人教版九年级物理 21.4越来越宽的信息之路 教案

21.4越来越宽的信息之路
教学目标：
1．知识与技能：
①常识性了解卫星通信、光纤通信、网络通信。
②通过教学使学生了解：为什么要用微波通信？如何实现微波通信？了解微波性质接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射的特性，了解微波传播过程中的一些缺点以及这些缺陷如何通过卫星通信来弥补。
③了解光纤通信的原理和优点。
④了解网络通信的发展过程和优点，掌握发电子邮件的方法。
2．过程和方法：
通过师生共同交流来探讨现代信息的变化，用大量多媒体图片、影视画面使学生了解卫星通信、光纤通信、网络通信的特点和粗略的原理。
3．情感态度和价值观：
通过学习现代通信知识，了解科技给人类带来的便利，提高学科学的兴趣。
教学重、难点：
卫星通信、光纤通信、网络通信的优点和原理。
教学媒体运用：
课前发动学生查找有关资料包括一些多媒体的信息，来激发学生们的学习兴趣。引课通过多媒体播放一场足球比赛片段，学生观看视频，同时思考老师提出的问题。创设情景，学生学习兴致高涨。在学到为什么用卫星来做微波中继站、而致少要用三颗卫星，光纤通信的原理和互联网发电子邮件的过程采用了Flah动画把微观、抽象的通信过程变成形象、直观、生动的动画描述出来，帮助学生较好的理解相关知识，同时也突破了教学难点和重点内容。顺利地完成了教学内容。
教学过程：
一、新课导入：
通过多媒体播放一场足球比赛片段。
教师引出新课：刚才我们欣赏的足球比赛片段，是我从卫视频道节目中截取的。现在电视台正在热播的欧锦赛和奥运圣火传递节目也都是由卫星转播来的。为什么要用卫星来转播电视节目呢？除了卫星通信外，还有没有其他的通信方式呢？这节课我们就来学习本章的最后一节《越来越宽的信息之路》。
学生回答：卫星传递信息多；卫星传递的信息量大；卫星传递时间快
二、利用上节课的知识做铺垫，引出新知识
现在随着科技的进步，传输信息的途径也越多，像报纸、电视、收音机、电脑等都能传输信息，但它们在相同时间内传输的信息量是否相同呢？以无线电广播和电视广播为例，在相同时间内谁传输的信息更多一些呢？
学生回答：不一定相同，电视广播传输的信息更多一些。无线电广播只能传递声音信号，电视不仅能传递声音信号，而且也能传递图像信号。
教师引进新知识：
为什么电视广播要比无线电广播能传输更多的信息呢？这是因为它们用来传输电信号的电磁波（也叫载波）的频率不同。这是我们上节课学过的知识，在无线电广播和电视广播中，电信号不能直接发射到空中，（不能），需要把它们加载到高频电磁波上，再通过天线发射到空中。无线电广播一般是用长波、中波和短波做载波，电视广播是用微波作为载波。因为微波的波长短，频率高，所以在相同时间内才能传输更多的信息。
现代理论表明：作为载体的无线电波，频率越高，在相同时间内传输的信息就越多。因为微波的频率高，用它作为载波能传递更多的信息，所以现在微波通信使用很广泛。
下面请同学们看书上微波通信部分，并思考下列几个问题：
1．微波的波长、频率在什么范围内？
2．微波通信有什么优点？
3．在微波通信中，为什么要建立微波中继站，它起到什么作用？
4．微波通信有什么缺点？
1．微波通信
学生回答：微波的波长在10米-1毫米之间，频率在30MHz-3×105MHz之间。
学生回答：频率高，传递的信息多，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。可见它能传递的信息量是很大的。
学生回答：因为微波的性质接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。
学生可能回答：中继站的作用是使微波沿地球表面绕射。
教师引导：同学们大致说出了中继站的作用，谁能更详细说一下它的作用？
卫星中继站能把上一站传来的微波信号经过处理后，再发射到下一站去。就像接力赛跑一样，一站传一站，经过很多中继站就可以把信号传递到远方。
下面我们通过这个课件来说明一下中继站的作用。
