人教版九年级物理全一册第二十一章《信息的传递》
第四节《越来越宽的信息之路》教学设计
一、教学目标
（一）知识与技能
常识性了解卫星通信、光纤通信、网络通信。
（二）过程与方法
通过微波通讯、卫星通讯、光纤通信和网络通信的学习，了解通讯的发展过程。
（三）情感态度与价值观
通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学科学的兴趣，同时学习用辩证的观点看问题。
二、教学重点：了解现代通信知识。
三、教学难点：了解现代通信原理。
四、教学器材：
多媒体课件、光纤棒、大塑料瓶、水、塞子、细线、重物、不透明纸、胶带、小灯泡、导线。
五、课时安排：1课时
六、教学过程：
（一）复习回顾
1.无线电广播信号是怎样发射和接收的？
2.电视的图像信号是怎样发射和接收的？
3.移动电话的工作方式是什么？ （课件1）
（二）引入新课
上节课，我们学习了广播、电视信号的发射与接收，那么请同学们思考，它们两者进行对比，哪种形式单位时间内传输的信息量更大呢？
讲五分钟的故事和放映五分钟的电影，它们传递的信息量是不一样的。五分钟的语言只能简单描述人的相貌、衣着和事件的梗概；而五分钟的电影，除此之外还能展现人物衣服的质地和颜色、主人公的容貌和嗓音以及事情发生的周围环境等许许多多细节。因此，电视广播与声音广播相比，在相同的时间内可以传输更多的信息。（课件2）
信息理论表明，作为载体的电磁波，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。这就是今天我们所要讨论的课题。(板书课题)（课件3、4）
（三）进行新课
1、微波通信
微波的波长在10 m～1mm之间，频率在30 MHz～3×105MHz之间，比中波和短波的频率更高，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话，所以传输的信息更多。（课件5）
微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。为克服微波的这一缺陷，必须每隔 50 km左右建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去，而且信号传递的距离越远，需要的中继站就越多。在遇到雪山、大洋，根本无法建设中继站时，又该怎么办？能不能利用地球的卫星——月球进行微波中继通信呢？（课件6、7、8）
地球的卫星——月球，是不能作微波中继站的，因为距离太远，信号衰减、时间延迟，而且只有当两个通信点同时看到月亮时，才能完成这两点的通信。显然利用月球是不现实的，那么怎么办呢？
需要在高空悬挂一个中继站，这就要靠卫星来实现。（课件9）
2、卫星通信
利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。通信卫星大多是相对地球
“静止”的同步卫星。（课件10）
同步卫星：公转周期与地球自转周期相同的卫星，从地面上看，它好像悬挂在空中静止不动。（课件11）
在地球的周围均匀地配置 3 颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球面，可以实现全球通信。它们就像几个太空微波中继站，从一个地面站接收的电信号，经过处理，再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，一个地方出现的突发事件，全世界的人们儿乎可以立刻看到现场的画面。（课件12、13）
利用卫星来发射和接收电磁波信号应用非常广泛，例如中国的北斗卫星定位系统，可提供全天候的即时定位服务。（课件14）
3、光纤通信
我们已经知道，电磁波的传播速度等于光速，实际上光也是一种电磁波。与微波相比，光的频率更高，如果用光来通信，这条“高速公路”要比短波、微波的“公路”宽出百万倍、千万倍。这就是光纤通信。（课件15）
普通的光源包含了许多不同波长（频率）的光，难以用它携带信息。要让光来传输信息，这种光必须是频率单一、方向高度集中才可以。于是“激光”在人们的企盼中诞生了。
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——激光，1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，这才使得用光进行通信的幻想得以实现。（课件16、17）
通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维里传播。
演示：
把大塑料瓶用不透光的纸包上，瓶的侧壁开个小孔，塑料瓶内盛水，水面上方放一个发光小灯泡。当水从小孔流出时，你会看到光随着弯曲的水流照到地面，在地面产生一个光斑。这就是光纤的原理。（课件18）
光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。光导纤维是很细很细的玻璃丝，通常数条光纤并成一束再敷上保护层．制成光缆，用来传递电视、电话等多种信息。由于光的频率很高，在一定时间内可以传输大量信息。（课件19）
光纤通信的优点：（1）传输频带极宽，通信容量很大；（2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；（3）频率稳定，信号传输质量高；（4）光纤抗电磁干扰，保密性好。（课件20）
4、网络通信
计算机可以高速处理各种信息，把计算机联在一起，可以进行网络通信。
如果某人的计算机跟一个叫做服务器的大计算机相联，就是平常说的“上网”。
目前人们经常使用的网络通信形式是电子邮件。（课件21）
如图，当甲给乙发送一封电子邮件时，他的服务器A把邮件送到乙的服务器B，储存起来。一旦乙“上网”，他就能从自己的服务器B得到这个邮件。
每个电子邮箱都有自己的“地址”，这样才能把邮件送到正确的地方。例如，某电子邮箱的地址是xiaolin@server.com.cn，这表示信箱属于一个自称“xiaolin”的人，他的服务器名叫server.com.cn。 其中 “cn”是China的简写，表示这个服务器是在中国注册的。（课件22）
