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第十七章 电磁波与现代通信
17.3 现代通信
(苏科2024版)九年级
下
01
教学目标
02
新知导入
03
新知讲解
05
典例分析
06
课堂练习
04
课堂小结
(苏科2024版)九年级
上
PART 1 教学目标
(苏科2024版)九年级
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01
教学目标
1.知道卫星通信是通过微波传递信息。
2.知道光纤通信是利用光波在光导纤维中传递信息。
3.了解互联网在信息传递中的作用和地位。
PART 2 新知导入
(苏科2024版)九年级
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02
新知导入
麦克斯韦
赫兹
自麦克斯韦建立电磁场理论和赫兹用实验验证了电磁波的存在后,无线通信技术迅速发展起来,无线电报、无线电话、无线广播、无线电视等相继问世.
20世纪下半叶以来,随着卫星通信、移动通信、光纤通信、数据通信等通信技术的发展,人类社会进入了现代通信时代。
PART 3 新知讲解
(苏科2024版)九年级
上
03
新知讲解
一、卫星通信
1、卫星通信
卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站的无线通信方式,通常采用微波传递信息。
2、卫星通信系统的组成
卫星通信系统是由空间端、地面端和用户端三大部分组成的。
03
新知讲解
卫星通信的工作原理为:从地面站主站发出载有信号的电磁波,被通信卫星接收并处理后,再由卫星发送到地面站小站,从而实现远距离通信。
03
新知讲解
3、地球同步卫星
在地球赤道平面内距地球表面约35800km的轨道上运动,它绕地球一周的时间与地球自转的周期相同,约为24h。从地面上看去,它似乎总是静止在赤道上空。
一般来说,三颗在赤道上空均匀分布的地球同步卫星组成的通信系统发出的电磁波就几乎可以覆盖整个地球。
03
新知讲解
优点:覆盖面大、通信距离长、不受地理环境限制。
4.卫星通信的优缺点
缺点:造价较高、有信号延迟、受天气影响影响。
03
新知讲解
5.卫星通信的应用
卫星通信不仅在全球性的电话、电视广播中成为重要的信息传输方式,而且在全球定位、导航等方面发挥着重要作用。
03
新知讲解
二、光纤通信
1. 光导纤维与光缆
光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式。
20世纪30年代,一个制玻璃的工人偶然发现,光能沿着长长的玻璃棒传输。于是,科学家们开始试验用拉得很细的玻璃丝来做激光的传输线并获得了成功。
人们把那些能够传输光信号的极其纤细的材料称为光导纤维,简称光纤;由多根光纤制成的光信号传输线称为光缆,如图所示。
03
新知讲解
2、光在光导纤维中的传播
光纤传输光信号的原理
光纤传输光信号的原理:光沿直线进入光纤的A端,经多次反射(光的全反射)后从光纤的B端射出。
03
新知讲解
3、光纤通信的特点
光纤通信时,首先利用光电转换技术,把电信号转化为光信号,在光导纤维中传播,到接收端时,再把光信号转化为电信号,实现信息传递。
特点:容量大;不导电,不受外界电磁场影响;通信质量比其他有线通信高。
03
新知讲解
三、不断发展的现代通信
1. 移动通信技术的发展历程
在世界移动通信技术的变革中,我国坚持走自主创新道路,以创新驱动发展,从第一代移动通信技术(1G)至第五代移动通信技术(5G),先后经历了“1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G领先”的发展历程。
如今,我国是全球5G通信标准制定的核心成员,拥有的5G标准必要专利数量全球最多,建成并开通的5G基站总量也居世界之首。
03
新知讲解
