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(共32张PPT)
第2、3节 广播、电视和移动通信 卫星通信和光纤通信
九年级全
学习目标
物理观念
了解无线电广播、电视的工作过程；了解移动通信是怎样工作的.了解卫星通信和光纤通信.
科学思维
在谈论现代通信的实例中，进行比较与分类，发展科学思维能力.
科学探究
经历水流导光的过程，观察与体验水流导光的过程，养成观察的习惯，增强证据意识.
科学态度与责任
在了解现代通信在生活中的应用过程中，感受物理与生活和社会的密切联系.
新课引入
我们打开电视机，听到的声音、看到的图像都是通过电磁波传来的.
发射电磁波的中央电视塔
智能手机
思考
这些信息是怎样被发射和接收的呢？
我们用智能手机浏览网页、打电话，也是靠电磁波来传递各种信息的.
一、无线电广播信号的发射和接收
1. 无线电广播信号的发射——广播电台
话 筒——把声音信号转换成电信号
调制器——把音频电信号加载到高频
电流上
天 线——产生电磁波并发射到空中，
由收音机接收
天　线——接收各种各样的电磁波
调谐器——选出特定频率的信号
解　调——将信号含有的高频电流成分滤
去，将音频电信号留下
扬声器——把音频电信号转换成声音
2. 信号的接收与还原——收音机
点击播放视频
拓展实验
电磁波的发射和接收
连接好装置，把发射器置于某一波形挡，观察电磁波的波形.转动发射器上的旋钮，改变发射器发出的电磁波的频率、振幅，观察信号的变化.
二、电视信号的发射和接收
电视直播北京冬奥会
1. 电视信号的发射
摄像机——把图像变成电信号
发射机——把电信号加载到频率很高的电流上
发射天线——将高频信号发射到空中
2. 电视信号的接收
电 视 机——把图像信号取出并放大
显 示 器——还原成图像
接收天线——接收包含声、像信息的高频信号
音频放大——将微弱音频信号放大并输出
电视机
声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似.
此外，生活中常见的有线电视通过电缆等把电视节目传送到千家万户.
手机既是无线电发射台又是无线电接收台：它用电磁波把讲话的信息发射到空中，同时它又在空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息.
三、移动通信信号的发射和接收
手机的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高.因此，它跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接.这种固定的电台叫作基站.
如图为全球海拔最高的5G(第五代移动通信技术)基站，实现了珠穆朗玛峰峰顶5G网络覆盖.现在智能手机的功能非常丰富，可以用来视频通话、浏览网页、举办网络会议，等等.
珠峰大本营的5G基站
在无线电波中，微波的波长较短，频率较高.一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话.微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射.我们怎样才能把微波信号传递到远方呢？
思考
四、卫星通信
由于微波大致沿直线传播，所以要想让它沿地球表面传播就要设中继站.通常每隔50 km左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去.要想使信号传递的距离越远那么需要的中继站就越多.
微波中继通信示意图
接收
发射
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.
想 想 议 议
在遇到雪山、大洋等根本无法建设中继站的情况时，又该怎么办？能不能利用地球的卫星——月球进行微波中继通信呢？
月球是地球的卫星，可以反射微波，但它离我们太远，信号衰减、时间延迟，而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.
解决方案：人造卫星通信.
要想实现全球通信至少需要几颗地球静止卫星？
在地球的周围均匀地配置3颗地球静止卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信.
思考
卫星通信的优点：
远距离传递信息；
通信容量大；
干扰小、质量好、功效高.
中国北斗卫星导航系统
利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛.例如，北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施.
使用北斗卫星导航系统的无人驾驶车辆
例 目前很多汽车的驾驶室里都装有GPS(全球卫星定位系统)接收器装置，GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航.卫星向GPS接收器传送信息依靠的是( )
A. 激光 B. 红外线
C. 紫外线 D. 电磁波
D
卫星是通过微波进行通信的，微波属于电磁波
电磁波的传播速度等于光速，光也是一种电磁波.
与短波、微波相比，光的频率更高.如果用光来通信，相同时间可以传递更多的信息.
普通的光源包含了许多不同波长(频率)的光.
为什么难以用普通的光源携带信息？
思考
五、光纤通信
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——激光.物理学家提出用光纤通信的构想，这使得用光进行通信的梦想得以实现.通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维(简称光纤)里传播.
