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(共35张PPT)
物理 人教版
九年级全一册
第二十一章 信息的传递
第四节　越来越宽的信息之路
新课导入
电视和无线电广播相比，在相同的时间内哪个传输的信息多？
学习目标
1.了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。
2.通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学物理的兴趣。
学习目标
教学重点：
了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。
教学难点：
结合日常信息，加深对信息之路越来越宽的理解。
知识全解
知识点一 微波通信
1.微波
微波的波长在10m～1mm之间，频率在30MHz～3×105MHz之间。因为它的频率很高，所以信息容量很大，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。从电磁波家族图上可以看出，微波距离可见光很近，因此微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地面绕射。为克服微波的这一缺陷，必须每隔50km左右就建设一个微波中继站，像接力棒一样，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去。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。
知识全解
知识点一 微波通信
2.微波通信的优缺点
优点：
微波通信的频率高,传播信息容量大,且中继站用计算机监督控制。出现故障时能自动倒换,自动报警,节约了人力资源。
缺点：
微波传送距离越远,需要建立的中继站就越多, 势必会带来一定的麻烦。而且在遇到雪山、大洋，根本无法建立中继站。
知识全解
知识点一 微波通信
3.月球不能做中继站，实现微波通信
原因：
（1）月球离我们太远，信号衰减、时间延迟。
（2）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，太不方便了。
故不能用月球作为中继站。
解决方案：
用同步通信卫星做微波通信的中继站。
知识全解
知识点二 卫星通信
地球同步通信卫星
同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同，所以叫做“同步”卫星。
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。 卫星通信除了能远距离传递信息外，还有通信容量大、抗干扰性好、质量好、功效高等优点。
知识全解
知识点二 卫星通信
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。通信卫星板状的两翼是太阳能电池板，它把太阳能转化成电能，供卫星使用。地面上的碟形天线是用来接收来自卫星的信号。
知识全解
知识点三 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。但如何实现这一目的呢？
1960年美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光，称为激光。
1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，这使得用光进行通信的幻想得以实现。
知识全解
知识点三 光纤通信
光纤棒，大家玩过吗？
知识全解
知识点三 光纤通信
把大塑料瓶用不透光的纸包上，在瓶的侧壁开个小孔。将塑料瓶装满水，在水面上方放一个发光的小灯泡。当水从小孔流出时，观察发生的现象。
表明光可以沿着弯曲的水流传播。光的传播路线可以是弯曲的，是因为光发生了全反射。
实验中发现光沿着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑。
知识全解
知识点三 光纤通信
全反射知识：我们已经知道光的反射规律，反射角等于入射角，当入射角增大时，反射角也增大。当光从水或玻璃中斜射向空气时，既发生反射也发生折射，当入射角增大到某一角度时，就只发生反射而不再发生折射，这时就发生了全反射。
知识全解
知识点三 光纤通信
光也可以在管道中——光导纤维中传播，如果光携带了信息，就是光纤通信。
微波通信确实可以传输大量的信息，不过在传输过程中容易受到电磁干扰，还易遭雷击，导致信号传递不够稳定。如果传播的距离很远，时间延迟，会导致声音和图像不同步。为提高通信质量，有必要研究开发一种新的信号传输方式。
知识全解
知识点三 光纤通信
普通的光源夹杂了许多不同波长的光，如果用它作为载波，就像收音机同时接收到了许多频率的节目，各种声音重叠在一起，让人无法分辨清楚。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。
知识全解
知识点三 光纤通信
激光的特点就是频率单一、方向高度集中。
光从光导纤维的一端射入，在内壁上经过多次反射，从另一端射出，从而可以把信息传到远方。
注意：
（1）光纤通信利用的不是微波，而是激光。
（2）激光在光导纤维中传播发生的是全反射，不是折射。
知识全解
知识点三 光纤通信
光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯是由很细很细的石英玻璃丝做成的。
光纤通信不受外界条件干扰，使激光能传播很远，并且能提高通信质量。光纤通信容量大。
知识全解
知识点四 网络通信
同学们，谁有电子信箱？谁有QQ号码？它们各有什么用处，你的电子信箱是如何获得的？
