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/ 让教学更有效 精品教案 | 物理学科
21.3　卫星通信和光纤通信
【知识要求】
1.常识性了解卫星通信和光纤通信。
2.了解光纤通信的原理和优点。
【教学重难点】
常识性了解卫星通信和光纤通信的优点和原理。
塑料瓶、水、灯泡及其对应电路、多媒体课件
教师展示图片，问：五分钟内讲故事和播放电影传递的信息量一样吗？
学生回答：不一样，因为播放电影除了声音还有图像，即相同时间内，电视广播比声音广播能传输更多的信息。
教师提问：说明电磁波的信息传输量与频率有什么关系？
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越多。
（一）卫星通信
教师提问：为什么要用微波通信？
学生阅读课本相关内容，小组讨论交流后归纳：
1.微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地面绕射。因此，需每隔50km左右就建一个微波中继站。
2.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。
3.微波通信的缺点：微波通信需要大量的中继站进行信号处理，若遇到高山和大洋，根本无法建设中继站时，微波通信就无法继续。
教师提问：能否用月球做中继站，实现微波通信？为什么？
小组讨论并结合课本得出：
能，但是用月球做中继站不好。因为虽然月球可以反射微波，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球时，才能完成这两点间的通信。所以用月球做中继站，信号不好，还可能有时接收不到信号。
教师提问：既然用月球作为中继站比较远，那么能否用卫星作为中继站呢？
教师引导学生阅读课本“卫星通信”相关内容，并观看视频，小组讨论并归纳：
4.卫星通信：卫星通信实际上就是利用通信卫星作为微波通信的中继站的一种通信方式。
5.卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成。
6.由于卫星大多相对地球“静止”，因此在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星，就能覆盖几乎全部地球表面，实现全球通信。
7.利用卫星通信能够在较短的时间内，将信息传至世界各地。
例题讲解：
【例1】我国自行研制的北斗三号卫星导航系统于2020年7月31日正式开通。卫星与地面通信时利用的是（　　）
A.电磁波 B.紫外线
C.红外线 D.超声波
　　【解析】北斗导航卫星是卫星通信系统的中继站，它是利用电磁波来传递信息的。
【答案】A
（二）光纤通信
实验：
教师演示实验“水流导光”：观察实验现象，说明了什么问题？
学生回答：光沿着水流传播，而不是沿直线传播。
教师引导学生阅读课本“光纤通信”相关内容，并观看视频，小组讨论并归纳：
1.光属于电磁波，且相比短波、微波，光的频率更高，用光通信，相同时间内可传递更多信息。
2.普通光源因含多种波长（频率）的光，难以用于携带信息；1960年，美国科学家梅曼制成世界首台红宝石激光器，能产生频率单一、方向高度集中的激光。
3.物理学家提出光纤通信构想，通信用的激光一般在光导纤维（光纤）里传播，让光通信成为现实。如下图所示：
4.光从光导纤维一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出。
5.光纤通信的优点：
（1）传输频带极宽，通信容量很大。
（2）衰减小，无需中继设备，传输距离远。
（3）频率稳定，信号传输质量高。
（4）抗电磁干扰，保密性好。
例题讲解：
【例2】许多新建的居民小区都安装了光纤网络。光纤的主要用途是（　　）
A.输电 B.通信 C.导热 D.照明
　　【解析】光纤通信是以光波作为信息载体、以光纤作为传输媒介的一种通信方式。光纤通信具有抗干扰能力强、传递信息量大等优点。
【答案】B
第3节　卫星通信和光纤通信
卫星通信和
光纤通信
　　这节课的容量比较大，名词、术语多且比较抽象，所以本节课主要是通过学生阅读课本及观看视频材料去掌握有关内容。将各地常见到的地面卫星接收天线能接收到电视节目与卫星通信联系起来，特别是乡村的一些卫星接收器，让学生能够理解卫星通信。播放光导纤维传输激光的视频，让学生了解光导纤维，从而引入光缆。再将光缆与家中的网络联系起来，让学生真正感受到这些东西就在自己的生活中，这样学生学起来就更有兴趣。

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