资源简介

/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
1.物理观念：理解各类通信方式中电磁波的作用，明确信号“发射—传输—接收”的基本流程。
2.科学思维：对比不同通信方式的特点与应用场景，梳理电磁波在通信中的核心逻辑。
3.科学探究：通过分析教材图示，拆解通信信号传递过程，提升逻辑分析能力。
4.科学态度与责任：感受我国5G、北斗系统的科技成就，激发民族自豪感，树立科技探索意识。
重点：
1.掌握无线电广播、电视的信号传递过程，理解移动通信的基站转接原理；
2.了解卫星通信的覆盖特点及北斗系统的应用。
难点：
1.解释“调制”“调谐”“检波”在广播信号传递中的作用；
2.理解同步卫星实现全球通信的原理；
【自主学习】
1.无线电广播和电视信号都由__________传递的，无线电广播仅传递______信号，电视同时传递____________________信号。
2.无线电广播传递声音信号的过程：话筒将声音信号转化为_________信号，再加载到高频电流上形成__________信号，通过天线发射电磁波；收音机接收后，经__________和__________提取音频信号，放大后还原成声音。
3.手机既是无线电__________台，又是无线电__________台，其通话需通过__________转接，基站按_________状排布以扩大覆盖范围。
4.卫星通信系统由__________、__________、地面通信控制中心以及地面传输系统组成。
5.5G是________代移动通信技术，具有__________、__________、信息通道大等优势，我国已建成全球规模最大的5G网络。
6.同步卫星是指环绕__________转动且周期跟地球__________的卫星。若在地球赤道上方距地面某一高度的圆周上均匀放置__________颗同步卫星，它们发送的微波信号几乎可覆盖全球。
7.我国自主研发的________卫星导航系统（BDS）已全面建成，能提供__________、导航和授时服务，定位精度达分米、厘米级别。
【合作探究】
1.无线电广播信号传递
（1）无线电广播是通过__________来传输声音信号的。
①在播音室里，通过话筒把声音信号变成__________，即音频信号 。
②在控制室内，将音频信号加载到_______电流上，形成调制信号。
③放大后的调制信号通过_______发射，以______的形式在空中传播。
④收音机接收到一定量的电磁波，通过_______把其中的音频信号提取出来并加以放大，还原成声音
分析讨论：你能说一说电磁波传递声音信号的过程吗？
（2）收音机波段参数
收音机的中波（MW）波段的频率范围是300~3 000 kHz，相应的波长范围是1 000~100 m ；短波（SW）波段的频率范围是3~30 MH z，相应的波长范围是100~10 m 。
2.电视信号传递
（1）用摄像机在演播室里拍摄__________和录音
（2）选取、切换不同__________、__________的画面来制作电视节目
（3）电视塔发射经放大后的载有__________信号和__________信号的电磁波
（4）电视机接收到电磁波，将视频信号和音频信号__________出来，分别送到显示屏和扬声器还原成图像和声音。
3.电视与无线电广播在信号传递上的异同点。
（1）相同点
①传输载体：用__________作为信息传输的载体。
②核心原理相同：都遵循“______________________________”的基本工作流程。即将需要传递的信号加载到高频电磁波上发射出去，在接收端再将信号从载波上“取”下来，还原成我们能感知的形式。
（2）不同点
比较项目 无线电广播 电视
传递信号 仅传递________信号。 同时传递__________和__________信号。
信号带宽 所需频带较_______，对带宽要求_____。 图像信号频带很_______（通常为5~6MHz），需要更宽的带宽。
发射与接收 发射端只有话筒，接收端只有扬声器。 发射端多了摄像机，接收端多了显示器。
信号质量 __________干扰，但对实时性要求__________。 对信号稳定性要求__________，模拟信号时代易出现“雪花”、“重影”等现象。