5G网络能与先进传感、人工智能等技术有机融合,为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清视频等服务,让用户获得身临其境的体验,解决人与物、物与物通信的问题,满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用的需要。
5G正在渗透到各个行业和领域,成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键技术。
2. 5G网络及其应用
5G的应用
03
新知讲解
“墨子号”在轨示意
2022年5月6日,以中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟为核心的研究团队,利用“墨子号”首次实现地球上相距1200 km的两个地面站间的量子态远程传输。这为构建全球化量子信息处理和量子通信网络奠定了重要基础。
PART 4 课堂小结
(苏科2024版)九年级
上
04
课堂小结
卫星
通信
光纤
通信
①卫星通信:是利用人造地球卫星作为中继站的无线通信方式。
②组成:空间端、地面端用户端。
③同步卫星:绕地球一周的时间与地球自转的周期相同,约24h。
④优点:覆盖面大、通信距离长、不受地理环境限制。
⑤应用:电话、电视广播、全球定位、导航。
①光纤:把那些能够传输光信号的极其纤细的材料称为光纤。
②传输原理:光波进入光纤后,经多次全反射从另一端射出。
③工作方式:利用电光转换技术把电信号转变为光信号,
并通过光纤传递到接收端,然后把光信号转变成电信号。
③优点:通信容量极大、不受外界地磁场的干扰、
光纤不怕潮湿、耐腐蚀、能量损耗低。
①移动通信的发展历程。
②5G网络用途:提供超高清视频服务; 解决人与物、物与物通信问题;满足移动医院、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用的需要。
现代通信
移动
通信
PART 5 典例分析
05
典例分析
例1.卫星通信的中继站是( )
A.地球同步卫星 B.月球
C.广播电台 D.电视台
A
【答案】A
【详解】A.现在,人类可发射人造卫星,用通信卫星作微波中继站,实现了卫星通讯梦想;通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星,在地球周围均匀地配置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,故A符合题意;
B.由于月球离我们太远,不但传输信号延迟时间太长,信号衰减也较严重,失真厉害,故中继站不是月球,故B不符合题意;
CD.通讯信号,大致沿直线传播,不能沿地球表面绕射,故中继站不是广播电台,电视台,故CD不符合题意.
05
典例分析
例2.现代卫星通信能实时将世界各地的新闻传递到我们的眼前,关于卫星通信下列说法正确的是( )
A.它是用超声波传递信息的 B.它是用次声波传递信息的
C.它是用激光传递信息的 D.它是用微波传递信息的
D
【答案】D
【详解】AB、卫星通信需要在太空中传递信息,而超声波和次声波均不能在真空中传播,所以不能应用于卫星通信,故AB错误;
C. 光纤通信是利用激光来传递信息的,激光不能应用于卫星通信,故C错误;
D. 通信卫星是微波通信的中继站,所以卫星通信是利用微波来传递信息的,故D正确.
故选D.
05
典例分析
例3.光纤通信传输信息的载体是( )
A.电流 B.超声波 C.无线电波 D.光波
D
【答案】D
【分析】利用光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式,由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点,所以光纤通信中的光波主要是激光,所以又叫做激光-光纤通信.
【详解】光纤通信主要是利用激光在光导纤维中传输信息的通信方式,激光是一种光波.
故选D.
