跨學科：電磁波與信息技術第三節(jié)第二十章電磁波與信息時代（滬科版）九年級全01課標解讀02學習目標03激趣導入04新知探究05拓展延伸06實驗探究07歸納總結(jié)11作業(yè)布置10課堂小結(jié)09練習與應用08想一想課標解讀1.

知識融合：以電磁波的產(chǎn)生、傳播等物理本質(zhì)為核心，銜接信息技術里5G、光纖通信等應用，關聯(lián)衛(wèi)星軌道等地理相關知識。?2.

素養(yǎng)培養(yǎng)：借北斗、天鏈系統(tǒng)等案例增強科技自信；結(jié)合生活中的通信設備教學，落實從生活到物理、再到社會的理念。學習目標1.能從跨學科視角了解電磁波與信息技術的關聯(lián)，能了解光纖通信、現(xiàn)代電信網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)等及其與生產(chǎn)生活的關聯(lián)；2.能體會電磁技術應用對人類生活和社會發(fā)展帶來的影響；3.能感受電磁學與其他學科融合的技術進步對社會發(fā)展的推動作用，能體會信息技術給人類生產(chǎn)生活方式帶來的影響。激趣導入1888年，赫茲用實驗首次證實了電磁波的存在；短短20年后，馬可尼利用電磁波實現(xiàn)了跨洋無線電通信；如今，5G、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)讓信息傳遞速度突破極限！電磁波徹底改變了人類的溝通方式。本節(jié)我們將學習我們身邊的幾種典型的通信技術。新知探究一、光纖通信1.光纖：光纖是光導纖維的簡稱，是由玻璃或塑料等材料制成的纖維。光纖是利用光波（即可見光）傳播信號的，是信息社會傳送各種信息的主要工具。細如發(fā)絲的光纖新知探究2.光纖傳送信息的容量大一根光纖能同時傳輸相當于10000根電線所傳輸?shù)男畔⒘?。隨著科學技術的發(fā)展,光纖能傳送的信息容量還會更大。拓展延伸1966年，33歲的華裔科學家高錕提出：光通過直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來傳輸大量信息。高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學獎。根據(jù)這一理論制造的光導纖維。高錕（1933-2018）光導纖維高錕與光導纖維實驗探究3.觀察光在光纖中的傳播迷你實驗室（1）實驗器材彩色透明紙、手電筒、一束光纖（2）實驗步驟①先將彩色透明紙蒙在手電筒的玻璃上，再將一束光纖的一端垂直放置其上。觀察不同顏色的光在光纖中傳播的現(xiàn)象。②把光纖彎曲成不同的角度，甚至成環(huán)狀，重復上面的實驗步驟。③觀察光在彎曲光纖中傳播的現(xiàn)象，跟同學們一起討論為什么會出現(xiàn)這些現(xiàn)象。實驗探究（3）實驗視頻實驗探究歸納總結(jié)（4）結(jié)論：不同顏色的光都能沿著光纖傳播，不管光纖怎樣彎曲，從它的一端射入的光都會順著它傳播，再從它的另一端射出。新知探究4.光在光導纖維中的傳播原理光在光導纖維中的傳播原理是光的全反射。光纖很細，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全內(nèi)芯外套光發(fā)生多次全反射反射，因此光能從光導纖維的一端射入，從另一端射出，這樣信息傳到了遠方。新知探究5.光纖通信的優(yōu)點①傳輸容量大：單根光纖可同時傳輸數(shù)百萬路電話或數(shù)千路電視信號。②傳輸距離遠：信號衰減極弱，無中繼傳輸距離可達數(shù)十公里，減少設備成本。?③抗電磁干擾能力強：光纖不導電、不輻射電磁波，不受雷電、工業(yè)干擾，信號穩(wěn)定。④保密性好：光信號在光纖內(nèi)傳播，不易泄露，難以竊聽。新知探究6.光纖通信網(wǎng)絡：由于光纖傳輸信號容量及抗干擾能力的優(yōu)異特性，現(xiàn)已成為互聯(lián)網(wǎng)地面信號傳輸?shù)闹饕浇?，由其組建的網(wǎng)絡又稱為光纖通信網(wǎng)絡。通過光纖傳送的若干電視頻道信號拓展延伸光導纖維的應用：光纖通信、醫(yī)學上的內(nèi)窺鏡。如果把光導纖維聚集成束，使纖維在兩端排列的相對位置一樣，圖像就可以從一端傳到另一端。內(nèi)窺鏡新知探究二、現(xiàn)代電信網(wǎng)絡人們經(jīng)常使用電話，其實，要打通一個電話可沒想象中那么簡單。電話系統(tǒng)由許多有線、無線網(wǎng)絡構(gòu)成。新知探究數(shù)據(jù)終端電話微波中繼站微波中繼站數(shù)據(jù)終端傳真機傳真機長途

電信局無線尋呼微波中繼站尋呼通信中繼站海底光纜海底光纜地面站A地面站B電話長途

電信局衛(wèi)星電話網(wǎng)絡示意圖新知探究1.衛(wèi)星通信（1）衛(wèi)星通信系統(tǒng)由通信衛(wèi)星、地面站和傳輸系統(tǒng)三部分組成。衛(wèi)星把地面站送來的信號接收下來，進行放大，然后轉(zhuǎn)發(fā)給另外的地面站。衛(wèi)星地面站地面站新知探究（2）衛(wèi)星通信的優(yōu)缺點①衛(wèi)星通信的優(yōu)點覆蓋范圍廣：可跨越海洋、沙漠等網(wǎng)絡盲區(qū)，實現(xiàn)全球覆蓋。通信距離遠：單顆衛(wèi)星即可連接數(shù)千公里外的終端，無需大量地面中繼站。部署靈活：適用于應急通信、偏遠地區(qū)通信，快速組網(wǎng)。?容量較大：現(xiàn)代衛(wèi)星可支持語音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務并發(fā)傳輸。新知探究②衛(wèi)星通信的缺點