显像管电视和液晶电视
显像管电视：以阴极射线管为核心，电子束轰击荧光粉自发光成像的电视。
早已停产退市，仅在怀旧、专业监控少量留存。
显像管电视 液晶电视
液晶电视：以液晶面板为核心，背光透过液晶层控光成像的电视。当下家用电视绝对主流。
1. 移动通信
（1）手机既是无线电__________，又是无线电_______。
（2）手机的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度_______。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 移动通信
（3）用手机拨打电话时，会把语音转化成_______，然后通过_______，发送到距离_______的基站A，基站A接收到电信号之后，再通过_______转发到覆盖对方手机信号的基站B，基站B再把电信号发送到_______手机，手机接收到电信号之后再把_______转换成语音，从而实现双方通话。
（4）蜂窝网络：基站按_______排布，可最大化覆盖范围，减少信号盲区。
蜂窝网络
2.5G技术
（1）定义：第_______代移动通信技术，我国已建成全球规模最大的5G网络。
（2）优势：使得我们的通信更为_______和_______；下载速度_______、延时_______，网络的即时交流如同面对面交谈一样；信息通道_______，在人流密集处人们可以同时使用网络进行畅快的通话或网络浏览。
（3）应用：价值已融入多项国民经济中，有力促进了_______经济发展。
截至2025年底，我国2025年新建（净增）5G基站58.8万个，总数达483.8万个（工信部《2025年通信业统计公报》）
1.卫星通信系统的组成
卫星通信系统由_______、_______、地面通信控制中心以及地面传输系统组成。
庞大的通信网络
卫星通信可通过_______瞬间把我们这个巨大的地球变成了小小的“地球村”
2.同步卫星
同步卫星是指环绕地球转动且周期跟_______相同的卫星。若在地球赤道上方距地面某一高度的圆周上均匀放置_______，它们发送的微波信号几乎可覆盖全球。
同步卫星
3.工作原理
同步卫星能够将从某一个地面中继站接收到的_______信号经过处理后，再发送到其他的地面_______。中继站可将接收到的信号转送到_______控制中心，进而输送到通信_______，从而使用户实现信息互联。
同步卫星、地面中继站间传递信息示意图
4.卫星通信的优势及其应用
（1）优势：卫星通信具有覆盖面_______、通信距离_______、_______环境限制等许多优点；
（2）应用：卫星通信应用于_______、_______和卫星定位系统，它在船舶、飞机导航及城市交通管理等方面，将发挥越来越重要的作用，目前，部分国产手机可以通过北斗卫星导航系统实现卫星通信。
手机实现远距离通信的几种方式：北斗_______、_______无线网络通信、通信_______。
北斗卫星导航系统（BDS）
1.发展历程
2000年北斗一号（服务中国）→2012年北斗二号（服务亚太）→2020年北斗三号（服务全球）→2035年建设综合时空体系。
我国已建成的北斗卫星导航系统
2.核心功能
全球范围内全天候、全天时提供高精度定位（分米/厘米级）、导航、授时服务（测速精度优于0.1m/s，授时精度优于10ns）。
3.应用场景
水利水电、海洋渔业、交通运输、气象观察、国土测绘、减灾救灾、日常导航（电子地图）等，日定位量超2100亿次，应用于全球半数以上国家和地区。
【归纳整理】
1.无线电广播和电视信号都由电磁波传递；
2.无线电广播仅传递声音信号，电视同时传递声音和图像信号；
3.手机既是无线电发射台，又是无线电接收台；
4.5G技术的通信更为便捷和快速；下载速度快、延时短，信息通道大；
5.卫星通信系统由同步卫星、地面中继站、地面通信控制中心以及地面传输系统组成；
6.卫星把地面站送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站。
【课堂练习】
1.关于电磁波和现代通信，下列说法错误的是（ ）
A．光纤通信具有传输信息量大、抗干扰能力强、损耗小等优点
