资源简介

17.3 现代通信——走进信息时代
一、教学目标
知识与技能：
（1）、知道卫星通信是通过微波来传递信息的。
（2）、知道光纤通信是通过光的反射来传递信息的；知道光导纤维是现代通信的主要传输工具。
（3）、了解卫星通信的大致过程，知道同步卫星的作用。
（4）、知道互联网的用途，感受互联网是一个全球性的、最丰富的信息资源。
2、过程与方法
（1）、通过演示全反射，理解光纤内光的传播路径。
（2）、结合地理知识，理解同步卫星轨道。
3、情感态度与价值观
（1）、过教师的引导、组织和学生的探究活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，使学生乐于探索生活中的物理学道理。
（2）、回顾我国人造卫星事业发展史，树立荣誉感。
（3）、初步认识科学对人类社会和生活的实际意义，培养热爱科学、勇于探索的意识，对比现代信息传播特点，激发学习高科技的积极性。
二、课时安排
2课时
三、教学重点
（1）、现代通信方式的各种用途和特点
（2）、光缆与电缆传输信息的优劣对比
四、教学难点
（1）光缆中光传输的光路
（2）通信卫星的要求
五、教学过程
（一）导入新课
师：上一节课我们学习了电磁波，请同学们回答下列几个问题：
1、电磁波的传播速度是多少？
2、电磁波能不能在真空中传播呢？它的传播是否需要介质？
学生回答完后教师讲解：电磁波是一种快捷、方便、不受限制的传输工具，当它们加载信号后，就成为有意义的信息了。这就是现代通信所运用的主要原理。那么，怎样才能让电磁波传得更快更远呢？它又是如何通过光导纤维和卫星来传送的呢？学习了这节课，大家就会明白这些问题。
师：请学生结合生活中的感受，谈谈对现代通信的认识。
生：1.收看电视　2.手机使用
3.因特网　 4.卫星转播
5.光缆通信
板书课题：三 现代通信——走进信息时代
（二）讲授新课
师：你们听说过“信息高速公路”这个词吗？学生回答后继续讲，如果你听说过，你知道这个词的含义吗？如果你没听过，就请带着下面问题阅读课本P71的第一段：
一、卫星通信
1、什么是卫星通信？
师：卫星通信：卫星通信是利用微波来传递信息的。卫星通信系统由空间部分和地面部分构成。空间部分是通信卫星，地面部分是通信地面站。
卫星通信的工作原理为：从地面站1发出载有信号的电磁波，被通信卫星接收并处理后，再由卫星发送到地面站2或其他地面站，从而实现远距离通信。
2、什么是通信卫星？
通信卫星，是作为无线电通信中继站的卫星。它像一个国际信使，把来自地面的各种“信件”带到天上，然后再“投递”到另一个地方的用户手里。通信卫星在赤道平面上距地面3.6×107m的轨道上，与地球同步转动，相对于地面静止，又称同步通信卫星。
师：通信卫星的作用是什么？
生：通信卫星的作用是接收和发送电磁波。
师：考虑一下，通信卫星应满足什么条件才能完成接收和发送电磁波的任务？
生：应与地球保持相对静止。
师：怎样才能保持相对静止？
生：1.周期24h
2.赤道正上方。
师：同学们讲得很好，为了达到全球同步转播电磁波覆盖面必须能达到地球所有表面，因此必需有三颗互成120°的通信卫星，如图所示：
3、为什么远距离微波通信，需要用通信卫星？
师：微波是当前电磁波主要使用的频段，微波传输定向性强，是直线传播途经，因此实现全球传送必需要有地面基站和通信卫星实现。
微波与光波的性质相近，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，远距离进行微波通信，需要通过地面的微波中继站进行传播。通信卫星实际上就是一微波中继站。
卫星通信有什么缺点？
优点: (1)通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖进行的
范围均可进行通信。
(2)不易受陆地灾害影响。
(3)建设速度快。
(4)易于实现广播和多址通信。
(5)电路和话务量可灵活调整。
(6)同一信通可用于不同方向和不同区域。
缺点：(1)由于两地球站向电磁波传播距离有72000Km，信号 到达有延迟。
(2)10GHz以上频带受降雨雪的影响。
(3)天线受太阳噪声的影响。 　
师：目前卫星通信和光纤通信已经成为国际通信的主要手段，下面我们再来学习光纤通信的基本工作原理。
