第3節(jié)

衛(wèi)星通信和光纖通信物理九年級全一冊?人教版第二十一章電磁波及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標01020304物理觀念了解衛(wèi)星通信、光纖通信；知道信息理論，頻率越高，相同時間傳輸?shù)男畔⒃蕉唷？茖W(xué)思維通過閱讀衛(wèi)星通信和光纖通信的相關(guān)材料進行學(xué)習(xí)，發(fā)展通過閱讀提取重要信息、分析、歸納的能力?？茖W(xué)探究經(jīng)歷“水流導(dǎo)光”實驗，了解光纖通信的原理，提高應(yīng)用物理知識分析、解決問題的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過學(xué)習(xí)通信知識，了解科技為人類帶來的便利，培養(yǎng)關(guān)注科學(xué)發(fā)展前沿的意識，提高學(xué)科學(xué)的興趣，樹立科技服務(wù)人類的思想。重點難點教學(xué)重點教學(xué)重點了解衛(wèi)星通信、光纖通信的基礎(chǔ)知識衛(wèi)星通信、光纖通信的原理課堂導(dǎo)入

2020年，北斗三號系統(tǒng)的建設(shè)基本完成，北斗系統(tǒng)正式實現(xiàn)了全球覆蓋，為全球用戶提供了高精度、可靠性的導(dǎo)航服務(wù)，從古代的“北斗七星”到現(xiàn)代自主研發(fā)的“北斗系統(tǒng)”，中國的星辰大海夢想從幻想已經(jīng)變?yōu)榱爽F(xiàn)實。探究新知衛(wèi)星通信1.微波通信微波波長較短，頻率較高。一定時間內(nèi)可以傳遞更多信息。①微波的波長范圍和頻率范圍a.微波的波長在厘米量級甚至更短?？纱┩复髿鈱樱m用于電視信號與雷達信號傳送，以及衛(wèi)星通信，具有極高的民用、科研及軍事價值。b.微波的頻率在30MHz~3×105MHz之間。探究新知微波的性質(zhì)接近光波，大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射。我們怎樣才能把微波信號傳遞到遠方呢？中繼站探究新知由于微波大致沿直線傳播，所以要想讓它沿地球表面?zhèn)鞑ゾ鸵O(shè)中繼站。通常每隔50km左右就要建設(shè)一個微波中繼站，把上一站傳來的微波信號處理后，再發(fā)射到下一站去，這就像接力賽跑一樣，一站傳一站，經(jīng)過很多中繼站可以把信息傳遞到遠方。發(fā)射接收微波中繼通信示意圖②微波中繼站探究新知③微波通信的優(yōu)缺點a.優(yōu)點：微波通信的頻率高，傳播信息容量大，且中繼站用計算機監(jiān)督控制。出現(xiàn)故障時能自動倒換，自動報警，節(jié)約了人力資源。b.缺點：微波傳送距離越遠，需要建立的中繼站就越多，

勢必會帶來一定的麻煩。而且在遇到雪山、大洋，要本無法建立中繼站。月球是地球的衛(wèi)星，可以反射微波，但它離我們太遠了——38萬千米！信號衰減、時間延遲，而且只有在當(dāng)兩個通信點同時見到月球時，才能完成這兩點間的通信。探究新知在遇到雪山、大洋等根本無法建設(shè)中繼站的情況時，又該怎么辦？能不能利用地球的衛(wèi)星——月球進行微波中繼通信呢？用月球作為中繼站實現(xiàn)微波通信的設(shè)想。通信衛(wèi)星探究新知衛(wèi)星通信1.同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星是指在地球同步軌道上自西向東運行的人造衛(wèi)星。從地面上看，它們好像懸掛在空中靜止不動。軌道周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同，為1個恒星日，即23小時56分4秒