時延較高：信號往返衛(wèi)星需0.25秒左右，實時性差。受環(huán)境影響大：暴雨、暴雪等天氣會干擾信號，導致通信質(zhì)量下降。?成本高昂：衛(wèi)星制造、發(fā)射及地面設備投入大，使用費用較高。軌道資源有限：地球同步軌道容量稀缺，存在頻率干擾風險。新知探究2.微波通信發(fā)射接收（1）微波通信像接力賽，每隔幾十千米修建一座接力站，接收并放大信號，繼續(xù)傳送。這就像接力賽跑一樣，一棒傳一棒，可以把信息傳遞到遠方。新知探究（2）微波通信的優(yōu)點和缺點①優(yōu)點：頻率高，傳播信息的容量大；質(zhì)量好，可傳送很遠的距離；大致沿直線傳播，受大氣干擾小，收到的信號強且穩(wěn)定。②缺點：需要大量的中繼站進行信號處理，受地形限制較大。新知探究3.移動通信（1）移動電話用微波信號與電話網(wǎng)絡聯(lián)系，既是無線電發(fā)射臺又是無線電接收臺。新知探究移動通信的基地臺是參考蜂窩的構(gòu)造布局的，大大增加了無線電覆蓋的有效面積，因此移動電話也被稱為“蜂窩電話”。移動通信的基站蜂窩拓展延伸視頻：第五代移動通信技術學科綜合想一想你知道國際電信聯(lián)盟（ITU）定義了5G的八大關鍵性能指標是什么？其中高速率、低時延、大連接成為5G最突出的特征，用戶體驗速率達1Gbps，時延低至1ms，用戶連接能力達每平方千米百萬連接，另外還有移動性，頻譜效率，流量密度，能量效率等性能都大大提高。5G移動通信概念圖新知探究三、互聯(lián)網(wǎng)1.互聯(lián)網(wǎng)（1）互聯(lián)網(wǎng)將分布于世界各地的計算機網(wǎng)絡連接起來，用來傳送計算機信號。（2）互聯(lián)網(wǎng)使信息在全球范圍內(nèi)得到了高速共享。想一想閱讀課文并根據(jù)自己對互聯(lián)網(wǎng)的認識說一說互聯(lián)網(wǎng)有哪些應用？新知探究2.互聯(lián)網(wǎng)的應用（1）獲取信息與傳播人們通過計算機，進入互聯(lián)網(wǎng)這個信息高速公路，足不出戶就可獲得世界各地的各種信息，也可通過社交軟件、自媒體分享內(nèi)容。新知探究（2）溝通與社交即時通訊（微信、QQ）、視頻通話（Zoom、騰訊會議）、社交網(wǎng)絡（微博、抖音），實現(xiàn)跨時空人際、群體互動。網(wǎng)絡讓我們即使遠隔千山萬水，也仿佛近在咫尺。新知探究（3）教育與學習互聯(lián)網(wǎng)為我們提供了嶄新的學習方式—網(wǎng)絡學校。互聯(lián)網(wǎng)讓圖書館和實驗室都能“進入”你的家里，隨時隨地打開計算機，你就可開始學習。在線課程（網(wǎng)易云課堂、Coursera）、遠程教育、題庫工具、虛擬實驗室，打破教育時空限制。新知探究（4）網(wǎng)上醫(yī)院網(wǎng)上醫(yī)院使醫(yī)生與患者能通過互聯(lián)網(wǎng)及時傳遞信息，患者無需和醫(yī)生面對面，就能獲得專業(yè)咨詢和診斷。新知探究（5）

生活服務在線購物（淘寶、京東）、外賣點餐（美團、餓了么）、出行預訂（滴滴、攜程）、政務辦理（電子稅務局、政務APP），簡化日常事務。（6）娛樂與休閑：流媒體（騰訊視頻、Netflix）、網(wǎng)絡游戲、在線音樂、直播互動，豐富精神生活。新知探究（7）工作與生產(chǎn)遠程辦公（釘釘、飛書）、云存儲（百度網(wǎng)盤、阿里云）、在線協(xié)作（石墨文檔、騰訊文檔）、企業(yè)數(shù)字化管理（ERP系統(tǒng)），提升工作效率。（8）金融與商務：網(wǎng)上銀行、移動支付（支付寶、微信支付）、數(shù)字貨幣、跨境電商、在線投融資，革新金融交易模式。拓展延伸學科綜合跨越千年：從烽火臺到“5G+北斗”導航烽火傳遞信息衛(wèi)星導航示意圖閱讀課文了解從烽火臺到“5G+北斗”導航的內(nèi)容。視頻：5G+北斗導航拓展延伸練習與應用1．關于電磁波和現(xiàn)代通信，下列說法錯誤的是（）A．光纖通信具有傳輸信息量大、抗干擾能力強、損耗小等優(yōu)點B．微波、超聲波、無線電波都屬于電磁波C．衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站進行通信的D．衛(wèi)星通信、光纖通信都可以用來傳遞信息B練習與應用2．2024年春運期間，我國自主生產(chǎn)的C919飛機首次投入春運，深受國人的喜愛。此飛機在空中飛行時，跟地面上聯(lián)系用的是（）A．光纖通信 B．超聲波 C．廣播和電視 D．電磁波D練習與應用3.光纖通信是利用________從光導纖維的一端射入，在內(nèi)壁上多次_____，從另一端射出來傳遞信息的；它傳播信息的速度_____（選填“大于”“小于”或“等于”）3×108

m/s。激光反射小于