第二十一章信息的传递第4节 越来越宽的信息之路课题21.3 越来越宽的信息之路 教学目标【知识与技能1.常识性了解微波通信、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。【过程与方法】通过师生共同交流来探讨现代信息的变化，用大量多媒体图片使学生了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信的特点和粗略的原理。【情感、态度与价值观】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。 教学重点微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信的优点和原理。教学难点了解现代通信知识。器材黑纸包住的塑料瓶、光源、水。教学过程教 学 内 容 与 师 生 活 动设计意图一、引入新课提出问题：自古至今，人们传递信息的方式有许多种，并在不断地发展变化，影响着我们的生活。请同学们想一下，我们听5分钟故事和看5分钟电影，哪个能获得更大的信息量?请各学习小组自备一张纸，写出你们所知道的信息传递方式，并从传播速度和信息容量两个方面分析对比一下，发生了什么样的变化？学生活动：各学习小组在纸片上写完后，用实物投影投放，并请该组学生发言。其他小组如有不同，再展示自己小组的纸片，并发言。总结：人们获取信息的途径越来越多，信息传递速度越来越快，且信息量也越来越大。信息理论表明：作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内传递的信息就越多。下面我们来学习几种信息传递的方式。二、新课教学探究点一 微波通信活动：为什么要用微波通信？观看视频什么是微波通信并阅读课本，讨论、交流后并回答问题。学生讨论、交流后回答：微波（microwave）的波长在10 m1mm之间，频率在30 MHz3105MHz之间，比中波和短波的频率更高，可以传输更多的信息。活动2： 微波具有哪些性质？大家阅读课本，讨论交、流后并回答问题。学生讨论、交流后回答：微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地面绕射，因此需每隔50 km左右就建一个微波中继站。微波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，这就像接力赛跑一样，一站传一站，通过很多中继站，可以把信息传递到远方。活动：能否用月亮地球的卫星作为中继站，实现微波通信？大家讨论。学生讨论、交流后回答：能，但是用月亮作为中继站不好。因为月亮可以反射微波，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，还可能有时接收不到信号。探究点二 卫星通信活动：那么人造卫星做中继站可以吗？说出你了解的卫星通信的知识。观看视频卫星通信，让同学们讨论、交流说出自己的见解。教师归纳总结：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成。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。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。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。探究点三 光纤通信实验：把大塑料瓶用不透光的纸包上，瓶的侧壁开个小孔，塑料瓶内盛满水，水中有一个光源，观察水流时的光。同学们交流讨论后回答：看到水从小孔流出时，光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑。这个实验说明光可以沿弯弯的水流传播也可以沿玻璃丝传播，不管玻璃丝怎样弯曲都可以传播。活动：人类自从用了电磁波这一宇宙中最快的速度进行通信以后，不断地向前发展。现代信息社会中，我们需要交流越来越多的信息，这就需要把这一信息之路修得越来越宽。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。但如何实现这一目的呢？看屏幕（播放光纤通信资料），通过讨论说出你对光纤通信的了解。同学们交流讨论后回答：（1） 普通的光源夹杂许多不同波长（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节目，声音重叠在一起，让人无法分辨清楚。（2）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，才使光作为载波得以实现，用光进行通信成为现实。（3） 通信用的激光一般在特殊的管道光导纤维里传播。（4）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。（5）光导纤维是很细很细的玻璃丝，是用高纯度的石英玻璃拉制成的。（6）光缆是数条光纤敷上保护层，制成多芯光缆。活动：光在光导纤维中传输损耗小，可长距离传输。光纤通信，通信容量大，通信质量高，保密性好。光能沿弯曲的玻璃丝传播，观察演示，看到了什么？这个实验说明了什么。探究点四 网络通信 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。全球信息网的建立，使人们通过一台联网的电脑，只要轻轻点击鼠标，就可以做到“秀才不出门，便知天下事”。看屏幕（微机播放网络通信）了解网络通信。交流讨论你知道了哪些新的知识。同学们交流讨论后说:世界上最大的计算机网络叫做因特网，这样就能做到资源共享。在因特网上可以收发电子邮件（E-mail），还可以查阅资料，看新闻、购物、和朋友聊天、进行远程教育、远程医疗等等。活动：网络通信在传播信息中越来越快捷方便。请同学们阅读科学世界“激光的应用”。创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲带着问题自学，培养学生的自学能力，总结能力。利用类比的方法形象地理解广播信号的发射和接收。培养学生的自学能力，合作学习的能力。课堂小结回顾本节知识点:1.现代信息传递方式有哪些?2.微波通信有哪些优缺点?优缺点如何来弥补?3.光纤通信有哪些优点? 4.网络通信有哪些优点?5.如何发电子邮件?板书设计21.4 越来越宽的信息之路一、微波通信二、卫星通信3、 光纤通信4、 网络通信课堂训练1生活中我们看的光纤电视，信号强，画面清晰，音质好。那么光纤的主要作用是（B）A输电 B通讯 C导热 D照明2.北斗导航卫星与地球之间的通信是利用（B）A空气 B电磁波 C次声波 D超声波3.京东在一些城市用无人驾驶车取代了人力配送商品，无人车在送货过程中，由北斗导航+5G技术+传感器进行360度环境监测，自动规避道路障碍与往来车辆行人，能识别红绿灯信号并做出反应如图所示，下列说法中正确的是（D）A北斗卫星导航是通过光纤传递信息B5G技术是物联网的基础，它们是靠超声波来实现的C无人机内部的核心“芯片”是用超导体材料制作的D其北斗导航+5G技术+传感器与服务器联系靠的是电磁波4. （2021丹东）5G是第五代移动通信技术的简称，5G是利用电磁波传递信息的。据专家预计到2030年5G网络将完全开发和建立，将和光纤一道成为信息社会最重要的基础设造，其中光纤通信是利用光在光导纤维中多次反射将信息传到远方。5. 下列说法中不正确的是（B）A微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，因此需要建立微波中继站B我们可以把月亮作为一个微波中继站C卫星通信只需要3颗同步卫星就可以实现全球通信D光纤通信是靠激光在光缆中传播进行信息传递的作业布置完成本节课的对应练习课本后163页“动手动脑学物理