电子邮件跟电话一样快捷，和信件一样方便，还可以在任意一台联网的计算机上查看，它除了传递文字以外，还可以传递照片、语言及任何信息。
世界上最大的计算机网络，叫做因特网。通过因特网可以收发电子邮件，可以看到不断更新的新闻，查到所需的各种资料。
计算机之间的联结，除了使用金属导线外，还使用光缆、通信卫星等各种通信手段。随着通信技术的发展，现在已经可以在很短的时间内传送越来越大的信息量，信息传送的速度甚至能够满足电视等活动画面的需要，我们已经可以轻松地在网上看电视了。（课件23）
科学世界：激光的应用
激光除了在通信方面有着不小的用途，在其他方面也有广阔的应用前景，请同学们阅读科学世界“激光的应用”。
激光的优点：平行度好——精确测距；
亮度高——激光切割，激光武器（课件24）
（四）课堂总结
本节课学到了四种通信方式：
1．微波通信：微波具有较高的频率，可以携带大量的信息，不过它的性质接近光波，大致沿直线传播，要实现长距离传播需要每隔50 km建立一个微波中继站。遇有雪山、大洋时，只能靠卫星通信来转接。
2．卫星通信：通信用卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，只要在地球的周围均匀地配置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。（课件25）
3．光纤通信：微波通信有时会受到外界的干扰，使信号不稳定。使激光携带着信息在光导纤维中传播，就避免了以上问题，可以大大提高通信质量。而且激光的频率更高，可以携带更多的信息。
4．网络通信：要想使用网络通信，首先要申请一个电子信箱，就可以使用电子邮件进行通信了。电子邮件具有电话一样的快捷，信件一样的方便，还可以在任意一台联网的计算机上查看，它除了传递文字以外，还可以传递照片、语言及任何信息。（课件26）
（五）课堂练习 （课件27、28、29、30、31、32）
1.信息理论表明，作为载体的电磁波， 越高，相同时间内可以传输的信息就 ，因此，现代的无线电通信、广播电视等所用的电磁波的频率也越来越高。
2.微波是频率在______MHz至 ______ MHz之间的电磁波，微波的性质与______更接近，大致沿______传播，微波______(选填“能”或“不能”)沿地球表面绕射，所以必须每隔______ km左右要建设一个 ，把传来的信号处理后再传出去，实现远距离通信。
3.使用通信卫星做微波通信的中继站进行通信的方式叫 。用来通信的卫星大多是 卫星，意思是：卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期 ，以地面上某点为参照物，卫星相对该点是 。
4.目前使用的最频繁的网络通信形式是( )
A．电话 B．发帖 C．电子邮件 D．下载
5.可以作微波通信中继站的有( )
A．月球 B．人造卫星 C．电视台 D．广播电台
6.2008年北京奥运会实况全球转播，至少需要几颗地球同步卫星( )
A．2颗 B．3颗 C．5颗 D．8颗 来源:学科网]
(4)C(5)B(6)B
7.微波的波长为 ,频率为 之间。微波大致沿 传播。微波的优点： 、 ，一条线路可以同时开通几千、几万路电话。微波的缺点：微波大致沿 传播，不会拐弯，所以每隔50Km左右要建设一个 。把传来的信号处理后再传出去，实现远距离通信。这就是 。
8.在中国和美国之间，存在着世界最大的海洋——太平洋，太平洋上无法设立中继站，那么中美之间怎样才能实现微波通信？说说你的想法，讨论一下它的可行性。
可以考虑用月亮作为微波中继站。但月亮离地球太远，微波在传播的过程中信号有衰减，时间有延迟，不能及时同步，并且只有当两地都能看到月亮的时候，两地间才可以实现通信。可以使用卫星通信。
9.人类已经可以向太空发射卫星，能否使用卫星作为微波中继站？如果可以，请想一想，使用卫星作为微波中继站，有哪些优点？
能用卫星做微波中继站。它的优点在于：卫星离地面较近，信号不会很快衰减，卫星在地球上空，微波在传播过程中很难遇到阻碍，另外只需三颗卫星就可以覆盖全部地球表面，实现全球通信。
10.1960年，美国科学家 制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一，方向高度集中的光—— 。1966年，华裔物理学家 提出用 通信的构想，通信用的激光一般在 中传播。
11.将世界各地的计算机连接起来，构成一个巨大的网络，这些计算机彼此之间可以实现通信，这种通信方式叫 。目前最常见的通信形式是使用 。
12.下列应用激光的几种情况中，错误的是( )
A.利用激光进行通信 B.利用激光进行照明
C.利用激光加工坚硬的材料 D.利用激光进行长距离精确测量
13.关于光纤通信，小明同学曾思考这样的问题：在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎能从一端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中( )
A．就像水流沿弯曲水管流动那样 B．就像电流沿弯曲导线传播那样
C．不断地经光纤壁反射而向前传播 D．不断地在光纤中折射而向前传播
(12)B (13)C
14.世界上凡是计算机集中的地方，例如企业、机关、学校等，大都已经把自己的计算机连在一起了。这些网络又互相连接，成为世界上最大的计算机网络，叫做 ，这样就可以做到 的共享。除了可以收发 ，可以看到不断更新的新闻，查到所需的各种资料。
15.计算机可以高速处理各种信息，把计算机联在一起，可以进行_____通信。某电子邮箱的地址是“wangsheng@server.com.cn”，这表示信箱属于一个叫______的人，他的服务器名叫______，其中“cn”是______的简写，表示这个服务器是在______注册的。
16.下列关于地球同步卫星的说法中不正确的是( )
A．同步卫星绕地球转动的周期和地球自转的周期一样
B．同步卫星可作为转播微波的中转站
C．同步卫星的速度与电磁波的传播速度相同
D．要使世界上任何一个地方的电视节目都可以传送到全世界，至少要有三颗同步卫星
七、板书设计
第4节 越来越宽的信息之路
