35 800 km，卫星在轨道上的绕行速度约为3.1 km/s.
5. 卫星通信的缺点
(1)造价较高；
(2)信号会有零点几秒的延迟；
(3)保密性有待提高.
例 1
[模拟·成都] 北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统，是第三个成熟的三维定位与通信系统. 目前北斗卫星导航系统已应用于测绘、通信、减灾救灾等诸多领城，该系统传递信息主要依靠( )
A. 电磁波 B. 次声波 C. 超声波 D. 光波
A
方法指导:
分析卫星通信，可以采用以下方法：
①概念理解法: 卫星通信的实质是运用卫星作为中继站的微波通信.
②推理法、排除法：通信卫星一般在大气层外，不可能利用声波传递信息，而且卫星通信一般不会利用光波.
新知二 光纤通信
1. 光纤通信 光纤通信是利用光波(激光)在光导纤维中传输信息的一种通信方式.
(1)光导纤维：能够传输光信号的极其纤细的材料叫作光导纤维, 简称光纤.
(2)光缆：由多根光导纤维制成的光信号传输线叫作光缆.
2. 研究光纤是怎样传输光信号的
(1)实验猜想：光能沿弯曲的光纤传播，可能是由于光的反射.
(2)实验探究：在光纤的一端放上发光的小灯泡，在光纤的另一端观察是否有灯光传来.
(3)现象分析：光沿直线进入光纤的一端，经多次反射后从光纤的另一端射出.
3. 光纤通信的原理
将携带信息的激光从光纤的一端射入，激光在内壁上多次反射，从另一端射出，把激光携带的信息传到远方.光纤包括两层：内层对光的折射本领较强；外层对光的折射本领较弱.
如图17-3-3 所示，光在光纤中传播时，在拐弯处遇到内外层界面时，发生全反射，重新回到内芯，经多次反射后从另一端射出.
知识链接:
光纤通信使用的光是激光，激光是一种频率单一、方向高度集中的光，具有亮度高、方向性好和颜色纯等特点. 激光也是电磁波的一种，与微波相比，激光的频率更高，能够携带的信息量更大. 除了通信外，激光还有许多其他应用，如精确测距、利用激光束切割各种物质、焊接金属、在硬质材料上打孔以及制作激光武器等.
4. 信息的处理方式 首先在发送端把要传送的信息变成电信号，再调制到激光器发出的激光束上，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变成电信号，经解调后恢复原信号.
光纤的两端要有光电转换装置，在发送端将电信号转
换成光信号，在接收端将光信号转换成电信号.
5． 光纤通信的优、缺点
(1)优点：容量极大；不受外界电磁场的干扰；不怕潮湿，耐腐蚀，能量损耗低，可长距离传输；通信质量高，保密性好.
(2)缺点：架设线路受到地理条件限制；光缆容易被拉断.
[模拟·南通] 光纤通信已成为现代通信的主要支柱之一，以下关于光纤的说法正确的是( )
A．光纤是超导体
B．光波在光纤中不断折射向前传播
C．光波在光纤中的传播速度为3×108 m/s
D．光纤不导电，不会受外界电磁场的干扰
例2
B
拓展延伸：
光纤通常由廉价的玻璃等绝缘材料制成，将玻璃抽成丝后，能够使其变成质地柔软、耐磨、可弯曲且强度大的材料，但它仍然属于绝缘体，不导电，也不会受外界电磁场的干扰. 由于玻璃及其纤维的弹性较差，光纤易被拉断.
新知三 互联网与信息高速公路
1. 互联网 互联网(如因特网)是一个由计算机、通信网络及其附属设备连接起来的全球通信网络.
2. 互联网通信 互联网通信是通过网络将各个孤立的设备进行联结，通过信息交换实现人与人、人与计算机、计算机与计算机之间的通信.
3. 互联网通信的特点
(1)拥有极其丰富的信息资源；
(2)信息传递快；
(3)参与的人数众多.
4. 互联网的主要作用 信息查询、收发电子邮件、视频会议、远程登录、文件传送、远程教育、网上聊天、网上购物等.
拓展延伸：
收发电子邮件：当甲给乙发送一封电子邮件时,甲的服务器A 把邮件发送到乙的服务器B 中储存起来，一旦乙“上网”, 他就能从自己的服务器得到这封邮件.
除了文字以外, 也可以把照片、语音等信息变成数字文件用电子邮件来传送.
