(共21张PPT)
第3节 跨学科：电磁波与信息技术
第二十章 电磁波与信息时代
课程讲授
新课导入
本课小结
我们一起来闯关
了解光纤通信、现代电信网络、互联网等传递信息的方式，了解电磁波在高效传递信息中的关联及作用。
01
能基于观察和案例分析，体会电磁波在现代信息技术中的广泛应用及其作用。
02
03
能感受电磁学与其他学科融合的技术进步对社会发展的推动作用。
素养目标
新课导入
观看视频：
新闻联播的主要内容是，在有5G信号的地方，中国移动、中国联通、中国电信、中电广局信号互通，打破了运营壁垒。是个好事情。这是电磁波传递信息的大事情。
这条新闻你是怎样知晓得？你能描述这条新闻如何从北京到达我们这台多媒体播放的？学完这节课你就能说明白了。
一、光纤通信
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1.观看视频：了解光纤传递信息的基本原理。
2.结合视频材料，阅读课本P187—188“光纤通信”部分内容。
（1）光纤是光导纤维的简称，光纤是利用 传输信号的。
（2）光纤传送信息容量 ，光纤很细，它主要利用光在光纤内以 的方式。
（3）拓展：英籍华人 被称为“光纤之父”，是他提出了利用光纤传递信息的理论，并于2009年因此理论而获得诺贝尔物理学奖。
光波
很大
反射
高坤
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3.光纤通信有哪些优点？请交流、讨论，最后请各小组选派代表汇报结果，达成共识。
（2）传输速度快。因为传输的是光信号。光纤是至今为止传输速度最快的传输介质。
（1）信息容量大。
由于光波的频率远高于无线电波的频率，所以，光波所运载的信息容量远大于无线电波。一根光纤能同时传输相当于10000根电话线的信息量。在光纤组成的信息高速公路上，可以同时传递若干个个电视频道信号。
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（3）传输距离远。光纤很细，（细如发丝）有内外两层，光在内层传播，如下图。因此，光纤的抗干扰能力强，能减少信号衰减，适用于远距离传播大量信息。
（4）不怕潮湿、不怕腐蚀，线路能量损耗较小；
（5）无漏信号和串音，安全可靠，保密性强。
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4.学生活动：
（1）阅读课本P188“迷你实验室”部分。
（2）活动准备：手电筒一只、彩色透明纸若干、光纤一束。
（3）活动步骤：
①将不同颜色的彩色透明纸蒙在手电筒的玻璃上，再将光纤的一端垂直放置其上，仔细观察不同颜色的光在光纤中传播的现象。
②将光纤弯曲成不同的角度（可以弯成环状），观察光在光纤中的传播，并与①进行比较。
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（3）实验现象：
① 将红色透明纸蒙在手电筒的玻璃上时，在光纤的另一端看到红光；将绿色透明纸蒙在手电筒的玻璃上时，在光纤的另一端看到绿光……
②将光纤弯曲成不同的角度，甚至成环状，仍能在光纤的另一端看见与①中相同的现象。
（4）实验结论：
不同颜色的光都能沿着光纤传播，不管光纤怎样弯曲，从一端射入的光都会从另一端射出。
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二、现代电信网络
1.师生互动：初识现代电信网络构成及通信环节
（1）场景模拟：某个同学生病了，老师要通知家长来，把学生带回去看病，这个过程需要三个信息传递过程，首先老师要用手机电话通知家长，孩子生病了；其次家长来之后，在门口告电话知老师，家长到了；老师该如何通知学生到门口和家长集合呢？
（2）问题：找两组4名同学表演。
①一组两名同学，一名同学直接喊名字告知，用时10s。
②另一组两名同学手拿手机，一名同学拨号、连接、告知，用时25s。
为什么用手机利用电磁波传递信息反而更费时呢？所传递信息是如何传递的呢？
所传递信号必须经过很多有线、无线网络构成的现代电信网络送达。
（3）阅读并图析课本P189图20—14“电话网络示意图”。
分析图中有哪些通信方式，利用到了那些电磁波？
示例：光线通信，光信号。
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、
2.卫星通信：
（1）卫星把地面站送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站。
（2）通信卫星大多相对地球“静止”——同步卫星。
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、
3.微波通信：微波通信每隔几十千米建一座接力站，接收并放大信号，继续传送。
