21.4 越来越宽的信息之路 教案 2021-2022学年人教版九年级物理

第4节　越来越宽的信息之路
【教学目标】
1.了解卫星通信、光纤通信、网络通信。
2.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陷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。
【教学重难点】
1.重点:卫星通信、光纤通信、网络通信的优点和原理。
2.难点:卫星通信、光纤通信、网络通信的优点和原理。
【课前准备】
教师:多媒体课件、大塑料瓶、带灯泡的灯口(含插头)、不透光的硬纸。
学生:上网查询现代信息传播的途径。
【教学过程】
【情境引入】
教师用多媒体播放视频:用收音机和电视播报天气预报(各1分钟)。
提出问题:声音广播和电视相比,在相同的时间内哪个传输的信息多?
教师根据学生回答,总结:电视广播与声音广播相比,在相同的时间内电视广播可以传输更多的信息。
教师: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。从而引入本节课题。
【互动新授】
(一)微波通信
1.微波通信:
教师引导:什么是微波?为什么要用微波通信?学生自主学习并回答下列问题。
(1)微波的波长、频率在什么范围?
(2)微波通信有什么优点?有什么缺点?为什么?
甲生:波长在10 m～1 mm之间,频率在30 MHz～3×105 MHz之间。
乙生:优点:一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。
丙生:缺点:每隔50 km要设一个微波中继站。
2.微波中继站:
教师提出问题:为什么需要建立微波中继站,它起到什么作用?信号传输得越远,中继站就越多,而遇到雪山、海洋又无法建设,怎么办?能在月球上建中继站吗?
学生自主学习交流讨论得出:(1)因为微波大致沿直线传播,不能沿地球表面绕射。中继站可以把上一站传来的微波信号经过处理后,再发射到下一站去,这就像接力赛跑一样,一站传一站,经过很多中继站可以把信息传递到远方。
(2)增加信号的强度,减少中继站的数量。
(3)在太空建立中继站。
(4)月亮可以作中继站,但是用月亮作为中继站不好。虽然月亮可以反射微波,但它离我们太远了,信号衰减,时间延迟。况且只有当两个通信点同时见到月亮时,才能完成这两点间的通信。所以用月亮作为中继站,信号不好,有时还可能接收不到信号。
(二)卫星通信
1.卫星通信:
教师引导:人造卫星作中继站可以吗?说出你了解的卫星通信的知识。
根据学生回答师生共同总结:
(1)卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成。
(2)在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星,就覆盖了几乎全部地球表面,可以实现全球通信。
(3)通信卫星就像一个无人值班的空中微波中继站,它从一个地面站接收发射来的信号,经过放大变频后,再发送回另一个或几个地面站。
(4)现在一个地方出现的突发事件,全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面,这就是通信卫星带来的好处。
2.GPS全球定位系统:
教师用多媒体播放有关卫星电话系统、电视卫星接受器、全球定位系统(GPS)等资料片。
教师介绍:GPS接受器在飞机、船只、甚至轿车中得到越来越广的应用。在这些轿车中,你可以把你的目的地输入到计算机中,然后利用GPS指挥汽车行驶。轿车中的电脑甚至可以发出声音告诉驾驶员什么时候向右转,什么时候向左转。
简介:中国建立的北斗卫星定位系统,可提供全天候的即时定位服务。
　　(三)光纤通信
1.光纤通信:
教师介绍:光也是一种电磁波,而且它们的频率很高,频率间隔很宽。如果用光来通信,其容量要高出短波、微波百万倍、千万倍。但如何实现这一目的呢?普通的光源夹杂了许多不同波长(频率)的光,方向性差。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一样,各种声音重叠在一起,让人无法分辨清楚。直到1960年美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器,它能产生单一频率,方向高度集中的光束激光,才使光作为载波得以实现。
2.光缆:
演示实验:教师演示光沿水传播。
师生讨论得出:光不但能够沿直线传播,也可以沿着弯曲的水流传播。也能沿着玻璃丝传播。不管玻璃丝怎样弯曲,从它一端射入的光都会顺着它传播,再从另一端射出。
教师介绍:为了减少传输损耗,我们现在用高纯度的石英玻璃制成光导纤维来传递光信号。光纤也可以像电缆一样做成多芯的光缆。光在光导纤维中传输损耗小,可长距离传输。光纤通信的通信容量极大,不怕雷击,不受电磁干扰,通信质量高,保密性好。光纤通信成为通信的主力军。
(四)网络通信
问:利用网络你能做什么?
学生举例说明:计算机可以在线玩游戏,可以看时事新闻,可以发电子邮件,可以搜寻各种信息等,还可以购物、和朋友聊天、进行远程教育、远程医疗等等。
　　大家会发电子邮件吗?课下给老师发一个邮件。学生自主学习了解网络通信。
师生共同总结:计算机可以高速处理大量信息,把计算机联在一起,可以进行网络通信。计算机网络是用电缆或电话线、光缆、微波连接起来的一组计算机。计算机允许不同地方的人共同享受信息和软件。
师生形成共识:电子计算机的发明和应用给人们的工作、学习、生活带来了巨大的变化。计算机与通信的结合将成为21世纪信息社会的基础。
(五)阅读科学世界:“激光的应用”。
【课堂小结】
教师:通过今天的学习你学到了什么?有什么成功的经验和收获?
学生:1.了解微波通信、卫星通信、光纤通信和网络通信。
2.通过学习现代通信知识,了解了科技为人类带来的便利。
【板书设计】
第4节　越来越宽的信息之路
一、微波通信
二、卫星通信
三、光纤通信
四、网络通信