每个人的电子邮箱都有自己的“地址”，这样才能把邮件送到正确的地方, 如同给朋友写信.
5. 信息高速公路
(1)概念：集卫星通信、光纤通信、数据通信、移动通信等技术于一身，利用光缆和各级计算机把所有的通信系统连接在一起, 组成一个高速传递信息的网络，这种国家信息基础设施叫作“信息高速公路”.
(2)两大支柱：卫星通信和光纤通信.
(3)实质：是一个高速度、大容量、多媒体的信息传输网络.
电话通信与网络通信(电子邮件)有许多相似之处，如图17-3-4 所示，两图表示出两种通信的工作原理，比较两者可以发现：
例 3
方法导引:
①图示法的运用：计算机网络学生非常熟悉，但学生并没有见过服务器，对服务器的作用一知半解. 通过图示法，让学生直观地认识什么是网络和网络通信.
②类比法的运用：将网络与电话通信类比，可以增强学生对网络的认识.
(1)电话通信中的电话机相当于网络通信中的________；
(2)电话通信中的电话交换机相当于网络通信中的________；
(3)电话通信中的通信线路相当于网络通信中的
______________________.
计算机
服务器
导线、光缆、微波等
【2021·苏州】2021年5月15日我国自主研发的“天问一号”火星探测器成功将“祝融号”火星车着陆到火星表面，探测器从火星向地球传递信息是通过(　　)
A．红外线　　　　　　　　B．超声波　　　　　　　　C．电磁波　　　　　　　　D．次声波
1
C
巩固新知
【中考·宜昌】人造地球同步卫星常用于通信、气象、广播电视等方面，以实现对同一地区连续工作．下列关于同步卫星的说法正确的是(　　)
A．卫星相对于地面来说是运动的
B．卫星是利用超声波来传递信息的
C．卫星上的太阳能电池板将化学能转化为电能 D．卫星相当于太空中的微波中继站
D
2
【2020·淮安】2020年5月27日，我国登山队登顶珠穆朗玛峰，对珠穆朗玛峰高度再次进行精确测量，并首次利用5G技术向全世界视频直播，直播过程是利用________波传递信息的．
电磁
3
【2020·苏州模拟】华裔物理学家高锟在光导纤维通信领域取得突破性的进展并因此获得2009年的诺贝尔物理学奖．光纤传播信息利用的原理是(　　)
A．光的反射 B．光的折射
C．光的直线传播 D．光的色散
4
A
美籍华人高锟在光纤物理学方面取得的突破性成果，最终促使光纤通信问世．光纤通信(　　)
A．利用电流传输信息
B．利用光传输信息
C．传输信息量很小
D．传输信息时损耗大
B
5
现代网络无奇不有，利用互联网可以方便地进行一些信息的传递．下列各种方式中，不能通过互联网做到的是(　　)
A．发送电子邮件
B．把家乡的特产送给远方的亲人
C．快速检索网络上的信息资源
D．召开分散于各地的人员的视频会议
B
6
我们所说的“信息之路越来越宽”的含义是(　　)
A．传递信息时，我们走的高速公路很宽
B．仅指传递信息的方式越来越多
C．仅指传递信息所用的电磁波频率越来越高
D．传递信息所用电磁波的频率越来越高，传递信息的方式也越来越多
7
D
【2020·随州】在2020年特殊的经济形势下，“新基建”的七大产业担负起了国家经济发展的重大使命，“5G”产业是其中一项．
8
“5G”手机通过电磁波与基站之间进行信息传递，以下有关说法中不正确的是(　　)
A．电磁波可以在真空中传播
B．电磁波既能传递信息也能传递能量
C．“5G”比“4G”传递信息更快，是因为它所使用的电磁波的波速更快
D．即使先进的“5G”手机，使用过程中也会发热，是因为工作过程中部分电能转化为内能
C
被誉为“光纤之父”的华裔科学家高锟因为在“光在光导纤维中的传输用于光学通信”的成就而获得2009年诺贝尔物理学奖．光在光导纤维中的传输情况是光线每次由内层玻璃芯射向外套的分界面时，均要发生反射，而不发生折射，从而使
光在不断地反射中沿内层玻
璃芯向远处传播，如图所示．
9
请根据图回答：当增大入射光线AB的入射角时，CD光线的入射角________(填“增大”“减小”或“不变”)，D点将要向________(填“左”或“右”)侧移动．
增大
右
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