B．微波、超声波、无线电波都属于电磁波
C．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站进行通信的
D．卫星通信、光纤通信都可以用来传递信息
2.2024年春运期间，我国自主生产的C919飞机首次投入春运，深受国人的喜爱。此飞机在空中飞行时，跟地面上联系用的是（ ）
A．光纤通信 B．超声波 C．广播和电视 D．电磁波
3.光纤通信是利用________从光导纤维的一端射入，在内壁上多次_____ ，从另一端射出来传递信息的；它传播信息的速度_____ （选填“大于”“小于”或“等于”）3×108 m/s 。
【课后巩固】
1.通过本节的学习，你能否感受到电磁波在改变我们的生活、工作和学习方式等方面的作用？在信息通信方面，你知道电磁波有哪些应用？你最感兴趣的是哪种应用？说说你的理由。
2.5G是指第五代通信技术，查阅资料搜集我国5G通信所使用的无线电波频率，并说说5G通信的优越性主要有哪些。
3.请你从互联网查阅相关资料，了解北斗卫星导航系统在生活中有哪些应用。
4.神舟十四号航天员于北京时间2022年12月4日完美“回家”，在直播中解说员说他们经过“黑障区”时无法与地面联系。请查阅资料，说明其中的原因。
1.关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（ ）
A．地球同步卫星在空中静止不动
B．地球同步卫星和月球一样每天绕地球运转一周
C．地球同步卫星的转动周期和地球自转周期相同，相对于地面是静止的
D．地球同步卫星作为传播微波的中继站，地球上空至少需要4颗才能将信号覆盖全球
2.古时候，北斗七星是人们用来辨别方向的重要指针。今天，我国自主研发的北斗系统，已成为全球导航领域的璀璨明星。如图所示，北斗导航系统主要是利用以下哪种通信方式进行定位和导航的（　　）
A．微波通信 B．卫星通信 C．光纤通信 D．网络通信
3.关于电视的工作过程，下列说法正确的是（　　）
A．摄像机把图像和声音信号变成电信号 B．话筒将声信号变成电信号
C．显示屏的作用是将声信号还原成声音 D．扬声器的作用是将图像信号还原成图像
4.广播电台和电视台都是利用电磁波传递信号的。关于它们的不同，下列说法正确的是（　　）
A．广播电台发射电磁波需要发射天线，而电视台发射电磁波不需要发射天线
B．广播电台发射的电磁波在真空中的传播速度比电视台发射的电磁波在真空中的传播速度小
C．广播电台发射的电磁波的频率比电视台发射的电磁波的频率高
D．广播电台发射的电磁波只有声音信号，而电视台发射的电磁波既有图像信号，又有声音信号
5.我国是世界上移动电话用户最多的国家。下列关于移动电话的说法，错误的是（　　）
A．移动电话既能接收电磁波，又能发射电磁波
B．移动电话的发射功率非常大，其天线的灵敏度很高
C．移动电话与其他用户通话需要基站转接
D．移动电话用户间通过无线电波传递信息
6.关于电磁波和现代通信，下列叙述正确的是（　　）
A．电磁波可以在真空中传播
B．电磁波的频率越高，在空气中的传播速度越大
C．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站进行通信的
D．地面指挥中心通过超声波与“天问一号”传递信息
7.如图是无线电广播工作过程的简易图。
（1）话筒把播音员的 转换成电信号，调制器把音频电信号加载到 电流上发射到空中。
（2）收音机接收到各种电磁波并从中选出特定频率的信号。通过解调将 电信号留下，通过 把播音员的声音从收音机播放出来。
8.阅读材料，回答问题。
电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。
用微波传递信息时，必须每隔左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。如图乙所示，在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星作为太空微波中继站，可使地球上任意两点间保持通信。同步通信卫星接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。某地举行体育赛事，现在通过卫星电视，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。
（1）如图丙所示，分别是两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，使地球上b处地面站接收到a处地面站发送的信号。请仿照光路图，在图中画出平面镜及微波传播的路径和方向。
（2）已知三颗通信卫星距地面的高度都是，任意两颗卫星之间的距离都是，则a处发送的微波信号传送到b处所用的时间是 s。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【课前预习】
答案：1.电磁波 声音 声音和图像 2.音频电 调制 调谐 检波 3.发射 接收 基站 蜂窝 4.同步卫星 地面中继 5.第五 下载快速 延时短 6.地球 自转的周期相同 三 7.北斗 高精度定位
【合作探究】
探究点一：
答案：1.(1）电磁波①电信号②高频③天线 电磁波④调谐和检波
分析讨论参考答案：话筒将声信号→电信号（音频信号）→音频信号加载到高频电流上→调制信号→天线→以电磁波形式传播发射→收音机天线接收电磁波→调谐→检波（提取音频信号）→放大→扬声器→还原成声音。
2.（1）画面 （2）角度 大小（3）视频 音频（4）提取3.（1）①电磁波②调制-发射-传播-接收-解调
（2）声音 声音 图像 窄 低 宽 易受 极高 更高
探究点二：
答案：1.（1）发射台 接收台 （2）不高 基站（3）电信号 电磁波 最近 交换机 对方 电信号（4）蜂窝状 2.（1）五（2）便捷 快速 快 短 大 数字
探究点三：
答案：1.同步卫星 地面中继站 电磁波 2.地球自转的周期 三颗同步卫星3.微波 中继站 通信 终端
4.（1）大 长 不受（2）电视广播 移动通信 卫星通信 Wi-Fi 基站
【课堂练习】
1.【答案】B
【详解】A．光纤通信的优点是传输信息量大、抗干扰能力强及光能损耗小等，故A正确，不符合题意；
B．微波、无线电波都属于电磁波，超声波不属于电磁波，故B错误，符合题意。
C．卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站进行通信的，故C正确，不符合题意。
D．卫星通信、光纤通信都可以用来传递信息，故D正确，不符合题意。
故选B。
2.【答案】D
【详解】飞机在空中飞行时，与地面联系是利用电磁波。因为电磁波可以在真空中和空气中传播，而超声波不能在真空中传播且传输距离有限，光纤通信需要铺设光缆，广播和电视本质也是电磁波，但属于单向传播的民用信号，非专用航空通信手段。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3.【答案】激光 反射 小于
【详解】[1][2][3]光纤通信是利用激光传输信息的，从光纤的一端射入，在内壁上多次反射后在另一端放射出来，然后在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。光在光导纤维中传播的速度小于 ，因为光在真空中速度最快，在介质中速度会变慢。
【课后巩固】
基础练习
1.答：(1）电磁波在我们的日常生活中，手机和无线网络的普及使得我们能够随时随地获取信息、进行交流和完成工作，另外在无线电广播与电视方面应用也很广泛。
（2）在信息通信方面，电磁波的应用包括手机通信、无线网络、广播、电视和卫星通信等。
（3）我最感兴趣的是5G通信技术。因为5G技术不仅提供了更快的网速，还支持更多的连接设备，为物联网、自动驾驶等新兴技术的发展提供了基础。这将极大地推动社会的数字化转型。
2.答案：我国5G通信主要使用以下无线电波频率：Sub- 6GHz频段：包括3.3-3.6GHz和4.8-5.0GHz等中频段，这是目前5G网络部署的主力频段，兼顾了覆盖范围和容量需求。
毫米波频段：如26GHz、28GHz和39GHz等高频段，虽然覆盖范围较小，但能提供超大带宽和极高速率，适用于热点区域和特殊场景的容量补充。
它的主要优点：
（1）增强移动宽带（eMBB）：支持8K高清直播虚拟现实（VR）和增强现实（AR）等应用，提供极致的网速体验。
（2）海量大连接（mMTC）：适用于物联网场景，如智能家居、智能电网和智慧城市，支持海量设备在小范围内的集中连接。
（3）低时延高可靠（URLLC）：满足远程医疗、无人驾驶和工业自动化等对实时性和可靠性要求极高的应用需求。
3.现状：当下家用电视绝对北斗卫星导航系统在生活中的应用包括：
大众出行导航：集成于手机与车载设备，提供车道级导航、路线规划、精准定位等服务，提升出行效率与安全。
个人安全与智慧生活：支持智能穿戴设备实现老人儿童定位与紧急呼救；助力外卖、快递配送精准送达。
应急通信与特殊场景：在无信号区域通过短报文功能实现求救与信息传递，保障户外活动与灾害救援安全。
精准农业与食品安全：实现农机自动驾驶、农田数据监测、农产品全程溯源，提升农业生产效率与食品安全水平。
城市治理与公共安全：用于地下管线管理、建筑施工放线、危险品运输监控等，提升城市管理精度与应急响应能力。
4.答：在“黑障”区返回舱无法与地面人员进行通讯的原因是：返回舱与空气摩擦形成等离子区，高温高压的电离气体层包裹在返回舱表面，屏蔽了电磁波，导致返回舱与地面失去联系。
能力提升
1.【答案】C
【详解】ABC．地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，运行周期与地球自转一周的时间相等，相对于地球是静止的，故C正确，AB错误；
D．用同步卫星作为微波的中继站，只需要三颗通信卫星就可以实现全球通信，故D错误。
故选C。
2.【答案】B
【详解】北斗导航系统是利用卫星进行定位和导航的，故B符合题意，ACD不符合题意。
3.【答案】B
【详解】A．摄像机把图像变成电信号，故A错误；
B．话筒将声信号变成电信号通过电磁波传递给接收器，故B正确；
C．显示屏的作用是将电信号转化为可视图像，故C错误；
D．扬声器是将音频电信号转化成声信号，故D错误。
故选B。
4.【答案】D
【详解】A．无论是广播电台还是电视台，发射电磁波均需要发射天线，A错误；
B．任何电磁波在真空中传播的速度都是相等的，B错误；
C．发射天线可以发射不同频率的电磁波，所以广播电台发射的电磁波的频率不一定比电视台发射的电磁波的频率高，C错误；
D．广播电台与电视台发射的电磁波的根本区别是广播电台发射的电磁波只有声音信号，而电视台发射的电磁波既有声音信号，又有图像信号，D正确。
故选D。
5.【答案】B
【详解】A．移动电话既能接收电磁波，也能发射电磁波，这是其实现通信的基础，故A正确，不符合题意；
B．移动电话的发射功率较小，天线灵敏度也不高，需要通过基站转接来扩大通信范围，故B错误，符合题意；
C．移动电话与其他用户通话需基站转接，这是移动电话通信的工作方式，故C正确，不符合题意；
D．移动电话通过电磁波与电话网络联系，实现信息传输，故D正确，不符合题意。
故选B。
6.【答案】AC
【详解】A．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故A正确；
B．电磁波在空气中的传播速度近似为光速（约），与频率无关。频率变化仅影响波长，而非速度，故B错误；
C．卫星通信通过人造卫星作为中继站转发信号，实现远距离通信，故C正确；
D．超声波是声波，无法在真空中传播，而“天问一号”与地球通信依赖电磁波（如无线电波），故D错误。
故选AC。
7.【答案】(1) 声信号 高频 (2) 音频 扬声器
【详解】（1）[1][2]话筒的作用是将声信号转化为音频电信号。调制器的作用是将电信号加载在高频电流上，然后由天线以电磁波的形式发射到空中。
（2）[1][2]收音机天线接收到空中的各种电磁波，并通过调谐器从中选出特定频率的信号，然后通过解调器将高频电流成分滤去，将音频信号留下，送到扬声器将音频电信号转换成声音。
8.【答案】(1)(2)0.482
【详解】（1）由题意可知，分别连接a和和和b，作出和的角平分线，即得法线的位置，然后分别过作出法线对应的垂线，即得平面镜的位置。微波从a处发出经I处平面镜反射到Ⅱ处平面镜，再经Ⅱ处平面镜反射到b处，如图所示：
（2）a处发送的微波信号传送到b处时通过的路程，微波传播的速度等于光速，为；由可得，a处发送的微波信号传送到b处所用的时间。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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