光纤通信不受外界条件干扰，使激光能传播很远，并且能提高通信质量。光纤通信容量大。
知识全解
知识点四 网络通信
目前人们最常用的网络通信形式是电子邮件(E-mail)。
电子信箱由三部分组成，一个是邮箱的归属人名称，另一个是服务器名称，中间用符号“@”连接，这是电子信箱的标志性符号。
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。除了传递文字以外，还可以传递照片、语言及任何信息变成的数字文件。
世界上最大的计算机网络叫做因特网(Internet)。计算机可以高速处理各种信息，互联网利用通信线路和电磁波，将分布于世界各地的计算机网络连接起来，用来传递各种信息。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。
知识全解
知识点四 网络通信
电子邮件的传递方式是
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。
知识全解
知识点四 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”。
当堂练习
1.五十年前，华裔物理学家高锟在光导纤维通信领域取得突破性的进展并因此获得诺贝尔物理学奖。光纤传播信息利用的原理是（　　）
A．光的反射
B．光的折射
C．光的直线传播
D．光的色散
A
当堂练习
解析　
光纤通信利用的就是全反射的道理，光纤在结构上有中心和外皮两种不同介质，光从中心传播时遇到光纤弯曲处，会发生全反射现象，而保证光线不会泄漏到光纤外，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
当堂练习
2.关于能源、信息与材料，下列说法不正确的是（　　）
A．5G 网络所指的就是在移动通信网络发展中的第五代网络， 经测试5G下载速度是4G的15倍，因为 5G 网络比 4G 网络的电磁波在真空中传播的速度小
B．指南针是磁性材料制成的，其南极指向地磁北极附近
C．利用半导体材料可以制作二极管
D．光纤通信利用激光传递信息的
A
当堂练习
解析　
A．5G网络和4G网络的电磁波在真空中传播的速度一样快，故A错误，符合题意；
B．地磁场的南北极与地理南北极相反，指南针是磁性材料制成的，其南极指向地磁北极附近，故B正确，不符合题意；
C．二极管具有单向导电性，利用半导体材料可以制作二极管，故C正确，不符合题意；
D．激光属于电磁波，光纤通信利用激光传递信息，故D正确，不符合题意。
故选A。
当堂练习
3.关于信息的传递，下列说法正确的是（ ）
A．声、光和电磁波中，只有电磁波能够传递信息
B．固定电话、移动电话、广播和电视都是利用导线中的电流来传递信息
C．收音机利用天线接收电磁波和发射电磁波
D．微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信都可以用来传递信息
D
当堂练习
解析　
A. 声波、光和电磁波都能够传递信息，此选项说法不正确；
B. 固定电话是利用导线中的电流来传递信息，而移动电话、广播和电视是利用电磁波传递信息，此选项说法不正确；
C. 收音机的天线只能接收电磁波，不能发射电磁波，此选项说法不正确；
D. 微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信都可以用来传递信息，此选项说法正确．
故选D。
当堂练习
4.下列说法中不正确的是（ ）
A．微波大致沿直线传播，因此微波通信要建很多中继站才能把信息传递到远方
B．卫星通信只需要3颗同步卫星就可以实现全球通信
C．光纤通信容量大，不受电磁干扰，保密性好，通信质量高，但传输距离短
D．利用因特网可实现资源共享和信息传递，还可进行远程教育、远程医疗等
C
当堂练习
解析　
A、地球是圆的，而微波沿直线传播，因此需要设置微波中继站，将信号接力传递下去，故A说法正确．
B、通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，在地球周围均匀地配置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，故B说法正确．
C、光纤已经成为现代通信的主要传输工具，它容量大、不受外界磁场的干扰、不怕腐蚀、不怕潮、能量损耗少，激光通信能传播很远，并且能提高通信质量，故C说法不正确；
D、人们可以通过互联网进行远程教育、远程医疗会诊、打IP电话、查阅资料、发送电子邮件等，故D说法正确．故选C。
当堂练习
5.用于卫星通信的人造卫星叫做通信卫星，下列关于通信卫星的说法中，正确的是（ ）
A．卫星通信的信号是由通信卫星发射的
B．卫星通信的信号是微波信号
C．微波信号在通过大气层时无能量损失
D．通信卫星离地面高度没有特定要求
B
当堂练习
解析　
A.卫星通信的信号是由地面站发射的，故A错误；
B.卫星通信的信号是微波信号，故B正确；
C.微波通信在传播过程中有能量损失，所以修建了微波中继站，故C错误；
D.同步卫星的高度约为35800千米，故D错误．
故选B。
本课小结
越来越宽
的信息之路
微波通信：
卫星通信：
光纤通信：
定义：微波是指波长为10 m～1mm，频率为30 MHz～3×105 MHz的电磁波。
性质：更接近于光波
在地球的周围均匀地配置3颗同步通信卫星，可以实现全球通信
特点：频率单一、方向高度集中
优点：①不受外界条件干扰，使激光通信能传播很远，并且能提高通信质量；②容量大。
网络通信：
优点：频率很高，信息容量很大
缺点：50 km左右就要建设一个微波中继站
通信方式：电子邮件
优点：快捷、方便，可以传递文字、图片、语音等任何信息变成的数字文件
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