演示课件：在A地发射微波，我要在B地接收到微波，能不能接收到？（因为微波不能沿地球表面绕射，在B地接收不到微波）为了接收到微波，我在地面上每隔50km建立微波中继站，把信号接收过来，经过处理后，再传到下一站去，在B地接收到微波。
由于微波通信传输的信息量大，所以各种电信业务的传输，如电话、电报、数据、传真、以及彩色电视机都可以通过微波电路传输。同学们看图片，这是微波中继站，因为微波大致沿直线传播容易被山岳和高楼所阻隔，所以微波中继站都建在很高的地方。
现在我们知道了微波通信的特点传输特点，请同学们想一想：微波通信有什么缺点呢？
学生答：长距离通信需要建立很多中继站，麻烦。
学生答：遇到雪山、大洋过不去。
受地理位置的限制，例如我要在中国和美国之间建立一条微波通信线路，途中要经过大西洋，没法把中继站建在水面上，该怎么办呢？
学生回答：把中继站设在空上，利用通信卫星（或人造地球卫星）做中继站来完成微波的转发任务。
对，我们可以利用通信卫星作为空中的中继站，来完成微波的转发，这就是卫星通信。
2．卫星通信
(1)讲授
谈到卫星通信，你觉得给它你带来得最大好处是什么？电视频道多了，能收看到的节目多了，能够及时地知道到在世界各地发生的事情了。那么通信卫星是怎样完成电视节目的转播任务的呢？我们以一场足球赛的实况转播为例，电视转播车在比赛现场将比赛实况摄下后，一般以微波通信的方式送给电视台，电视台经过编辑处理后，通过无线电塔将电信号发射给太空中通信卫星，通信卫星接收电信号，经过放大变频后，再向地面发送，通过电视台进行播放，我们在电视机前就可以看到球赛的实况。
卫星通信是是怎样完成微波的转发的呢？这是一个微波通信系统的简单示意图。
(2)出示卫星通信过程动画：
地面站把电信号通过无线电塔发射给太空中的通信卫星，通信卫星接收到电信号，经过放大变频后，再发送到另一个或几个地面站，由地面上的巨大的碟形天线接收电信号。
现在的卫星通信大多是同步卫星通信。通信卫星在赤道上空35786km的圆形轨道上，它绕地球一周的时间恰好与地球自转一周的时间相同，也是24小时（严格说是23小时56分4秒），所以从地球上看，它好象悬挂在空中静止不动，所以叫做地球同步卫星。
由于通信卫星离地面的距离远，它能把地面发送过来的电信号转发到很远的地方，所以在位于赤道平面的轨道上，放置三颗同步卫星就可以实现全球通信。
现在我们了解了卫星通信方式，同学们能不能说一说，卫星通信给我们带来的最大好处是什么？
学生回答：获得的信息量大了；电视频道多了；能收看到的节目多了；能够及时地知道到在世界各地发生的事情了。
卫星通信和微波通信相比，有哪些优点呢？
传输信息远、传播范围大，不受地形的限制，抗干扰能力强、比微波通信传输容量大。
正因为卫星通信有这么多的优点，所以目前世界上三分之二以上的国际电话、电报业务、和洲际电视广播都由卫星通信来承担。
（卫星通信有没有缺点呢？卫星离地面的高度是36000km，你们算一下，微波从地面传到卫星上再反射回地面需要多长时间？微波的传播速度和光的传播速度相同。是3×108m/s。0.24s，这是微波发射再返回原地的时间，如果进行的是两地间的通信，需要的时间会更长。所以使用卫星通信时会出现信号延迟的现象。不同台播放同一个电视节目不同步。这是使用卫星通信的一个缺陷。）
以上我们了解了微波通信和卫星通信，除了这两种通信方式外，还有没有其他的通信方式呢？
3．光纤通信
光纤通信是用光来做载波。我们知道，电磁波的传播速度等于光速，实际上光也是一种电磁波，并且光的频率比微波的频率更高，如果用光来通信，那么传输的信息量会更多。
（光纤通信中所用的光是激光，而不是普通光，普通光夹杂了许多不同频率的光，方向性差，如果用普通光做载波，就象收音机同时接收到了许多频率的节目一样，各种声音重叠在一起，叫人无法分辨。而激光的频率单一、方向性好、亮度高等特点，正好弥补了普通光源的缺陷。）
那么应该用什么样的光来做载波呢？用激光 为什么？
