資源簡介

第4節　越來越寬的信息之路
知識與技能：
1．初步了解微波通信、衛星通信、光纖通信、網絡通信。
2．了解光纖通信的原理和優點以及網絡通信的發展過程和優點，掌握發電子郵件的方法。
過程與方法：
通過自主合作學習本節知識，培養學生敢于發表自己見解的意識，提高學生應用物理知識解決實際問題的能力。
情感、態度與價值觀：
通過學習現代通信知識，了解科技為人類帶來的便利，提高學生學習科學的興趣，使學生養成關心科學前沿的意識。
重點：常識性了解微波通信、衛星通信、光纖通信、網絡通信的優點和原理。
難點：常識性了解光纖通信的原理和優點。
多媒體課件。
一、情景導入
為什么新聞聯播伴隨著視頻播放？結合上節課我們學習的無線電廣播和電視的工作過程，你認為電視廣播和聲音廣播相比，在相同的時間內哪個傳輸的信息多？(學生回答：電視廣播比聲音廣播傳遞的信息量多)
信息理論表明：作為載體的電磁波，頻率越高，相同時間內可以傳輸的信息就越多，因此，幾十年以來，無線電通信、電視廣播等所用的頻率越來越高，信息之路越來越寬了。今天我們就來了解一下越來越寬的信息之路。
二、合作探究
　微波通信
為什么要用微波通信？微波通信有什么好處？為什么要建立微波中繼站？它的作用是什么？
(1)微波的波長為10 m～1 mm。
(2)微波的頻率為30 MHz～3×105 MHz。
(3)微波大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射，必須每隔50 km左右就要建設一個微波中繼站。
(4)微波通信的優點：頻率高、傳遞信息的容量大。
　衛星通信
能否用月球作中繼站，實現微波通信呢(學生回答：不行，距離太遠！信號衰減、時間延遲，而且只有當兩個通信點同時見到月亮時，才能完成這兩點間的通信)？那用什么方案可以解決呢？
(1)多媒體展示圖片：衛星通信。
(2)多媒體播放視頻：全球同步衛星通信。(視頻詳見教學課件)
(1)同步通信衛星相對于地面是靜止的，繞地球轉動的周期跟地球自轉的周期相同，所以叫做“同步”衛星。
(2)在地球周圍均勻地配置3顆同步通信衛星，就可以實現全球通信。
(3)衛星通信應用非常廣泛，我國建立的北斗衛星定位系統，可以提供全天候的即時定位服務。
(4)衛星通信的優點：通信范圍大，只要衛星發射的電磁波束覆蓋的范圍均可進行通信；不易受陸地災害影響；建設速度快；易于實現廣播和多址通信。
　光纖通信
你知道激光嗎？光纖通信為什么要用激光？光纖通信有哪些優點呢？
(1)激光
①激光是頻率單一、方向高度集中的一種光。②激光是比微波頻率高得多的電磁波。③利用激光進行通信，頻帶寬，通信容量大，可以進行多路通信。
(2)光導纖維
光導纖維是用來傳遞通信用的激光的一種特殊管道。
(3)光纖通信技術是近幾十年才發展起來的。1966年，華裔物理學家高錕首次利用無線電波導通信的原理，提出了低損耗(20 db/km)的光導纖維(簡稱光纖)的概念。1970年，美國康寧公司首次研制成功損耗為20 db/km的低損耗石英光纖，它是一種理想的傳輸介質。1970年，貝爾實驗室研制成功室溫下連續振蕩的半導體激光器。從此，開始了光纖通信迅速發展的時代。
(1)光纖通信的優點：①傳輸頻帶極寬，通信容量很大；②光纖衰減小，無中繼設備，傳輸距離遠；③頻率穩定，信號傳輸質量高；④光纖抗電磁干擾，保密性好。
(2)光纖通信傳播的不是電信號而是光信號。
光纖的發展現狀
光纖通信因其頻帶寬、容量大、中繼距離長、抗干擾性強、保密性高等特點得到飛速發展。20世紀90年代以來，光纖通信已成為各國電信業務傳輸的主要手段。到2000年底，全世界光纖用量累計已達3億公里，光傳輸系統設備的市場規模超過110億美元。國際上，光纖通信產品制造業已實現集約化大生產，主要產品的生產集中于十幾家大公司手中。1999年全球光纖產量約6 700萬公里，僅康寧、朗訊、阿爾卡特三大公司就占了總產量的60%。在光傳輸系統設備方面，阿爾卡特、北方電信和朗訊三公司占據了50%的市場份額。
20世紀30年代前，通信傳輸設備基本上是通過鐵線、銅線、銅包鋼線、平衡電纜和同軸電纜等傳輸信號的。由于這些線材具有容量和傳輸距離有限的先天不足，很快它們成了通信發展的瓶頸。1966年7月，世界著名的華裔專家高錕博士在英國發表了一篇題為《光頻率介質纖維表面波導》的論文，創造性地提出了用玻璃制成損耗為20 db/km的光纖，以支持長距離、大容量信息傳輸的思想，這一年被認為是光纖通信元年。經過50多年的發展，光纖通信已是各種通信網的主要傳輸方式，歐美等發達國家已經把光纖通信放在了國家發展的戰略地位。現在光纖的使用已不只限于陸地，光纜已廣泛鋪設到了大西洋、太平洋海底，這些海底光纜使得全球通信變得非常簡單、快捷。現在不少發達國家又把光纜鋪設到住宅前，實現了光纖到辦公室和家庭的接入。
20世紀70年代，國外的低損耗光纖獲得突破以后，我國從1974年開始了低損耗光纖和光纖通信的研究工作，并于20世紀70年代中期研制出低損耗光纖和室溫下可連續發光的半導體激光器。1979年分別在北京和上海建成了市話光纜通信試驗系統，這比世界上第一次現場試驗只晚了兩年多。這些成果是
我國光纖通信研究的良好開端，并使我國成為當時少有的擁有光纜通信系統試驗段的幾個國家之一。到20世紀80年代末，我國光纖通信的關鍵技術已達到國際先進水平。目前，我國已經形成了較完整的光纖通信產業體系，涵蓋了光纖、光傳輸設備、光源與探測器件和光電器件等領域。
　網絡通信
你知道電子郵件是怎么傳遞的嗎？網絡通信的好處有哪些？
(1)計算機可以高速處理各種信息，把計算機聯在一起，可以進行網絡通信。
(2)通過因特網可以收發電子郵件，看到不斷更新的新聞，查到所需的各種資料。
　四種現代通信方式的比較
師生共同歸納四種通信方式的優、缺點：①微波通信的信息傳輸量很大，但需要大量的中繼站進行信號轉接，受地理條件限制；②衛星通信覆蓋區域大，通信距離遠，不受地理條件限制，且通信容量大，信號穩定，可靠性高；③光纖通信容量大、損耗小、不受電磁干擾、保密性好，可長距離傳輸而不失真；④網絡通信快捷、方便。
第4節　越來越寬的信息之路
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見學生用書。
這節課的容量比較大，名詞術語較多，也是比較抽象的，涉及到很多我們身邊的事例。所以多結合自己身邊的現象來分析，這節課就不難理解了。

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