第4节 越来越宽的信息之路 教案

［课题］
第4节 越来越宽的信息之路
【教学目标】
一、知识与技能
常识性了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信.
二、过程与方法
通过微波通信、卫星通信、光纤通信和网络通信的学习，了解通信的发展过程.
三、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，提高学科学的兴趣，同时学习用辩证的观点看问题.
【教学重难点】
了解现代通信知识.
【教具】
多媒体课件、实物投影一台、光纤棒、激光手电、大可乐瓶子、水、试管、光源、塞子、细线、重物、不透明纸、胶带、可上网的电脑一台.
【课时安排】　1课时
【教学过程】
[导入新课]
方案1：
提出问题：自古至今，人们传递信息的方式有许多种，并在不断地发展变化，影响着我们的生活.请各学习小组自备一张纸，写出你们所知道的信息传递方式，并从传播速度和信息容量两个方面分析对比一下，发生了什么样的变化？
学生活动：各学习小组在纸片上写完后，用实物投影投放，并请该组学生发言.其他小组如有不同，再展示自己小组的纸片，并发言.
总结：人们获取信息的途径越来越多，信息传 ( http: / / www.21cnjy.com )递速度越来越快，且信息量也越来越大.信息理论表明：作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内传递的信息就越多.下面我们来学习几种信息传递的方式.
方案2：
温故知新，导入新课
上节课，我们学习了广播、电视信号的发射与接 ( http: / / www.21cnjy.com )收，那么请同学们思考，它们两者进行对比，哪种形式单位时间内传输的信息量更大呢？学生思考后回答.信息理论表明，作为载体的无线电波频率越高，相同时间内传输的信息就越多.因此，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.这节课我们来学习其他传输信息的方式.
[推进新课]
一、微波通信和卫星通信
教师活动：组织学生阅读课本“微波通信”部分，组内交流后，回答以下问题：
问题展示：（1）微波的波长和频率分别在哪个范围？它的容量是多少？
（2）对比前面学过的电磁波家族图，看一看微波与可见光是否很近.这就决定了它的性质更接近谁.
（3）为克服微波的这一缺陷，需要怎么做？
（4）我们知道地球表面决非只有平原，还有雪山、大洋，遇到这种地形时应该怎么克服呢？能不能利用地球的卫星——月球进行中继通信呢？为什么？
（5）生活中，我们接收的哪些节目是通过卫星来传输的？
（6）要想实现全球通信，需要几颗同步通信卫星？
（7）通信卫星是借助于什么能量进行工作的？
（8）地面上的蝶形天线是干什么用的？
学生活动：（1）阅读课本，查找以上问题的答案，并力争独辟蹊径，说出自己对某一问题的看法.
（2）针对课本中的内容和图片，提出你还想知道有关它们的哪方面信息，又该如何获取呢？
总结：（1）微波是指波长在10 m～1 m ( http: / / www.21cnjy.com )m之间，频率在30 MHz～3×105 MHz之间.因为它的频率很高，所以信息容量很大，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话.
（2）从电磁波家族图上可以 ( http: / / www.21cnjy.com )看出，微波距离可见光很近，因此微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地面绕射.为克服微波的这一缺陷，必须每隔50 km左右就要建设一个微波中继站，像接力棒一样，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去.
（3）遇有雪山、大洋无法建立中继站时， ( http: / / www.21cnjy.com )需要借助于卫星进行转接.地球的卫星——月亮，是不能作微波中继站的，因为距离太远，信号衰减、时间延迟，而且只有当两个通信点同时看到月亮时，才能完成这两点的通信.
（4）随着科技的发展，人们已经能够 ( http: / / www.21cnjy.com )发射人造卫星了，通信用的卫星大多是相对地球静止不动的.如果在地球的周围均匀地配置3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.
（5）2008年5月12日的汶川大 ( http: / / www.21cnjy.com )地震，给四川人民带巨大的损失，有关的时况转播就是通过通信卫星来传输到全国乃至全世界，让关心灾区人民的人们及时了解当时的情况.另外，通过卫星传输的还有新闻连线、比赛时况等.
（6）通信卫星板状的两翼是太阳电池板，它把太阳能转化成电能，供卫星使用.地面上的蝶形天线是用来接收来自卫星的信号.
即学即练
(1)“嫦娥一号”月球探测卫星，成功地向地球 ( http: / / www.21cnjy.com )回传了搭载的奥运志愿者歌曲《微笑北京》，《微笑北京》是通过______________传播到地球的.