05
典例分析
例4.2009年诺贝尔物理奖授予中国香港科学家高琨和两名美国科学家。高琨因“在光学通信领域中光的传输的开创性成就”而获奖,被称为“光纤之父”。光纤通信实际上是激光信号在光纤里________(选填“直线”、“反射”或“折射”)传播的。GPS无线通信是通过________实现信息传递的(选填“超声波”、“次声波”或“电磁波”)。
反射
电磁波
【答案】 反射 电磁波
【详解】[1]光纤通信是利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入,经内壁多次反射,从另一端射出,这样就把它携带的信息传递到了远方。
[2]广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的,GPS无线通信是通过电磁波实现信息传递的。
05
典例分析
例5.第六代移动通信技术也被称为6G,主要促进的就是物联网的发展,6G仍在开发阶段。6G的传输能力可比5G提升100倍,1秒下载10部高清视频成为可能。下列说法正确的是( )
A.6G手机间是利用超声波传输信号
B.6G手机间发短信是利用电磁波传输信号
C.6G手机内的芯片材料都是超导体
D.6G手机通话是用电磁波传递的模拟信号
B
05
典例分析
【答案】B
【详解】AB.超声波不能在真空中传播,6G手机间是利用电磁波传输信号,故A错误,B正确;
C.半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,6G手机内的芯片材料都是半导体,故C错误;
D.6G手机通话是用电磁波传递的数字信号,故D错误。
故选B。
05
典例分析
例6.下列关于信息的传递说法正确的是( )
A.在赤道上空,用三颗互成120度角的同步卫星就可实现全球通信
B.电磁波不能在真空中传播
C.车载GPS导航系统是利用超声波进行定位和导航的
D.光纤通信只能传播图像信息,不能传播声音信息
A
05
典例分析
【答案】A
【详解】A.用通信卫星做微波通信的中继站,在赤道上空周围,用三颗互成120度角的同步卫星就可实现全球通信,故A符合题意;
B.电磁波能在真空中传播,故B不符合题意;
C.车载GPS导航系统是利用电磁波进行定位和导航的,故C不符合题意;
D.光纤通信既能传播图像信息,也能传播声音信息,故D不符合题意。
故选A。
PART 6 课堂练习
(苏科2024版)九年级
上
06
课堂练习
1.现在的卫星通信,大多采用相对地球“静止”的同步卫星作中继站,是需要 颗同步卫星就可以实现全球通信,卫星与地面之间的通信是通过 实现的。
电磁波
3
06
课堂练习
2.北斗卫星导航系统是中国自主建设、独立运行的卫星导航系统,始终秉持和践行“中国的北斗,世界的北斗,一流的北斗”的发展理念,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。卫星导航在传递信息过程中主要依靠的是( )
A.超声波 B.次声波 C.电磁波 D.光导纤维
C
06
课堂练习
3、光导纤维是由下列哪种材料制成的 ( )
A.金属 B.橡胶
C.陶瓷 D.玻璃
D
06
课堂练习
4、有关电磁波,下列说法正确的是( )
A.卫星通信、移动通信都是利用电磁波来传递信息的
B.“北斗”卫星导航是利用超声波进行定位和导航的
C.声波和电磁波都需要介质才能传播
D.电磁波的频率越高,在空气中的传播速度就越大
A
06
课堂练习
5.“互联网+光纤”时代的来临,人们的工作和生活效率得到进一步提高。则光纤的主要用途是( )
A.装饰 B.照明
C.通信 D.输电
C
06
课堂练习
6.信息传递及时的发展使人们冲破了时空的阻隔,下列关于信息传递的说法错误的是( )
A.光纤通信是利用光从光导纤维中的一段射入,在内壁多次反射后从另一端射出,从而把它携带的信息传到远方
B.同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同
C.电磁波的传播可以不需要介质
D.微波是一种电磁波,它不能用于传递信息,只能用于微波炉中加热食物
D
06
课堂练习
7.信鸽能从2000km以外的地方准确地飞回“家中”,研究表明,原来信鸽是利用 (选填“地磁场”或“电磁波”)来导航的。光纤是信息传递的一种重要工具,光可以从任意弯曲的光纤一端传向另一端,似乎光在其中能随意“转弯”,其实这是光在光纤内壁多次 (选填“反射”或“折射”)而实现的。光纤利用激光传递信息,大幅提高了信息传输量,是因为激光具有较高的 (选填“速度”或“频率”)。
地磁场
反射
频率
06
课堂练习
8.光纤通信主要利用波长很____(选填“短”或“长”)的激光传输信息。如图所示,激光从光纤一端射入,在内壁上多次____ ,从另一端射出,把信息传到远方,无线电广播的音频信号在发射出去之前,必须加载到频率更____ (选填“高”或“低”)的电流信号上。
高
短
反射
06
课堂练习
9.我国探月工程四期“鹊桥二号”中继星成功发射,它通过_______实现地球与月球背面的信息传递。如图所示,“鹊桥二号”在________(选填“A”或“B”)点时,可以实现月球背面与地面的通信中转。
电磁波
B
06
课堂练习
10.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
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine
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