【核心素养目标】人教版 九年级物理全册 21.4 越来越宽的信息之路 教案（2022新课标）

中小学教育资源及组卷应用平台
第二十一章 信息的传递
21.4 越来越宽的信息之路
教学目标：
1.物理观念：
（1）常识性了解：微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。
（2）了解微波通信的特点。
（3）了解光纤通信的特点。
（4）了解网络通信的发展过程，掌握发电子邮件的方法。
2.科学思维：
通过多媒体图片、影视画面使学生掌握和了解卫星通信、光纤通信、网络通信的特点和粗略的原理。
3.科学探究：
演示实验：光沿水流传播；
了解我国北斗卫星导航系统的作用和优势。
4.科学态度与责任：
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，使学生养成关注科学发展前沿的习惯，树立正确的科学观，培养振兴中华、用科学服务于人类的使命感和责任感。
教学重点：了解微波通信、卫星通信、光纤通信和网络通信。
教学难点：了解各种通信方式特点。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、大塑料瓶、不透明的纸、小灯泡、电源、导线、开关、水。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
北斗卫星导航系统（简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。
2022年11月4日，国务院新闻办公室发布《新时代的中国北斗》白皮书，介绍新时代中国北斗发展成就和未来愿景，分享中国北斗发展理念和实践经验。
北斗系统是世界上首个具备全球短报文通信服务能力的卫星导航系统；是世界上首个面向授权用户提供区域短报文通信服务的卫星导航系统；建成地面站全国一张网，向行业和大众用户提供实时米级、分米级、厘米级和事后毫米级高精度定位增强服务。
现在北斗一共有45颗卫星在轨提供服务，系统的性能很好。2023年计划要发射3到5颗卫星，预计的目标是2035年全面建成这个时空体系，到时，我们希望无论是在水下、地面、室内、空中、深空甚至遥远的太空，都有北斗，都有中国的时空体系。北斗地基增强系统，实测的水平到2厘米，高程可以到5厘米，这是实时的定位精度。事后处理精度可以达到水平2毫米、高程5毫米。已经从传统的测量测绘向精准农业、变形监测、自动驾驶、电力巡检、智慧港口、共享单车等多个领域拓展应用。
二、新课讲授，师生互动
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。五分钟语言只能简单描述人的相貌、衣着和事件的概况；五分钟的电影，除此之外还能展现人物衣服的质地和颜色、主人公的容貌和嗓音以及事情发生的周围环境等许多细节。在相同时间内，电视广播比声音广播可以传输更多的信息。
信息理论表明，作为载体的电磁波，频率越高，在相同时间内可以传输的信息就越多。几十年来，无线电通信、电视广播等所用的频率越来越高，我们可以形象地说，信息之路越来越宽了。
（一）微波通信
微波的波长为10m～1mm，频率为30MHz～3×105MHz。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，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。必须每个50km左右就要建立一个微波中继站，把上一站传来的信息处理后，再发射到下一站去。信号传递的距离越远，需要的中继站越多，在遇到雪山、大洋，根本无法建中继站时，又该怎么办？能不能利用地球的卫星——月球进行微波中继站通信呢？
月亮是地球的卫星，可以反射微波，但它离我们太远了——38万千米！信号衰减、时区延迟，而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。
（二）卫星通信
现在，人类可以用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，从地面上看，它好像悬挂在空中静止不动。
通信卫星，板状的两翼是太阳能电池板，它把太阳能转化成电能，供卫星使用。
同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球自转周期相同，所以叫做“同步”卫星。
在地球周围均匀配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎地球表面，可以实现全球通信。它们就像几个太空微波中继站，从一个地面站接收信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，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。
利用卫星来发射和接收电磁波信号应用非常广泛，例如中国建立的北斗卫星定位系统，可提供全天候的即时定位服务。
北斗卫星导航系统是我国航天工程迄今为止规模最大，覆盖范围最广，服务性能要求最高的巨型复杂航天系统。
（三）光纤通信
电磁波的传播速度等于光速，实际上光也是一种电磁波。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”宽出百万倍、千万倍。不过，普通的光源包含了许多不同波长（频率）的光，难以携带信息。1960年，美国的科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，能产生频率单一、方向高度集中的光——激光。
