《第4節(jié) 越來(lái)越寬的信息之路》示范課教學(xué)設(shè)計(jì)【初中物理人教版九年級(jí)】

1/5第4節(jié)越來(lái)越寬的信息之路教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1．常識(shí)了解衛(wèi)星通信、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)通信。2．通過(guò)學(xué)習(xí)現(xiàn)代通信知識(shí)，了解科技為人類(lèi)帶來(lái)的便利，提高學(xué)習(xí)興趣。二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：各種通信的優(yōu)缺點(diǎn)，改進(jìn)方法。難點(diǎn)：獲得各種通信的視頻。三、教學(xué)用具掛圖、多媒體等。四、相關(guān)資源圖片等。五、教學(xué)過(guò)程【課堂引入】講五分鐘的故事和放映五分鐘的電影，它們傳遞的信息是不一樣的。五分鐘的語(yǔ)言只能簡(jiǎn)單描述人的相貌、衣著和事件的概括；而五分鐘的電影，除此之外還能展現(xiàn)故事發(fā)生的地點(diǎn)和天氣、人物衣服的質(zhì)地和顏色、主人公的容貌和聲音等細(xì)節(jié)。因此，電視廣播與聲音廣播相比，在相同的時(shí)間內(nèi)要傳輸更多的信息。為了傳遞更多的信息，信息之路越來(lái)越寬。現(xiàn)代化的通信方式你了解哪些？【新知講解】（一）微波通信電磁波可以傳遞信息。信息理論表明，作為載體的電磁波，頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)可以傳遞的信息就越多。在電磁波譜中，微波的波長(zhǎng)在10m～1mm之間，微波的頻率在30MHz～3×105MHz之間。因此，一條微波線路可以同時(shí)開(kāi)通幾千、幾萬(wàn)路電話。微波的性質(zhì)更接近光波，在介質(zhì)中大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射。如果每隔50km左右建設(shè)一個(gè)微波中繼站，把上一站傳來(lái)的信號(hào)處理后，再發(fā)射到下一站去，就可以解決了這個(gè)問(wèn)題。由于微波的傳播特點(diǎn)而建立的微波中繼站，生活中你是否留意過(guò)？信號(hào)傳遞的距離越遠(yuǎn)，能量損失就會(huì)越多，那么又該怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢？能否用月亮做為微波通信中繼站，實(shí)現(xiàn)微波通信呢？月球離地球太遠(yuǎn)了。因?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn)，因而會(huì)有信號(hào)衰減、時(shí)間延遲等問(wèn)題，并且只有地球上的兩個(gè)地點(diǎn)同時(shí)見(jiàn)到月亮?xí)r，才能完成通信。因此，人們的解決方案是利用人造衛(wèi)星作為中繼站。（二）衛(wèi)星通信同步通信衛(wèi)星可以使用通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站進(jìn)行通信。通信衛(wèi)星大多是相對(duì)地球“靜止”的同步衛(wèi)星，從地球上看，它好像懸掛在空中靜止不動(dòng)。也就是說(shuō)，同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期跟地球自轉(zhuǎn)的周期相同，所以叫做“同步衛(wèi)星”。1．顆同步通信衛(wèi)星大約能夠覆蓋40％的地球表面，在地球周?chē)鶆虻嘏渲?顆同步通信衛(wèi)星，就覆蓋了幾乎全部地球表面，可以實(shí)現(xiàn)全球通信了。所以全球跨洋通信、電視傳輸都是由通信衛(wèi)星承擔(dān)的。在地面上，用碟形天線（大鍋）接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)。2．衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播由地面電視臺(tái)以載波形式把電視信號(hào)發(fā)射到衛(wèi)星接收器，再由衛(wèi)星接收器變頻，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的載波把電視信號(hào)傳輸回地面，因此稱(chēng)為衛(wèi)星電視轉(zhuǎn)播。3．北斗衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)我國(guó)自行研制的北斗衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)可提供全天候的即時(shí)定位服務(wù)。當(dāng)進(jìn)入不熟悉的地方時(shí)，我們可以使用裝有北斗衛(wèi)星導(dǎo)航接收芯片的手機(jī)或車(chē)載衛(wèi)星導(dǎo)航裝置找到要走的路線。4．衛(wèi)星通信的特點(diǎn)：①通信距離遠(yuǎn)；②通信容量大；③具有高效率和靈活性；④具有即時(shí)性；⑤無(wú)縫覆蓋能力；⑥安全可靠性。（三）光纖通信1．激光電磁波的傳播速度等于光速，所以光也是一種電磁波。與微波相比，光的頻率更高。如果用光來(lái)通信，這條高速公路要比短波微波的公路高出百萬(wàn)倍、千萬(wàn)倍。1960年，美國(guó)的科學(xué)家梅曼制成了世界第一臺(tái)紅寶石激光器，它能產(chǎn)生頻率單一、方向高度集中的光——激光。2．光導(dǎo)纖維那么用什么方法能把光限制在特定的“管道”中傳播，使它幾乎毫無(wú)損耗地達(dá)到遠(yuǎn)方的目的地呢？華裔物理學(xué)家高錕在1966年提出用光纖通信的構(gòu)想，這使得用光進(jìn)行通信的幻想得以實(shí)現(xiàn)，高錕也因此被譽(yù)為“世界光纖之父”。光導(dǎo)纖維是由很細(xì)很細(xì)的玻璃絲制成的，通常數(shù)條光導(dǎo)纖維并成一束，再敷上保護(hù)層，就構(gòu)成了光纜。這樣，光纜承載信息的容量就得到了加強(qiáng)。光纜可以用來(lái)傳遞電視、電話等多種圖像和聲音的信息，由于光的頻率很高，在一定時(shí)間內(nèi)可以傳輸大量信息。（四）網(wǎng)絡(luò)通信1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置不同的具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)，通過(guò)通信線路連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是造紙和印刷術(shù)發(fā)明以來(lái)，人類(lèi)又一個(gè)信息存儲(chǔ)與傳播的偉大創(chuàng)造。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了人與人之間，人與計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的信息交流與傳遞。