(共43张PPT)
跨学科：电磁波与信息技术
第三节
第二十章 电磁波与信息时代
（沪科版）九年级
全
01
课标解读
02
学习目标
03
激趣导入
04
新知探究
05
拓展延伸
06
实验探究
07
归纳总结
11
作业布置
10
课堂小结
09
练习与应用
08
想一想
课标解读
1. 知识融合：以电磁波的产生、传播等物理本质为核心，衔接信息技术里5G、光纤通信等应用，关联卫星轨道等地理相关知识。
2. 素养培养：借北斗、天链系统等案例增强科技自信；结合生活中的通信设备教学，落实从生活到物理、再到社会的理念。
学习目标
1.能从跨学科视角了解电磁波与信息技术的关联，能了解光纤通信、现代电信网络、互联网等及其与生产生活的关联；
2.能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响；
3.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，能体会信息技术给人类生产生活方式带来的影响。
激趣导入
1888年，赫兹用实验首次证实了电磁波的存在；短短20年后，马可尼利用电磁波实现了跨洋无线电通信；
如今，5G、卫星互联网、物联网让信息传递速度突破极限！电磁波彻底改变了人类的沟通方式。本节我们将学习我们身边的几种典型的通信技术。
新知探究
一、光纤通信
1.光纤：光纤是光导纤维的简称， 是由玻璃或塑料等材料制成的纤维。光纤是利用光波（即可见光）传播信号的，是信息社会传送各种信息的主要工具。
细如发丝的光纤
新知探究
2.光纤传送信息的容量大
一根光纤能同时传输相当于10 000根电线所传输的信息量。随着科学技术的发展, 光纤能传送的信息容量还会更大。
拓展延伸
1966 年，33 岁的华裔科学家高锟提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。高锟因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维。
高锟（1933-2018）
光导纤维
高锟与光导纤维
实验探究
3.观察光在光纤中的传播
迷
你
实
验
室
（1）实验器材
彩色透明纸、手电筒、一束光纤
（2）实验步骤
①先将彩色透明纸蒙在手电筒的玻璃上，再将一束光纤的一端垂直放置其上。观察不同颜色的光在光纤中传播的现象。
②把光纤弯曲成不同的角度，甚至成环状，重复上面的实验步骤。
③观察光在弯曲光纤中传播的现象，跟同学们一起讨论为什么会出现这些现象。
实验探究
（3）实验视频
实验探究
归纳总结
（4）结论：不同颜色的光都能沿着光纤传播，不管光纤怎样弯曲，从它的一端射入的光都会顺着它传播，再从它的另一端射出。
新知探究
4.光在光导纤维中的传播原理
光在光导纤维中的传播原理是光的全反射。光纤很细，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全
内芯
外套
光发生多次全反射
反射，因此光能从光导纤维的一端射入，从另一端射出，这样信息传到了远方。
新知探究
5.光纤通信的优点
①传输容量大：单根光纤可同时传输数百万路电话或数千路电视信号。
②传输距离远：信号衰减极弱，无中继传输距离可达数十公里，减少设备成本。
③抗电磁干扰能力强：光纤不导电、不辐射电磁波，不受雷电、工业干扰，信号稳定。
④保密性好：光信号在光纤内传播，不易泄露，难以窃听。
新知探究
6.光纤通信网络：由于光纤传输信号容量及抗干扰能力的优异特性，现已成为互联网地面信号传输的主要媒介，由其组建的网络又称为光纤通信网络。
通过光纤传送的若干电视频道信号
拓展延伸
光导纤维的应用：光纤通信、医学上的内窥镜。
如果把光导纤维聚集成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端。
内窥镜
新知探究
二、现代电信网络
人们经常使用电话，其实，要打通一个电话可没想象中那么简单。电话系统由许多有线、无线网络构成。
新知探究
数据终端
电话
微波中
继站
微波中
继站
数据终端
传真机
传真机
长途
电信局
无线寻呼
微波中
继站
寻呼通信
中继站
海底光缆
海底光缆
地面
站A
地面
站B
电话
长途
电信局
卫星
电话网络示意图
新知探究
1.卫星通信
（1）卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。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。
卫星
地面站
地面站
新知探究
（2）卫星通信的优缺点
①卫星通信的优点
覆盖范围广：可跨越海洋、沙漠等网络盲区，实现全球覆盖。
通信距离远：单颗卫星即可连接数千公里外的终端，无需大量地面中继站。
部署灵活：适用于应急通信、偏远地区通信，快速组网。
容量较大：现代卫星可支持语音、数据、视频等多业务并发传输。
新知探究
