第二十一章信息的傳遞第4節 越來越寬的信息之路課題21.3 越來越寬的信息之路 教學目標【知識與技能1.常識性了解微波通信、衛星通信、光纖通信、網絡通信。 2.通過教學使學生了解：為什么要用微波通信？如何實現微波通信？了解微波性質接近于光波，大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射的特性，了解微波傳播過程中的一些缺點以及這些缺陷如何通過衛星通信來彌補。 3.了解光纖通信的原理和優點。 4.了解網絡通信的發展過程和優點，掌握發電子郵件的方法。【過程與方法】通過師生共同交流來探討現代信息的變化，用大量多媒體圖片使學生了解微波通信、衛星通信、光纖通信、網絡通信的特點和粗略的原理。【情感、態度與價值觀】通過學習現代通信知識，了解科技給人類帶來的便利，提高學科學的興趣。 教學重點微波通信、衛星通信、光纖通信、網絡通信的優點和原理。教學難點了解現代通信知識。器材黑紙包住的塑料瓶、光源、水。教學過程教 學 內 容 與 師 生 活 動設計意圖一、引入新課提出問題：自古至今，人們傳遞信息的方式有許多種，并在不斷地發展變化，影響著我們的生活。請同學們想一下，我們聽5分鐘故事和看5分鐘電影，哪個能獲得更大的信息量?請各學習小組自備一張紙，寫出你們所知道的信息傳遞方式，并從傳播速度和信息容量兩個方面分析對比一下，發生了什么樣的變化？學生活動：各學習小組在紙片上寫完后，用實物投影投放，并請該組學生發言。其他小組如有不同，再展示自己小組的紙片，并發言。總結：人們獲取信息的途徑越來越多，信息傳遞速度越來越快，且信息量也越來越大。信息理論表明：作為載體的無線電波，頻率越高，相同時間內傳遞的信息就越多。下面我們來學習幾種信息傳遞的方式。二、新課教學探究點一 微波通信活動：為什么要用微波通信？觀看視頻什么是微波通信并閱讀課本，討論、交流后并回答問題。學生討論、交流后回答：微波（microwave）的波長在10 m1mm之間，頻率在30 MHz3105MHz之間，比中波和短波的頻率更高，可以傳輸更多的信息。活動2： 微波具有哪些性質？大家閱讀課本，討論交、流后并回答問題。學生討論、交流后回答：微波的性質更接近于光波，大致沿直線傳播，不能沿地面繞射，因此需每隔50 km左右就建一個微波中繼站。微波中繼站可以把上一站傳來的微波信號經過處理后，再發射到下一站，這就像接力賽跑一樣，一站傳一站，通過很多中繼站，可以把信息傳遞到遠方。活動：能否用月亮地球的衛星作為中繼站，實現微波通信？大家討論。學生討論、交流后回答：能，但是用月亮作為中繼站不好。因為月亮可以反射微波，但它離我們太遠了，信號衰減，時間延遲。況且只有當兩個通信點同時見到月亮時，才能完成這兩點間的通信。所以用月亮作為中繼站，信號不好，還可能有時接收不到信號。探究點二 衛星通信活動：那么人造衛星做中繼站可以嗎？說出你了解的衛星通信的知識。觀看視頻衛星通信，讓同學們討論、交流說出自己的見解。教師歸納總結：衛星通信系統由通信衛星、地面站和傳輸系統組成。在地球的周圍均勻地配置三顆同步通信衛星，就覆蓋了幾乎全部地球表面，可以實現全球通信。通信衛星就像一個無人值班的空中微波中繼站，它從一個地面站接收發射來的信號，經過放大變頻后，再發送回另一個或幾個地面站。現在一個地方出現的突發事件，全世界的人們幾乎可以立刻看到現場的畫面，這就是通信衛星帶來的好處。探究點三 光纖通信實驗：把大塑料瓶用不透光的紙包上，瓶的側壁開個小孔，塑料瓶內盛滿水，水中有一個光源，觀察水流時的光。同學們交流討論后回答：看到水從小孔流出時，光隨著彎彎的水流照到地面，在地面產生一個光斑。這個實驗說明光可以沿彎彎的水流傳播也可以沿玻璃絲傳播，不管玻璃絲怎樣彎曲都可以傳播。活動：人類自從用了電磁波這一宇宙中最快的速度進行通信以后，不斷地向前發展。