如果某人的計(jì)算機(jī)跟一個(gè)叫做服務(wù)器的大計(jì)算機(jī)相連，就是平常說(shuō)的“上網(wǎng)”了，這種借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的方式就是網(wǎng)絡(luò)通信。網(wǎng)絡(luò)通信可以高速處理各種信息。為了實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)通信”這一目標(biāo)，需要一臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下能為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)提供集中計(jì)算、信息發(fā)表及數(shù)據(jù)管理等服務(wù)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。我們把它稱(chēng)之為“服務(wù)器”。世界上最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)叫做因特網(wǎng)。2．電子郵件實(shí)物郵件是通過(guò)郵局分檢來(lái)郵遞的，那么，電子郵件是如何在因特網(wǎng)上傳送的呢？當(dāng)我們要寄一個(gè)實(shí)物郵件時(shí)，我們首先要找到一個(gè)郵局，在填寫(xiě)完收件人姓名、地址等信息之后，包裹就會(huì)寄到收件人所在地的郵局，那么收件人找到這個(gè)郵局就能收取郵件了。同樣，當(dāng)甲要給乙發(fā)送一封電子郵件時(shí)，他的服務(wù)器A把郵件送到乙的服務(wù)器B，儲(chǔ)存起來(lái)。一旦乙“上網(wǎng)”，他就能從自己的服務(wù)器B得到這個(gè)郵件。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的電子郵件系統(tǒng)，用戶(hù)可以非常方便地把信息發(fā)送到世界各地，電子郵件服務(wù)是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最廣的一種服務(wù)。那么，電子郵件可以發(fā)送哪些類(lèi)型的信息呢？電子郵件可以發(fā)送文字、圖像、聲音等多種形式的信息。同時(shí)，用戶(hù)可以得到大量免費(fèi)的新聞、專(zhuān)題郵件，并實(shí)現(xiàn)輕松的信息搜索。電子郵件的存在極大地方便了人與人之間的溝通與交流，促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。典型例題1．出生于中國(guó)上海的高錕被譽(yù)為“光纖之父”，請(qǐng)問(wèn)下列選項(xiàng)中高錕的照片是（）A． B． C． D．解析：2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)由高錕、韋拉德﹣博伊爾和喬治﹣史密斯三人分享，高錕被譽(yù)為“光纖之父”。由圖可知，C是華裔高琨。答案：C。2．用于衛(wèi)星通信的人造衛(wèi)星叫做通信衛(wèi)星，下列關(guān)于通信衛(wèi)星的說(shuō)法中，正確的是（）A．衛(wèi)星通信的信號(hào)是由通信衛(wèi)星發(fā)射的 B．衛(wèi)星通信的信號(hào)是微波信號(hào) C．微波信號(hào)在通過(guò)大氣層時(shí)無(wú)能量損失 D．通信衛(wèi)星離地面高度沒(méi)有特定要求解析：衛(wèi)星通信的信號(hào)是由地面站發(fā)射的。故A錯(cuò)誤。B、衛(wèi)星通信的信號(hào)是微波信號(hào)。故B正確。微波通信在傳播過(guò)程中有能量損失，所以修建了微波接力站。故C錯(cuò)誤。同步衛(wèi)星的高度為35860公里。故D錯(cuò)誤答案：B。3．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)功能。完全建成后可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為用戶(hù)提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具有短報(bào)文通信功能。下列關(guān)于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)說(shuō)法正確的是（）A．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)傳送信息的速度與光速相同 B．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的空間段采用光纖傳送信息 C．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用超聲波為汽車(chē)導(dǎo)航 D．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)已全面建成解析：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是利用電磁波傳送信息的，而光屬于電磁波，所以電磁波的速度與光速相同，故A正確，B錯(cuò)誤；北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用電磁波為汽車(chē)導(dǎo)航，故C錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)功能，完全建成后可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為用戶(hù)提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具有短報(bào)文通信功能。說(shuō)明北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)還沒(méi)有全面建成，故D錯(cuò)誤。答案：A。六、本課小結(jié)本節(jié)課學(xué)到了四種通信方式：1．微波通信：微波具有較高的頻率，可以攜帶大量的信息，不過(guò)它的性質(zhì)接近光波，大致沿直線傳播，要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳播需要每隔50km建立一個(gè)微波中繼站。遇有雪山、大洋時(shí)，只能靠衛(wèi)星通信來(lái)轉(zhuǎn)接。2．衛(wèi)星通信：通信用衛(wèi)星大多是相對(duì)地球“靜止”的同步衛(wèi)星，只要在地球的周?chē)鶆虻嘏渲?顆同步通信衛(wèi)星，就覆蓋了幾乎全部地球表面，可以實(shí)現(xiàn)全球通信。3．光纖通信：微波通信有時(shí)會(huì)受到外界的干擾，使信號(hào)不穩(wěn)定。使激光攜帶著信息在光導(dǎo)纖維中傳播，就避免了以上問(wèn)題，可以大大提高通信質(zhì)量。而且激光的頻率更高，可以攜帶更多的信息。4．網(wǎng)絡(luò)通信：要想使用網(wǎng)絡(luò)通信，首先要申請(qǐng)一個(gè)電子信箱，就可以使用電子郵件進(jìn)行通信了。電子郵件具有電話一樣的快捷，