普通光夹杂了许多不同频率的光，方向性差，如果用普通光做载波，就象收音机同时接收到了许多频率的节目一样，各种声音重叠在一起，叫人无法分辨。而激光的频率单一、方向性好、亮度高等特点，正好弥补了普通光源的缺陷。）
从激光器发明后，人们就开始尝试用激光作载波来传递信息，但激光在空气中传播时容易受气候条件的影响，于是人们就想能不能让激光在特殊的管道里传播呢？直到1966年华裔科学家高锟发明了光导纤维后，用激光通信才成为现实。
用光纤灯具演示实验，让学生观察现象。
提问：细丝是什么？光导纤维
在光导纤维末端看到光点，说明什么？
说明光沿着细丝传播过来。
在上学期学过，光在均匀介质中沿直线传播。光导纤维是弯的，光怎样为什么能传过来呢？
下面同学们看一段影视图象，从中你会获得很多信息：
提问两个问题：
（1）为什么光能在弯曲的光导纤维中传播呢？利用了光的全反射。
简单介绍一下光的全反射，光从玻璃斜射入空气中时，要发生折射现象，折射光线向哪个方向偏折？向界面偏折。当入射角逐渐增大时，折射角怎么变化？当入射角再增大时出现这种现象，同学们猜想，当入射角增大到某个程度时，看不到折射光线，光线全部反射回玻璃中，我们把这种现象叫做光的全反射。光导纤维就是利用这个现象制成的。
（2）谁能简单说一下光纤通信的过程？
光纤通信是利用电光变换技术，在信息发送端把电信号转变为光信号，让光信号在光导纤维中传播，在信息接收端，再把光信号转变为电信号。从而实现信息的传递。
光纤通信传输的信息量非常大，一对光纤，从理论上讲，可以开通1亿路电话，再加上通信中光沿管道传播，不容易受到外界的干扰、保密性好的特点，正在被应用的越来越广泛。目前世界上最长的光缆干线是，我国的光纤通信发展也很快，在许多大城市都敷设了光缆。请同学们课后看看书后的阅读材料，了解我国光缆通信的发展。
昨天我从经过我们家附近的网吧经过，看见它网吧牌子上写着，10M光纤接入，说明电脑网络是通过光纤传递来传输信息的。把计算机连在一起，互相传递信息，就形成了网络通信。
4．网络通信
我们经常使用微机，利用计算机网络，你都能做哪些事情？
看新闻、听音乐、玩游戏、查阅资料、聊天、发电子邮件。
网上聊天是一种比较常见的网络通信方式，在网上你不管是你熟悉还是不熟悉得人，你都可以和他聊天。还有另外一种网络通信形式是发电子邮件。
我们班都谁会发电子邮件？假如说我要把要一份文件作为电子邮件发送出去，我需要做好哪些准备工作？
首先在网上申请一个电子信箱，给信箱起一个名字并设定密码。还要知道对方的信箱的名字。然后才可以发送。
我的信箱的地址是cyjx·163.com，谁能说明这是什么意思？
Cyjxhy是你的帐号，163.com是你的服务器的名字，也就是说我在www.163.com这个网上申请的信箱。
有的电子信箱的地址上还有.cn，谁知道是什么意思？表示这个服务器是在中国注册的。
谁能说说具体怎样发电子邮件呢？
上网——打开信箱——装上要邮的东西——发送出去
假如说现在老师把这个文件发送到我的信箱里，我回家看去，谁愿意用你的电子邮箱帮老师发送邮件呢？我们看一下他是怎样发送邮件的。
我们看到，其实发电子邮件很简单。
你觉得电脑网络给我们带来的益处有哪些？
信息共享、网络通信、获取信息、有更多的娱乐游戏。
目前最频繁的网络通信的形式是电子邮件。
现在最大的计算机网络是是什么网？什么是因特网？它有什么作用？谁能给大伙介绍一下？
通过本节课的学习，我们了解了四种通信形式，知道了这几种通信方式的特点，优点及不足。下面同学们看看书，归拢一下这节课所学的知识。有不太清楚的地方可以提出来？
教学反思：
本节课通过精心创设问题情境，调动学生积极地发现问题、提出问题、分析问题和解决问题，突出了“以学生发展为本”的新课程理念。
本课采用多媒体课件辅助教学，吸引了学生的学习兴趣，为学生的学习与发展提供丰富多彩的教育环境和有力工具。
通过本节课的教学，达到了预期目标。学生了解了科学为人类带来的便利，更会关注科学的发展，增强了用科学服务于人类的使命感和责任感受。
本课也有遗憾之处，受课堂教学时间限制，对开放教学有一定的制约。如果有一些实物展示给学生，或能到实际现场中观察等是最好的。