西奥多·哈罗德·梅曼，美国
(1927年–2007年)
演 示
在塑料瓶的一侧开个小孔，塑料瓶内盛水，让激光从另一侧水平射向小孔.当水从小孔流出时，你会看到光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑.
水流导光
点击播放视频
光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射后从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方.光导纤维是很细很细的玻璃丝，通常将数条光纤并成一束再敷上保护层，制成光缆，用来传递电视、电话等多种信息.由于光的频率很高，所以光在一定时间内可以传输大量信息.
光纤通信的优点：
(1)传输频带极宽，通信容量很大；
(2)光纤衰减小，无中继设备，传输距离远；
(3)频率稳定，信号传输质量高；
(4)光纤抗电磁干扰，保密性好.
我国光纤通信的发展十分迅速，光缆可以通达几乎所有地区，而且还与其他国家合作修建了跨越太平洋的海底光缆.随着互联网的进一步发展，移动通信网络的建设，物联网等新应用的不断涌现，光纤通信将迎来更广阔的发展空间.
内芯
外套
科学世界
激光束的方向性特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度.激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距.
激光还有一个特点是亮度高，也就是说它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，就可以使物体的被照部分迅速上升到极高的
温度并熔化.
此外，利用几十阿秒(10-18 s)的激光脉
冲可以“捕捉”原子内电子的运动，使人类对
微观世界的观察接近极致.
激光的应用
激光切割晶片
广播、电视
和移动通信
卫星通信和
光纤通信
发射：主要由话筒、______和_____组成.
接收：主要由_____、调谐器、解调器和______组成.
调制器
天线
扬声器
天线
课堂小结
无线电广
播信号的
发射和接收
电视用电磁波传递图像信号和_____信号.
声音
电视信号
的发射
和接收
电视信号的发射过程由______完成，接收过程由______完成.
电视台
电视机
移动通信
信号的发
射和接收
手机：既是无线电的____装置，又是无线电的____装置.
发射
接收
基站：手机它跟其他用户的通话要靠较大的固定____电
台转接，这种固定的电台叫作基站.
无线
卫星通信：信号覆盖范围广. 在地球的周围均匀地配置___颗同步通信
卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信.
光纤通信：携带信息的光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次____，
从另一端射出，这样就把光携带的信息传到远方.
3
反射
1. 从广播电台发射出去的电磁波是( )
A. 振荡器产生的高频电磁波
B. 随声音变化的低频电磁波
C. 经声音信号调制的高频电磁波
D. 经图像信号调制的高频电磁波
C
调制器：把音频电信号加载到高频电流上
2. 关于微波通信，下列说法正确的是( )
A. 微波频率比中短波低，因此它的波长更长一些，可以传递更多的信息
B. 微波大致沿直线传播，地球又是一个球体，因此要实现长距离通信，必须建立中继站
C. 月球是地球的卫星，因此可以在月球上建立一个中继站
D. 在陆地上必须建立中继站，在水面上就可以不建造
B
微波的频率比中短波高、波长短
×
每隔50 km左右建一个中继站，以保证微波的向下传递
√
信号衰减、时间延迟，且月亮绕地球转动，因此不能在月亮上建立中继站
×
微波通信的中继站在海洋上无法建立，可以用通信卫星来作为微波通信的中继站
×
3. 在中国移动通信大楼的顶部常可见到一些锅形天线，关于这种天线的作用，以下说法中正确的是( )
A. 这是做广告用的模型
B. 天线凹面斜向上方是用来接收卫星信号的
C. 天线凹面朝水平方向是用来接收卫星信号的
D. 无论天线朝什么方向均能接收卫星信号
B
天线是能够有效的向空间某特定方向辐射电磁波或者能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置
4. (多选)关于信息和材料在生活中的应用，下列说法正确的是( )
A. 倒车雷达是利用电磁波传递信息的
B. 利用半导体材料可以制作二极管
C. “北斗”卫星导航是利用电磁波传递信息的
D. 光纤具有抗干扰、信号衰减小的特点，光纤通信是依靠激光折射传递信息的
BC
超声波
×
√
√
光在光导纤维中依靠光的反射传播
×

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