二、光纤通信
师：出示玩具光纤灯，打开开关，先让学生从侧面观察，再把顶端的光导纤维拉直让学生观察，接下来再把灯筒竖直，光纤弯向学生，让学生观察光纤顶端是否有光传出。教师边演示边分析：光在同种均匀介质中是沿直线传播的，为什么能从弯曲的光纤中传出来呢？下面我们就一起来研究这个问题。
说明：在光纤通信中，首先利用电光转换技术把电信号转变为光信号，并通过光钎传递到接受端，然后把光信号转变为电信号，从而实现信息传递。
活动：研究光纤通信是怎样传递信号的
师：出示半圆形玻璃砖，如图所示，将其固定在演示仪上，然后将激光笔发出的光线从圆形弧面入射（如图所示），并逐渐增大光线AO的入射角，提醒学生注意观察实验现象。
师：你看到了什么？
生：当玻璃砖MN面上的入射角大到一定程度时，光就被玻璃砖MN的面全部反射回来了，砖的MN面外看不到出射光线。
师：回答很好，这种现象我们称之为全反射，也就是光纤通信的原理。请看下图光路情况。
当光由A处射入，最后由B处射出，人眼只有接受光时才会感觉亮。
师：尽管光波也是电磁波，根据学过知识，光波与微波频率上有什么区别？
生：光波频率更高。
师：电磁波频率越高，能量越集中，传播信息能力越强。
师：你们认为光波作为传送工具有什么好处吗？
生：1.能量更集中，损失少；
2.传输信息量更大；
3.传送速度更快；
4.光缆不是金属，抗腐蚀。
师：你们的结论是正确的，但要注意电磁波在空中速度为3×108m/s,而光在光纤中速度要小于3×108m/s,因此，输送速度快不是其优点。另外，光波不会受到空间电磁波的干扰，这也是其优点。
缺点：架设线路受地理条件限制，光纤易被拉断.
互联网与信息高速公路
信息高速公路的主干线——互联网：现代“信息高速公路”是卫星通信和光纤通信等高速、大容量信息传输通道的俗称。信息高速公路的主干线是互联网。互联网是把大量计算机组成的通信网络（采用金属导线、光缆、通信卫星等各种手段结在一起），互联网是世界上最大的计算机网络，能高速地传输大量信息，使用最频繁的发送和接收电子函件，召开分散于世界各地有关人员的视频会议等。互联网最大的优点是能共享互联网上的各种信息资源。
师：电脑已深入广泛地出现在我们生活中，各行各业都已离不开电脑，特别是现在因特网的广泛应用，使我们生活的地球缩小为一个“地球村”，请同学们讨论有关电脑及网络的作用。（学生讨论）
生：1.查阅资料；
2.玩游戏；
3.发电子邮件；
4.网上大学；
5.远程录取；
6.上网聊天。
师：因特网是信息高速公路，我们应当充分应用因特网资源，发挥其功能而不要沉迷于游戏和上网聊天。
（三）重难点精讲
1.现代通信方式种类；
2.通信卫星的特点；
3.光纤中光传播途径；
4.各种通信方式的特点及优缺点。
（四）归纳小结
1、在本节课中都有哪些收获。
2、本节课不仅仅要了解现代通信——走进信息时代的有关知识，更重要的是让同学们掌握科学探究的方法，培养学生探究问题能力。
六、板书设计
现代通信---走进信息时代
1、现代“信息高速公路”是卫星通信和光纤通信等高速、大容量信息传输通道的俗称。
2、卫星通信是通过微波实现的。
3、卫星通信与光纤通信的优缺点：
4、卫星通信系统的组成：
空间部分——通信卫星
地面部分——通信地面站
5、卫星通信的优点
6、有三颗互成120度角的同步卫星就几乎可以覆盖整个地球
7、光导纤维及光缆
8、光纤通信的优点
9、互联网的用途
七、作业布置
1、同步练习册
2、预习下节到学案
八、教学反思
本节主要是介绍现代通信方式，通过学生感受身边的通信方式，主要从各种通信方式的特点比较其优劣处，通过对比的方法去理解。尤其是关于光纤通信，应让学生结合激光玩具笔传输光的特点来体现光纤通信的特点。同时还应注意结合“相对静止”的概念去理解对同步卫星（通信卫星）的要求（包括轨道位置，运动周期等）。
上完这节课后，我发现还有很多地方存在瑕疵，或者有的地方设计的还不够完美，但是学生的反响还不错，学习的情绪很高。所以我想，我们应该把新课程的理念融入到每节课中去，让我们的学生学起来，让我们的学生动起来，把我们的学生向热爱学习、发现学习、探索科学的道路上培养。
图17–4

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