現代信息社會中，我們需要交流越來越多的信息，這就需要把這一信息之路修得越來越寬。我們已經知道，電磁波的傳播速度等于光速。實際上光也是一種電磁波。與微波相比，光的頻率更高，如果用光來通信，這條“高速公路”要比短波、微波的“公路”寬出百萬倍、千萬倍。但如何實現這一目的呢？看屏幕（播放光纖通信資料），通過討論說出你對光纖通信的了解。同學們交流討論后回答：（1） 普通的光源夾雜許多不同波長（頻率）的光，方向性差。如果用它作載波，就像收音機同時接收到了許多頻率節目，聲音重疊在一起，讓人無法分辨清楚。（2）1960年美國科學家梅曼制成了世界上第一臺紅寶石激光器，它能產生單一頻率、方向高度集中的光激光，才使光作為載波得以實現，用光進行通信成為現實。（3） 通信用的激光一般在特殊的管道光導纖維里傳播。（4）光從光導纖維的一端射入，在內壁上多次反射，從另一端射出，這樣就把它攜帶的信息傳到了遠方。（5）光導纖維是很細很細的玻璃絲，是用高純度的石英玻璃拉制成的。（6）光纜是數條光纖敷上保護層，制成多芯光纜。活動：光在光導纖維中傳輸損耗小，可長距離傳輸。光纖通信，通信容量大，通信質量高，保密性好。光能沿彎曲的玻璃絲傳播，觀察演示，看到了什么？這個實驗說明了什么。探究點四 網絡通信 電子計算機的發明和應用給人們的工作、學習、生活帶來了巨大的變化。計算機與通信的結合將成為21世紀信息社會的基礎。全球信息網的建立，使人們通過一臺聯網的電腦，只要輕輕點擊鼠標，就可以做到“秀才不出門，便知天下事”。看屏幕（微機播放網絡通信）了解網絡通信。交流討論你知道了哪些新的知識。同學們交流討論后說:世界上最大的計算機網絡叫做因特網，這樣就能做到資源共享。在因特網上可以收發電子郵件（E-mail），還可以查閱資料，看新聞、購物、和朋友聊天、進行遠程教育、遠程醫療等等。活動：網絡通信在傳播信息中越來越快捷方便。請同學們閱讀科學世界“激光的應用”。創造課堂情景，激發學生的興趣和求知欲帶著問題自學，培養學生的自學能力，總結能力。利用類比的方法形象地理解廣播信號的發射和接收。培養學生的自學能力，合作學習的能力。課堂小結回顧本節知識點:1.現代信息傳遞方式有哪些?2.微波通信有哪些優缺點?優缺點如何來彌補?3.光纖通信有哪些優點? 4.網絡通信有哪些優點?5.如何發電子郵件?板書設計21.4 越來越寬的信息之路一、微波通信二、衛星通信3、 光纖通信4、 網絡通信課堂訓練1生活中我們看的光纖電視，信號強，畫面清晰，音質好。那么光纖的主要作用是（B）A輸電 B通訊 C導熱 D照明2.北斗導航衛星與地球之間的通信是利用（B）A空氣 B電磁波 C次聲波 D超聲波3.京東在一些城市用無人駕駛車取代了人力配送商品，無人車在送貨過程中，由北斗導航+5G技術+傳感器進行360度環境監測，自動規避道路障礙與往來車輛行人，能識別紅綠燈信號并做出反應如圖所示，下列說法中正確的是（D）A北斗衛星導航是通過光纖傳遞信息B5G技術是物聯網的基礎，它們是靠超聲波來實現的C無人機內部的核心“芯片”是用超導體材料制作的D其北斗導航+5G技術+傳感器與服務器聯系靠的是電磁波4. （2021丹東）5G是第五代移動通信技術的簡稱，5G是利用電磁波傳遞信息的。據專家預計到2030年5G網絡將完全開發和建立，將和光纖一道成為信息社會最重要的基礎設造，其中光纖通信是利用光在光導纖維中多次反射將信息傳到遠方。5. 下列說法中不正確的是（B）A微波大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射，因此需要建立微波中繼站B我們可以把月亮作為一個微波中繼站C衛星通信只需要3顆同步衛星就可以實現全球通信D光纖通信是靠激光在光纜中傳播進行信息傳遞的作業布置完成本節課的對應練習課本后163頁“動手動腦學物理