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第3节　卫星通信和光纤通信
物理观念:了解微波通信、卫星通信、光纤通信;知道信息理论,频率越高,相同时间传输的信息越多。
科学思维:经历通信方式演变的过程,体会信息传递的多样性。
科学探究:经历“水流导光”实验,了解光纤通信的原理。
科学态度与责任:通过学习通信知识,了解科技为人类带来的便利,培养关注科学发展前沿的意识,提高学科学的兴趣,树立科技服务人类的思想。
教学重点:了解现代通信知识。
教学难点:微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信的优点和原理。
教师准备:塑料瓶、激光灯、玻璃水槽、水、一段光导纤维、教学课件等。
教学环节 设计意图
一、创设情境　导入新课 课件展示电磁波谱,从图中我们可以发现微波的波长和频率有什么特点 学生:波长短,频率高。 教师:作为载体的电磁波,频率越高,相同时间内传输的信息就越多。所以常用微波进行通信。但微波的性质接近光波,大致沿直线传播 我们怎样才能把微波信号传递到远方呢 引入课题。 回顾电磁波家族,认识微波的特点,认识不同的信息传输途径,效率不同
二、新课讲解　探究新知 探究点一　卫星通信 [过渡] 微波通信有什么特点呢 播放视频《微波通信》。 学生交流: 学生1:绕射能力差,传输过程中衰减很大,传输距离较短。 学生2:几乎沿直线传播,受地球弧度影响,被地球表面阻挡。需每隔50 km左右就建一个微波中继站,需要的中继站很多。 通过视频认识微波通信的优点和缺点,避免单调的讲解
[想想议议]月球能否做为中继站 学生讨论交流后回答:能,但是用月球作为中继站不好。因为月球可以反射微波,但它离我们太远了,信号衰减,时间延迟。而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。所以用月球作为中继站,信号不好,还可能有时接收不到信号。 教师:月球不能作为微波通信的中继站,那么怎么办呢 学生:使用人造卫星做为中继站。 教师:2008年汶川地震后,灾区的通信设施受到极其严重的破坏,只能依赖国外卫星进行紧急通讯,这不仅价格高昂,还存在安全隐患。因此我国决定建设自己的卫星通信网络,2021年,中国在西昌卫星发射中心成功将天通一号03星发射升空。 播放视频《天通一号03星成功发射》。视频结束后,提示学生从标题上你发现了什么 学生:天通一号要实现全球通信,需要三颗地球静止卫星。 [点拨] 地球同步卫星:地球同步卫星即地球同步轨道卫星,又称地球静止卫星,是运行在地球同步轨道上的人造卫星,距离地球的高度约为36 000 km,卫星的运行方向与地球自转方向相同、速度相同。 教师:除了天通一号用于通信外,2020年我国建成北斗三号系统,向全球提供服务,课件展示我国的北斗卫星导航系统。 探究点二　光纤通信 1.[自主学习] 阅读课本184~185页“光纤通信”,回答以下问题: ①光纤通信的优点是什么 频率比微波高,一定时间内传输更大量的信息。 ②激光和普通光源的区别有哪些 普通光源包含许多不同波长(频率)的光,难以携带信息,激光频率单一,方向高度集中。 2.[演示实验1] 水流导光 引导学生观察实验现象:光不但能沿直线传播,也可以沿着弯曲的水流传播。 光可以沿弯曲的水流传播,那么光可以在光导纤维中传播吗 通过月球能不能做微波中继站的讨论,引入地球同步卫星 通过天通一号顺利发射升空和北斗系统的建成,对学生渗透爱国教育,培植爱国情怀 以学生为学习的中心,培养根据阅读目标有效提取信息的能力
　[演示实验2]用激光从弯曲的光导纤维的一端射入,可以观察到激光从另一端射出。 教师提出问题:光导纤维传光的原理是什么呢 播放视频《光导纤维》。 学生总结:光从光导纤维一端射入,在内壁上多次反射后从另一端射出,将信息传到远方。 课件展示图片。 从视频中我们还可以知道光导纤维的优点是什么 学生总结:通信容量很大;衰减小,无中继设备,传输距离远;不受电磁干扰,通信质量高,保密性好。 3.光纤通信技术的发展 简单介绍光纤通信技术的发展过程:1960年,美国科学家梅曼在加利福尼亚州的休斯实验室里,制成了世界上第一台红宝石激光器。1966年,华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想,并得以实现,高锟被誉为“光纤之父”。 通过水流导光实验类比激光在光导纤维的传播,理解光纤通信的原理 通过介绍光纤通信技术的发展过程,培养关注科学发展前沿的意识
三、归纳概括　课堂小结 教师引导学生总结归纳本节知识,梳理归纳,形成知识体系。 培养学生对所学知识及时归纳总结的意识,形成完整的知识体系
21.3　卫星通信和光纤通信
一、卫星通信
1.利用通信卫星作为微波通信的中继站来进行通信的方式叫卫星通信。三颗地球静止卫星可以实现全球通信
2.组成:同步通信卫星、地面站
二、光纤通信
1.激光:频率单一、方向高度集中
2.利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式
3.原理:光的反射
1.必做题:练习与应用1~3题。
2.选做题:查找资料了解我国北斗导航卫星发展的过程以及对我国的作用和意义,写一篇小论文。
　　本节课以问题引导为手段,利用多媒体课件的展示来引导帮助学生理解信息传递的不同方式以及特点。同时也加强了与生活实际的联系,尽可能地让学生感受科技并不遥远,生活处处与物理相关,让学生感觉到现代化的通信手段就在我们身边。在教学过程中,鼓励学生敢于发表自己的见解,通过学生讨论、交流,培养学生之间的相互合作的能力,课堂注重调动学生的学习积极性和主动性。本节课不仅是按照教材进行教学、完成教材的教学任务,同时还将教材的内容进行拓展,让学生敢于超越教材、超越自我,培养学生的创新能力。

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