②卫星通信的缺点
时延较高：信号往返卫星需0.25秒左右，实时性差。
受环境影响大：暴雨、暴雪等天气会干扰信号，导致通信质量下降。
成本高昂：卫星制造、发射及地面设备投入大，使用费用较高。
轨道资源有限：地球同步轨道容量稀缺，存在频率干扰风险。
新知探究
2.微波通信
发射
接收
（1）微波通信像接力赛，每隔几十千米修建一座接力站，接收并放大信号，继续传送。这就像接力赛跑一样，一棒传一棒，可以把信息传递到远方。
新知探究
（2）微波通信的优点和缺点
①优点：频率高，传播信息的容量大；质量好，可传送很远的距离；大致沿直线传播，受大气干扰小，收到的信号强且稳定。
②缺点：需要大量的中继站进行信号处理，受地形限制较大。
新知探究
3.移动通信
（1）移动电话用微波信号与电话网络联系，既是无线电发射台又是无线电接收台。
新知探究
移动通信的基地台是参考蜂窝的构造布局的，大大增加了无线电覆盖的有效面积，因此移动电话也被称为“蜂窝电话”。
移动通信的基站
蜂窝
拓展延伸
视频：第五代移动通信技术
学 科 综 合
想一想
你知道国际电信联盟（ITU）定义了 5G 的八大关键性能指标是什么？
其中高速率、低时延、大连接成为 5G 最突出的特征，用户体验速率达 1 Gbps，时延低至 1 ms，用户连接能力达每平方千米百万连接，另外还有移动性，频谱效率，流量密度，能量效率等性能都大大提高。
5G 移动通信概念图
新知探究
三、互联网
1. 互联网
（1）互联网将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。
（2）互联网使信息在全球范围内得到了高速共享。
想一想
阅读课文并根据自己对互联网的认识说一说互联网有哪些应用？
新知探究
2. 互联网的应用
（1）获取信息与传播
人们通过计算机，进入互联网这个信息高速公路，足不出户就可获得世界各地的各种信息，也可通过社交软件、自媒体分享内容。
新知探究
（2）沟通与社交
即时通讯（微信、QQ）、视频通话（Zoom、腾讯会议）、社交网络（微博、抖音），实现跨时空人际、群体互动。网络让我们即使远隔千山万水，也仿佛近在咫尺。
新知探究
（3）教育与学习
互联网为我们提供了崭新的学习方式— 网络学校。互联网让图书馆和实验室都能“进入”你的家里，随时随地打开计算机，你就可开始学习。
在线课程（网易云课堂、Coursera）、远程教育、题库工具、虚拟实验室，打破教育时空限制。
新知探究
（4）网上医院
网上医院使医生与患者能通过互联网及时传递信息，患者无需和医生面对面，就能获得专业咨询和诊断。
新知探究
（5） 生活服务
在线购物（淘宝、京东）、外卖点餐（美团、饿了么）、出行预订（滴滴、携程）、政务办理（电子税务局、政务APP），简化日常事务。
（6）娱乐与休闲：流媒体（腾讯视频、Netflix）、网络游戏、在线音乐、直播互动，丰富精神生活。
新知探究
（7）工作与生产
远程办公（钉钉、飞书）、云存储（百度网盘、阿里云）、在线协作（石墨文档、腾讯文档）、企业数字化管理（ERP系统），提升工作效率。
（8）金融与商务：网上银行、移动支付（支付宝、微信支付）、数字货币、跨境电商、在线投融资，革新金融交易模式。
拓展延伸
学 科 综 合
跨越千年：从烽火台到“5G + 北斗”导航
烽火传递信息
卫星导航示意图
阅读课文了解从烽火台到 “5G + 北斗”导航的内容。
视频：5G+北斗导航
拓展延伸
练习与应用
1．关于电磁波和现代通信，下列说法错误的是（ ）
A．光纤通信具有传输信息量大、抗干扰能力强、损耗小等优点
B．微波、超声波、无线电波都属于电磁波
C．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站进行通信的
D．卫星通信、光纤通信都可以用来传递信息
B
练习与应用
2．2024年春运期间，我国自主生产的C919飞机首次投入春运，深受国人的喜爱。此飞机在空中飞行时，跟地面上联系用的是（ ）
A．光纤通信
B．超声波
C．广播和电视
D．电磁波
D
练习与应用
3.光纤通信是利用________从光导纤维的一端射入，在内壁上多次_____ ，从另一端射出来传递信息的；它传播信息的速度_____ （选填“大于”“小于”或“等于”）3×108 m/s。
激光
反射
小于
课堂小结
跨学科：电磁波与信息技术
光纤通信
光纤是由玻璃或塑料等材料制成的纤维
传播原理：光的全反射
光纤通信的优点
现代电信网络
卫星通信
微波通信
移动通信
互联网
互联网的应用
互联网将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传送计算机信号。
作业布置
1.完成课后巩固练习。
2. 查询资料，了解量子计算机的相关信息，写出你对量子计算机未来发展的畅想，与同学们交流。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine
