越来越宽的信息之路教学设计教案

第4节越来越宽的信息之路知识与技能：1．初步了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。

2．了解光纤通信的原理和优点以及网络通信的发展过程和优点，掌握发电子邮件的方法。

过程与方法：通过自主合作学习本节知识，培养学生敢于发表自己见解的意识，提高学生应用物理知识解决实际问题的能力。

情感、态度与价值观：通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣，使学生养成关心科学前沿的意识。

重点：常识性了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信的优点和原理。

难点：常识性了解光纤通信的原理和优点。

多媒体课件。

一、情景导入为什么新闻联播伴随着视频播放？结合上节课我们学习的无线电广播和电视的工作过程，你认为电视广播和声音广播相比，在相同的时间内哪个传输的信息多？(学生回答：电视广播比声音广播传递的信息量多)信息理论表明：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内可以传输的信息就越多，因此，几十年以来，无线电通信、电视广播等所用的频率越来越高，信息之路越来越宽了。

今天我们就来了解一下越来越宽的信息之路。

二、合作探究微波通信提出问题为什么要用微波通信？微波通信有什么好处？为什么要建立微波中继站？它的作用是什么？多媒体展示归纳总结(1)微波的波长为10 m～1 mm。

(2)微波的频率为30 MHz～3×105 MHz。

(3)微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，必须每隔50 km左右就要建设一个微波中继站。

(4)微波通信的优点：频率高、传递信息的容量大。

卫星通信提出问题能否用月球作中继站，实现微波通信呢(学生回答：不行，距离太远！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)？那用什么方案可以解决呢？多媒体展示(1)多媒体展示图片：卫星通信。

(2)多媒体播放视频：全球同步卫星通信。

(视频详见教学课件)归纳总结(1)同步通信卫星相对于地面是静止的，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。

《越来越宽的信息之路》教学设计①常识性了解：卫星通信、光纤通信、网络通信。

②通过教学使学生了解：为什么要用微波通信？如何实现微波通信？了解微波性质接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射的特性，了解微波传播过程中的一些缺陷以及这些缺陷如何通过卫星通信来弥补。

③了解光纤通信的原理和优点。

④了解网络通信的发展过程和优点，掌握发电子邮件的方法。

随着社会的进步，人类传递的信息量越来越大，由无线广播发展到电视，增加了图像的信息，但如同人类的进步无法停止，信息的传递继续发展．信息传输的多少与什么有关呢？信息理论表明，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．根据电磁波家族成员特点：c＝λf可知，波长越短的电磁波，频率越高．相对无线电波，（长波、中波、短波）微波的波长更短、频率更高，因此可以传输更多的信息．我们可以形象地比喻为——信息之路越来越宽了．1．微波通信同无线电波相比，微波的波长更短，在1 mm至10 m之间，频率更高，在30 MHz至3×105 MHz之间，一条微波线路可以传输更多的信息，因此可在上面通行几千、几万路电话．但微波传输过程需要在其中建中继站，因为地球是球形．微波性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射．所以在每传播一定距离后需将微波向地面引，如图9－7所示．根据实际情况必须每隔大约50 km 左右就要建设一个微波中继站．而且传播的越远中继站需要的越多．图9－7微波通信受到挑战是因为必须建设中继站，并且在遇到雪山，大洋根本无法建设，这样就受到限制．如何解决这一问题呢？开始有人想利用月球做中继站，但由于月球离我们太远，没有足够能量的微波无法到达月球，更无从谈到携带信息反射回地面．后来人们想在天空中人造一个卫星做中继站，现在已经实现了，这得益于人造卫星的发展．2．卫星通信航天事业的发展使人类已飞出地球，在太空中建立太空站，可以发射人造卫星为我们服务，用地球同步卫星做微波中继站，很好地解决了地面中继站的弊端，实现无障碍中继，覆盖整个地球（360°）只需三颗通讯卫星如图9－8．卫星通讯标志着信息已可全球化．图9－83．光纤通信依然根据c＝λf．比微波频率更高的电磁波是光波．能否运用光波传送信息呢？如果用光波传送信息，这条“信息高速路”要比短波、微波宽出百万倍、千万倍．但发展光波通讯遇到这样一个问题，普通的光源夹杂了许多不同波长的光，难以携带信息或无法从光波中分离出信息．要想解决问题得制造一种单一且方向高度集中的光，作为载体才行．1960年，美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，激光是一种单一，方向高度集中的光，它携带信息时，可以从中将信息分离出来．图9－9激光用于通信，由于携带信息量可以更多，因此得到快速发展，各个国家都有光缆的通信工程，光缆是光信息的路径，是一种用玻璃做成的光导纤维，光在里面经过数次反射，最终从光缆另一头射出．如图9－9所示．光导纤维内心是空的，外面敷上保护层．由于光的频率很高，所以可以同时传递声音、图像等信息．4．网络通信信息的发送和接收都已经知道，但信息量的增大使人们面临着管理或挑选的问题，计算机可以处理大量的信息，而且速度快．把计算机同信息网络连在一起，就叫做网络通信．网络通信的优越性是很明显的，由于计算机介入信息的管理，人们又步入了一个崭新的信息时代．目前使用最频繁的网络通信形式是电子邮件．如图9－10所示，每人的计算机分别跟一个叫做服务器的大计算机相连，这就是平常说的上网．如同邮局与寄信人和收信人的关系．甲、乙计算机相当于收（寄）信人，而服务器相当于邮局，当甲发给乙一封电子邮件时，他的服务器A把邮件送到B储存起来．一旦乙上网，他就能从自己的服务器B得到这个邮件．每台电脑都有自己的“信箱”，即自己的“地址”，这样“邮递员”才能将信件送到准确的位置．图9－10网络通讯的“邮寄员”是集合现在通信载体的优点，他是导线、光缆、微波…的组合体．有时还运用通信卫星等各种通信手段．随着通信技术的发展，网络技术智能化程度越来越高，人们的沟通可以通过网络达到近乎“面对面”的程度，这得益于网络通信可以在很短时间内传递大量的信息，而且信息传送的速度甚至能够满足电视等活动画面的直接需要，我们可以在网上轻松地看电视了．利用网络通信收发电子邮件是最基本的功能．每个用户都有自己的信箱，信箱都编有地址名．例如：xiaolin@server．com．cn表示信箱属于一个自称“xiaolin”的人，他的服务器名叫sever．com．cn．其中“cn”是china的简写，表示这个服务器是在中国注册的．世界上凡是计算机集中的地方，例如企业、机关、某些居民小区等，大都已经把自己的计算机联在一起了．这些网络又互相联结，成为世界上最大的计算机网络，叫做因特网．因特网已经成为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”．人们可以通过网络通信系统查阅资料、看新闻、购物、进行视频点播，可以上网和朋友聊天．另外可以通过网络进行远程教育、远程医疗等等．网络已经渗透到人们生活的各个角落．。

《越来越宽的信息之路》教案【教学目标】1.知识与技能常识性了解卫星通信、光纤通信、网络通信了解光纤通信的优点和原理了解网络通信的发展过程和优点，掌握发的电子邮件的方法。

2.过程与方法通过了解卫星通信、光纤通信、网络通信的知识，提高学生应用物理知识解决实际问题的能力。

3.情感态度和价值观通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣。

【教学重点】现代通信的优点及原理。

【教学难点】了解现代通信知识。

【教学方法】合作探究交流【教学用具】多媒体教学课件、视频【课时安排】1课时【教学过程】一、创设情境导入新课通过同学们讨论古代人、现代人传递信息的方式、传递的信息量有什么变化？讲5分钟的故事和放映五分钟的电影，它们传递的信息量是不一样的。

相同时间内，电视比电台广播能传递更多的信息。

信息理论表明：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。

近年来，无线电通信、电视、广播等所用的频率越来越高，也可以说，信息之路越来越宽了。

以此引入新课。

二、探究新知（一）微波通信微波信号的波长在10 m ～1 mm之间，微波信号的频率在30 MHz ～3 ×105 MHz之间。

一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。

说明微波通信信息容量大。

传播路径：接近于光波，不能沿地球表面绕射。

必须靠微波中继站来传递信息。

动画展示微波传递的过程缺点：信号传递越远，信号衰退，时间延迟，需要的中继站越多。

且遇到大山、大海时，根本就无法建设中继站。

问题：能否用月亮做中继站，实现微波通信？太远，时间延迟、信号衰退、且只有两地同时看到月亮时才可以完成通信。

解决方案：采用卫星通信。

（二）卫星通信利用卫星作为信息中继站用碟形天线（大锅）接收来自卫星的信号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。

动画展示卫星绕地球自转。

地球周围均匀分布三颗地球同步通信卫星就可以覆盖全球。

中国北斗卫星导航系统，可提供全天候的即时定位系统。

《越来越宽的信息之路》教案●教学目标一、知识目标常识性了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。

二、能力目标通过了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信的知识，提高学生应用物理知识解决实际问题的能力.三、德育目标通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣.●教学重点了解现代通信知识.●教学难点了解现代通信知识.●教学方法讲解法、讨论法.●教学过程一、创设情境、引入新课［师］上节课我们学习了无线电广播和电视的工作过程.那么电视广播和声音广播相比，在相同的时间内哪个传输的信息多？看屏幕（微机播放）.（学生们讨论）［生甲］（讨论得出）电视传播的信息比声音广播多.［生乙］电视除能通过声音得到信息，还可以看到它的周围环境、色彩、天气等等信息.［师］信息理论表明，作为载体的无线电波频率越高，相同时间内传输的信息就越多.因此，几十年来，无线电通信，电视广播等所用的频率越来越高，我们可以形象地说，信息之路越来越宽了.微波通信已走入了我们的生活，为什么要用微波通信？大家阅读课本，并回答问题.二、进行新课第四节越来越宽的信息之路［板书］（一）微波通信［板书］［生甲］微波（microwave）的波长在10 m~1mm之间，频率在30 MHz~3×105MHz之间，比中波和短波的频率更高，可以传输更多的信息.［生乙］微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地面绕射，因此需每隔50 km 左右就建一个微波中继站.［生丙］微波中继站可以把上一站传来的微波信号经过处理后，再发射到下一站，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.［师］能否用月亮——地球的卫星作为中继站，实现微波通信？大家讨论.［生］（经过讨论）能，但是用月亮作为中继站不好.因为月亮可以反射微波，但它离我们太远了，信号衰减，时间延迟.况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.所以用月亮作为中继站，信号不好，还可能有时接收不到信号.［师］那么人造卫星做中继站可以吗？说出你了解的卫星通信的知识.（看屏幕，微机播放内容：人造卫星）（二）卫星通信［板书］［生甲］卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成.［生乙］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.［生丙］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.［生丁］现在一个地方出现的突发事件，全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面，这就是通信卫星带来的好处.［师］人类自从用了电磁波这一宇宙中最快的速度进行通信以后，不断地向前发展.现代信息社会中，我们需要交流越来越多的信息，这就需要把这一信息之路修得越来越宽.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？看屏幕（微机播放光纤通信资料），通过讨论说出你对光纤通信的了解.（三）光纤通信［板书］［生甲］普通的光源夹杂许多不同波长（频率）的光，方向性差.如果用它作载波，就像收音机同时接收到了许多频率节目，声音重叠在一起，让人无法分辨清楚.［生乙］1960年美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生单一频率、方向高度集中的光——激光（laser)，才使光作为载波得以实现，用光进行通信成为现实.［生丙］通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维（optical fiber)里传播.［生丁］光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方.［生戊］光导纤维是很细很细的玻璃丝，是用高纯度的石英玻璃拉制成的.［生己］光缆是数条光纤敷上保护层，制成多芯光缆.［师］光在光导纤维中传输损耗小，可长距离传输.光纤通信，通信容量大，通信质量高，保密性好.光能沿弯曲的玻璃丝传播，观察演示.［演示］把大塑料瓶用不透光的纸包上，瓶的侧壁开个小孔，塑料瓶内盛满水，水中有一个光源，观察水流时的光.［生甲］看到水从小孔流出时，光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑.［生乙］这个实验说明光可以沿弯弯的水流传播也可以沿玻璃丝传播，不管玻璃丝怎样弯曲都可以传播.［师］光纤通信发展非常快，一些发达国家已经建立了跨越海底的光缆通信网络，我们国家也在大力发展光纤通信，已经建立了纵横大城市之间的光缆通信系统.请同学们阅读STS“我国光缆通信的发展”.（学生们阅读、教师巡回并与学生探讨）［师］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”.看屏幕（微机播放网络通信）了解网络通信.（四）网络通信［板书］［生甲］世界上最大的计算机网络叫做因特网（Internet），这样就能做到资源共享.［生乙］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、远程医疗等等.［生丙］电子邮件的传递方式是［师］网络通信在传播信息中越来越快捷方便.请同学们阅读科学世界“激光的应用”.三、小结本节我们了解了微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信的知识.四、布置作业动手动脑学物理：1、2、3［参考答案］1.延迟时间是0.24 s.由于电磁波的传播速度太快，市内电话相互之间的距离近，电磁波传播造成的延迟时间太短，人们根本感觉不到.2.波长最短的红外线的频率大约相当于电视广播第二频道频率的1×107倍.3.略五、板书设计第四节越来越宽的信息之路（一）微波通信（二）卫星通信（三）光纤通信（四）网络通信。