；距離地面大約35,786km，距離地心大約42,164km。探究新知天線A向衛(wèi)星發(fā)射電磁波；衛(wèi)星作為中繼站，將接收到的電磁波進行處理，發(fā)送給天線B，并轉(zhuǎn)發(fā)給另一顆衛(wèi)星；另一顆衛(wèi)星再發(fā)送給天線C。通過這個通信網(wǎng)絡(luò)，地球上幾乎任意一個地方都可以將信息即時發(fā)往世界各地，在一瞬間傳遍全球。用三顆同步衛(wèi)星就可以實現(xiàn)全球通信中國的創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略使科技領(lǐng)域不斷取得新成果，下列說法正確的是（）A．智能機器人只能通過聲音信號控制B．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航是通過光纖傳遞信息C．搖控器與無人機是利用電磁波通信的D．用5G手機上網(wǎng)是通過超聲波傳遞信息【學(xué)習(xí)任務(wù)一】衛(wèi)星通信探究新知C探究新知2.衛(wèi)星通信利用衛(wèi)星來發(fā)射和接收電磁波信號的應(yīng)用非常廣泛。且擁有遠距離傳遞信息、通信容量大、干擾小、質(zhì)量好、功效高等優(yōu)點。使用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的無人駕駛車輛。探究新知光纖通信光也是一種電磁波。與短波、微波相比，光的頻率更高。從理論上講，如果用光來通信，相同時間可以傳遞更多的信息。這個設(shè)想直到激光器誕生后才得以實現(xiàn)。1960年，美國科學(xué)家梅曼制成了世界上第一臺紅寶石激光器，它能產(chǎn)生頻率單一、方向高度集中的光——激光。探究新知1.光導(dǎo)纖維：為了避免干擾和減少能量的損失，通信用的激光要在用專門材料制造的一種纖維中傳播，這種纖維稱為光導(dǎo)纖維，簡稱光纖。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。探究新知【實驗】水流導(dǎo)光（模擬激光在光導(dǎo)纖維中的傳播）在塑料瓶的一側(cè)開個小孔，塑料瓶內(nèi)盛水，讓激光從另一側(cè)水平射向小孔。當(dāng)水從小孔流出時，你會看到光隨著彎彎的水流照到地面，在地面產(chǎn)生一個光斑。拓展實驗探究新知2.光在光導(dǎo)纖維中傳播光從光導(dǎo)纖維的一端射入，在內(nèi)壁上多次反射后從另一端射出，這樣就把它攜帶的信息傳到了遠方。探究新知2.光纖通信的優(yōu)點光纖通信技術(shù)從光通信中脫穎而出，已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。①傳輸頻帶極寬，通信容量很大；②光纖衰減小，無中繼設(shè)備，傳輸距離遠；③頻率穩(wěn)定，信號傳輸質(zhì)量高；④光纖抗電磁干擾，保密性好。探究新知科學(xué)世界激光的應(yīng)用激光束的方向性特別好，這個特點使它可以用來進行精確的測距。激光測距雷達就是根據(jù)這個原理制成的。激光還有一個特點是亮度高，也就是說它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量。如果把強大的激光束會聚起來照射到物體上，就可以使物體的被照部分迅速上升到極高的溫度并熔化。此外，利用幾十阿秒（10-18s）的激光脈沖可以“捕捉”原子內(nèi)電子的運動，使人類對微觀世界的觀察接近極致。從古至今，人類活動離不開對信息的收集、傳遞和使用。下列說法錯誤的是（）A．手機只能發(fā)射電磁波，不能接收電磁波B．“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是利用電磁波傳遞信息的C．5G技術(shù)采用無線電波傳輸信息，無線電波是電磁波D．光纖通信是利用光在光導(dǎo)纖維中進行多次反射來傳遞信息的【學(xué)習(xí)任務(wù)二】光纖通信探究新知A課堂小結(jié)衛(wèi)星通信和光纖通信衛(wèi)星通信光纖通信光導(dǎo)纖維同步衛(wèi)星1.如圖，光導(dǎo)纖維在傳遞信息時，光從內(nèi)芯的一端傳輸?shù)搅硪欢耍湓響?yīng)用了光的（）A．折射B．反射C．色散D．直線傳播B課