(2)微波的性质更接近于(　　)
A.光波　　　　B.电磁波　　　　C.声波　　　　D.电流
(3)可以作微波通信中继站的有(　　)
A.月球 B.人造卫星 C.电视台 D.广播电台
(4)2008年北京奥运会比赛实况全球转播，至少需要多少颗地球同步卫星(　　)
A.2颗 B.3颗 C.5颗 D.8颗
答案：(1)电磁波
(2)A　(3)B　 (4)B
二、光纤通信
1.创设情境，引出光纤通信
展示材料：教师拿出光纤棒，打开开关，把散开的光纤部分对着同学们.
设问：同学们玩过这种光纤棒吗？那么光为什么可以沿弯曲的线传播呢？
此问题引起学生的认识冲突，因为前面的学习中学生知道光是沿直线传播的.就此引发学生对本知识板块的好奇心.
2.阅读教材，探求新知
教师活动：①指导学生阅读课本，回答以下问题.
②学生回答问题后，及时做出点评.
③组织学生做好演示实验.
④对实验现象进行解释，并补充有关全反射的知识.
(教学说明：全反射的知识， ( http: / / www.21cnjy.com )学生以前没有接触到，需要教师做补充性讲解.讲解时要考虑到学生已有的知识基础，即他们已经知道光的反射规律，反射角等于入射角，当入射角增大时，反射角也增大.当光从水或玻璃中斜射向空气时，既发生反射也发生折射，当入射角增大到某一角度时，就只发生反射而不再发生折射，这时就叫做发生了全反射.如下图所示.)
⑤投放有关光导纤维丝的制作材料、制作过程，以拓宽学生的视野.
⑥组织学生阅读STS部分，让学生为我国的光纤通信事业的发展而自豪的同时，从中了解光缆在通信中的重要作用，使学生自觉爱护光缆.
问题展示：①既然微波承载的信息量那么大，为什么还要开发新的传输方式？
②普通光的频率比微波还高，能够携带更多的信息，自然也就进入了科学家的视野，请分析能不能用普通光来传输信息呢.
③实际应用于通信的激光是在特殊的管道——光导纤维里传播的，那么光为什么可以在任意弯曲的管道里传输呢？
④实验时，需要观察的实验现象是什么？
⑤光导纤维的结构是怎样的？光是如何通过光导纤维把信息传递到远方的？
⑥请总结光纤通信的优点.
学生活动：①阅读课本“光纤通信”部分，思考并回答以上问题.
②在教师的指导下完成“光沿水流传播”的演示实验装置的装配，并成功完成实验.
③阅读STS部分，了解我国光纤事业的发展史，了解光缆在通信中的重要作用，以后的生活和社会活动中，自觉爱护光缆.
总结：①微波通信确实可以传输大量的信息，不过在传输过程中容易受到电磁干扰，还易遭雷击，导致信号传递不够稳定，且距离越远，时间延迟，会导致声音和图像不同步.为提高通信质量，有必要研究开发一种新的信号传输方式.
②普通的光源夹杂了许多不同波长的光，如果用它作载波，就像收音机同时接收到了许多频率的节目，各种声音重叠在一起，让人无法分辨清楚.因此，要让光来传输信息，这种光必须是频率单一、方向高度集中才可以.于是“激光”在人们的企盼中诞生了.
③实验中发现光沿着弯弯的 ( http: / / www.21cnjy.com )水流照到地面，在地面产生一个光斑，表明光可以沿着弯曲的水流传播.那么光也可以沿着弯曲的玻璃丝传播.这是光纤通信的实验基础.
④光从光导纤维的一端射入，在内壁上经过 ( http: / / www.21cnjy.com )多次反射，从另一端射出，从而可以把信息传到远方.光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯是由很细很细的石英玻璃丝做成的.
⑤光纤通信的优点：一是不受外界条件干扰，使激光通信能传播很远，并且能提高通信质量；二是容量大.
即学即练 (1)光纤是一种非常细的玻璃丝，它由______和______两部分组成，光从光纤的一端射入，在内壁上______，从另一端射出，这样就将它携带的信息传到了远方.
(2)下列应用激光的几种情况中，错误的是(　　)
A.利用激光进行通信 B.利用激光进行照明
C.利用激光加工坚硬的材料 D.利用激光进行长距离精确测量
(3)关于光纤通信，小明同学曾思考这样的问题：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，激光通信信号怎能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(　　)
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
答案：(1)内芯　外套　多次反射
(2)B　(3)C
三、网络通信
设问：同学们，谁有电子信箱？谁有QQ号码？谁有自己的blog？请说出它们各自有什么用处，你的电子信箱是如何获得的？
学生针对自己知道的有关网络的事情，畅所欲言.
教师活动：①指导学生阅读课本有关“网络通信”的内容，并回答以下问题.
②针对学生的回答，做出适当点评.
③通过教室内能够上网的计算机，演示如何申请电子信箱，如何发送邮件，又是如何接收邮件的？
(教学说明：此环节也可以请十分熟悉电脑的学生代为演示，一方面增强演示者的自信心，另一方面演示者可能成为其他同学的偶像，促其更加热爱电脑.)