这是因为：微波是沿直线传播的，而地球表面有一定的弧度，在实现远距离微波通信时，要每隔50公里左右设一微波站。发射台发出信号后，经中间的微波站接收并放大信号后，再转发到下一微波站，就像接力赛跑一样，所以微波通信又称微波接力通信。
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、
4.移动通信：移动电话用微波信号与电话网络联系。移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的，这样的布局大大增加了无线电覆盖的有效面积，减少了专接信息的基地台数量。因而移动电话也被称为“蜂窝电话”。
蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式,在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来,进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性,并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。
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、
5. 查阅资料：了解手机改进历程中的典型案例，体会通信技术的进步对社会发展的影响，与同学们讨论交流你的看法。
6.阅读课本：P190“学科综合”部分，了解第五代移动通信技术。观看视频：
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三、互联网
1.因特网：的英文名称是Int ernet，又称互联网。它将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传输 。
计算机信号
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2.观看视频：了解互联网的发展及未来预期
3.信息时代的便利：
（1）因特网使信息在全球范围内得到了高速共享。
（2）因特网为我们提供了崭新的学习方式——网络学校。
（3）网上医院使异地的病人得到国内外高水平名医的诊治。
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4.拓展讨论
（1）会有宇宙网吗？
如果太空旅行变得非常普遍的话，互联网可能会向太空发展。但是，这样的通信太慢了：假设在地球与火星之间通信，请算一算无线电波从地球传到火星再返回地球，需要多少分钟。我们能发明一种比光跑得更快的波吗？
5.阅读课本：P191“学科综合”部分，了解北斗导航；并查阅资料，了解“5G+北斗”的卓越功能，完成一篇关于信息技术的应用将给人们生产生活带来怎样变化的科学猜想报告。
（2）以后的人们是否还需要书籍呢？
与同学一起，交流讨论、描绘信息时代的社会和文化。
课堂小结
电磁波
信息技术
微波
卫星通信
微波通信
移动通信
光波
光纤
计算机信号
互联网
我们一起来闯关
1．古时候，北斗七星是人们用来辨别方向的重要指针。今天，我国自主研发的北斗系统，已成为全球导航领域的璀璨明星。如题图所示，北斗系统服务全世界，它传递信息是利用（ ）
A．电磁波 B．超声波 C．次声波 D．光纤
2．下列关于电磁波和信息技术说法正确的是（ ）
A．电磁波的传播需要介质
B．电磁波只能传递信息不能传递能量
C．光纤通信的原理是光在光导纤维中多次反射
D．5G比4G传递信息更快是因为5G使用的电磁波波速更快
A
C
我们一起来闯关
3．手机是利用微波进行通信的，当手机使用下列哪个功能时，手机与一定是电信运营商的基地台进行着微波通信（ ）
A.手机用GPS导航
B.手机用WIFI上网
C.手机用数据流量包上网
D.用蓝牙传文件
C
我们一起来闯关
4．现在许多长途电话是以地球同步卫星做中继站的，如图所示。打这种长途电话时，会感到对方的反应有些延迟。造成这种延迟的原因之一是无线电波在射向卫星和从卫星返回时需要一定的时间。假设某人造卫星与地球的距离是36000km，则延迟的时间约为（ ）
A．0.12s B．0.24s C．2.4s D．0.012s
B
我们一起来闯关
5．我国能前往月球背面采集样品，是因为有“鹊桥”中继卫星为探月任务提供了强有力的通信支持。如下图所示，请你为“鹊桥”选址，将其位置选定在 （选填“A”“B”或“C”）点，可以实现地面指挥中心与月球背面的通信中转。
6.光导纤维由内芯和外套组成（如图甲）。若光在内芯中传播速度为真空中传播速度的三分之二，那么光信号在光导纤维内芯中沿直线传播10km,需要 s。互联网的光纤通信是利用光在光导纤维中多次反射来传输信息，如图乙所示，当一束光与水平方向成45°角射到一段水平放置的长为0.95mm、内径为50μm的直光导纤维的边缘，光束在此光导纤维内部（两端的边缘除外）反射了 次。
C
5×10-5
18