1966年，华裔物理学家高琨提出用光纤通信的构想，这使得光进行通信的幻想得以实现。
高锟，被叫做“光纤之父”、“宽带教父”。
高锟（1933-2018）2009年，华人科学奖获诺贝尔物理学奖后称：我是炎黄子孙。
通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维里传播。
演示
如图所示，把大塑料瓶用不透光的纸包上，瓶的侧壁开过小孔。塑料瓶内盛水，水面的上方放一个发光的小灯泡。当水从小孔流出时，你会看到光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑。
如图所示，光从光导纤维的一端射入，在内壁多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。光导纤维是很细很细的玻璃丝，通常数条光纤并成一束再敷上保护层，制成光缆，用来传递电视、电话等多种信息。
如图所示，光从光导纤维的一端射入，在内壁多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。
由于光的频率很高，在一定时间内可以传输大量的信息。
我国光缆通信发展十分迅速，目前光缆可以通达所用地区（市、州），而且还与其他国家合作修建跨越太平洋的海底光缆。光纤通信已成为我国长途通信的骨干力量。
（四）网络通信
计算机可以高速处理各种信息，把计算机连在一起，可以进行网络通信。如果某人的计算机跟一个叫做服务器的大计算机相联，就是平常说的“上网”。
目前人们经常使用的网络通信形式是电子邮件，如图所示。当甲给乙发送一封电子邮件时，他的服务器A把邮件送到乙服务器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。每个电子信箱都有自己的“地址”，这样才能把邮件送到正确的地方。例如，某电子信箱的地址是xiaolin@.cn，
这表示信箱属于一个自称“xiaolin”的人，他的服务器名叫.cn。其中“cn”是china的简写，表示这个服务器是在中国注册的。
电子邮件像电话一样快，同时又像信件一样方便，收件人可以在任何时候通过上网的计算机或手机打开信箱，查看邮件。除了文字外，我们也可以把照片、语音及任何信息变成数字文件用电子邮件传送。
世界上凡是计算机集中的地方，例如企业、机关、居民小区等，大都已经把自己的计算机连在一起了。这些网络又互相连接，成为世界上最大的计算机集网络，叫做因特网，这样就能做到信息资源的共享。除了收发电子邮件外，我们还可以从网上看到不断更新的新闻，查到所需要的各种资料。
计算机之间的联结，除了使用金属导线外，还使用光缆、通信卫星等各种通信手段随着通信技术的发展，现在已经可以在很短的时间内传送越来越大的信息量，信息的传送的速度甚至能够满足电视等活动画面的需要，我们已经可以轻松地在网上看电视了。
三、总结反思，超越自我
1.微波通信：一条微波线路可同时开通几千、几万路电话。微波直线传播，隔50千米要建中继站。
2.卫星通信：三颗同步卫星做中继站、覆盖全球。
3.光纤通信：激光比微波频率更高，是微波的百万、千万倍。1960年美国梅曼发明世界上第一台激光器，产生频率单一，方向高度集中的激光。1966年华裔高琨提出光纤通信。
4.网络通信：计算机高度处理各种信息。因特网，全球资源共享。
四、板书设计，整合提升
1. 微波通信：一条微波线路可同时开通几千、几万路电话。微波直线传播，隔50千米要建中继站。
2.卫星通信：三颗同步卫星做中继站、覆盖全球。
3.光纤通信：激光比微波频率更高，是微波的百万、千万倍。1960年美国梅曼发明世界上第一台激光器，产生频率单一，方向高度集中的激光。1966年华裔高琨提出光纤通信。
4.网络通信：计算机高度处理各种信息。因特网，全球资源共享。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 微波的频率为30MHz～3×105MHz
B. 微波的波长为1m～1mm
C. 一条微波可同时开通几路电话
D. 微波性质接近光波，大致沿直线传播
2．下列说法不正确的是（ ）
A.微波通信必须每隔50km建一个中继站
B.微波通信可以用月球做中继站
C.可以用通信卫星做微波通信的中继站
D.在地球周围均匀配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎地球表面，可以实现全球通信
3．关于通信卫星说法正确的是（ ）
A.通信卫星大多是静止在空中不动的
B.通信卫星是太空微波中继站，从一个地面站接收信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站
C. 通信卫星板状的两翼是用来飞行的
D. 通信卫星在空中不需要能量维持运动
4．关于光纤通信说法不正确的是（ ）
A. 光是一种电磁波
B. 光的频率比微波更高，传播信息量是微波的百万、千万倍
C. 激光是频率单一、方向高度集中的电磁波
D. 光纤通信中的光就是普通的白光
5．下列说法不正确的是（ ）
A. 我国的北斗定位系统可供全天候即时定位
B. 北斗系统是世界上首个具备全球短报文通信服务能力的卫星导航系统
C. 北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统
D. “上网”就是某人的计算机跟一个叫做服务器的大计算机不相联
参考答案1.C；2.B；3.B；4.D；5.D。
六、作业：P163.T1
课外作业P163.T2、T3。
教学反思：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)