④组织学生进行总结.
问题展示：①目前，人们最常用的网络通信形式是什么？
②电子信箱地址由哪几部分构成？每一部分分别是什么意思？
③获取电子信箱的方式有哪些？电子邮件的优点是什么？
④世界上最大的计算机网络叫什么？计算机之间的联结，用到哪些通信手段？
学生活动：①阅读课本，并回答以上问题.
②组内学生互换意见，交流有关问题的答案.
总结：①目前人们最常用的网络通信形式是电子邮件(email).
②电子信箱由两部分组成，一个是邮箱的归 ( http: / / www.21cnjy.com )属人名称，另一个是服务器名称，中间用符号“@”连接，这是电子信箱的标致性符号.比如，某电子信箱的地址是：，这表示信箱属于一个自称“xiaolin”的人，他的服务器名叫“.cn”.
③有许多方式可以获取电子信箱，我们 ( http: / / www.21cnjy.com )常用的有“126”的，有“163”的，有“sina”的等等.电子邮件跟电话一样快捷，和信件一样方便，还可以在任意一台联网的计算机上查看，它除了传递文字以外，还可以传递照片、语言及任何信息.
④世界上最大的计算机网络，叫做因特网.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.
即学即练
(1)目前使用的最频繁的网络通信形式是(　　)
A.电话　　　B.发帖　　　C.电子邮件　　 D.下载
(2)计算机可以高速处理大量信息，把计算 ( http: / / www.21cnjy.com )机______，可以进行网络通信.某电子邮箱的地址是“”，这表示信箱属于一个叫______的人，他的服务器名叫______，其中“cn”是______的简写，表示这个服务器是在______注册的.
(3)将计算机联在一起形成网络，将网 ( http: / / www.21cnjy.com )络又互相______，成为世界上最大的计算机网络，就是________，这样就能使信息资源______.利用网络通信除了收发电子邮件外，还可以看到________，查到所需的________.
答案：(1)C
(2)联在一起　　China　中国
(3)联结　因特网　共享　不断更新的新闻　各种资料
[课堂总结]
本节课学到了四种通信方式：
1.微波通信：微波具有较高的频率，可以 ( http: / / www.21cnjy.com )携带大量的信息，不过它的性质接近光波，大致沿直线传播，要实现长距离传播需要每隔50 km建立一个微波中继站.遇有雪山、大洋时，只能靠卫星通信来转接.
2.卫星通信：通信用卫星大多是 ( http: / / www.21cnjy.com )相对地球“静止”的同步卫星，只要在地球的周围均匀地配置3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.
3.光纤通信：微波通信有时会受到外界的 ( http: / / www.21cnjy.com )干扰，使信号不稳定.使激光携带着信息在光导纤维中传播，就避免了以上问题，可以大大提高通信质量.而且激光的频率更高，可以携带更多的信息.
4.网络通信：要想使用网络通信，首先要申请 ( http: / / www.21cnjy.com )一个电子信箱，就可以使用电子邮件进行通信了.电子邮件具有电话一样的快捷，信件一样的方便，还可以在任意一台联网的计算机上查看，它除了传递文字以外，还可以传递照片、语言及任何信息.
【板书设计】
第4节　越来越宽的信息之路
【教学反思】
本节课一开始就抓住了学生的思维动向，让其写出已知的通信方式，并寻找它们之间的变化趋势，继而讲授了四种形式的通信方式.卫星通信也可以归到微波通信上，它们之间是有联系的，卫星通信是微波通信的延伸，设计时，把这两种通信放到一起进行了学习.光纤通信，是优于微波通信的另一种通信形式，它出现得较晚，设计本课时提到了这种通信形式的产生原因，使学生对此有所了解，从而更容易接受多种通信形式的变化趋势.关于激光通信的原理，补充了全反射的有关知识，点到为止，能够使学生理解光之所以沿着弯弯曲曲的光导纤维传播，这与光的直线传播并不矛盾.关于网络通信，是采用开放的形式进行讲授的，因为现在的学生对于网络知道的很多，课堂上不妨给他们提供一个平台，给他们一个展示才能的机会，同时注意对学生上网的正确引导.
网络通信
方式：电子邮件
优点：像电话一样快，像信件一样方便，且可以随时查看，同时可以传递文字、照片、语音等任何信息
越来越宽的信息之路
用卫星做微波通信的中继站
卫星通信：用三颗同步卫星实现全球通信，弥补了微波通信的缺陷
光纤通信：容量极大，不怕雷击、不受电磁干扰，通信质量高，保密性好
微波通信
优点：容量大，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话
缺点：必须每隔50 km建微波中继站，信号衰减，时间延迟