資源簡介

第二十一章 信息的傳遞
第4節 越來越寬的信息之路
教學目標
一、物理觀念
1.常識性了解微波通信、衛星通信、光纖通信、網絡通信。
二、科學思維
1.查閱微波通信的缺點，根據基站聯想到設置微波中繼站的方法以及論證月球上面建造微波中繼站是否可行。
2.觀察演示實驗的現象，推理得出光在水流中的傳播方式。
三、科學探究
1.通過學習各類通信方式，培養自主學習能力。
2.通過觀察演示實驗，培養觀察能力與分析能力。
四、科學態度與責任
通過學習現代通信知識，了解科技為人類帶來的便利，提高學習科學的興趣。養成關心科學前沿的意識。
教學重點
介紹本節所講的各種通信方式。
教學難點
從生活中列舉和聯系本節課的通信方式。
教具準備
多媒體課件。
教學過程
新課引入
大致給學生科普一下當今的4G和5G是指什么，出示4G和5G兩代通信技術的一些參數對比表讓學生仔細對比。提出問題：你發現了什么？學生可以發現：5G的傳輸速度更快，傳遞的信息更多，信號頻率更高。信息理論表明：作為載體的電磁波，頻率越高，相同時間內傳輸的信息就越多。。如果我們把信息的傳遞比作一條高速公路，傳遞的電磁波頻率越來越高了，也說明我們的信息之路越來越寬了。那么這些年都有哪些通信方式呢？引入新課。
新課講授
探究點一：微波通信
活動1：提出一系列問題，幫助學生理解微波通信。
（1）微波的波長、頻率在什么范圍？
（2）微波通信的優點？
（3）微波的傳播特點？
（4）微波通信的缺陷？
學生進行思考和自學。
活動2：請小組安排學生上臺展示和回答以上問題。
課件展示：微波的頻率波長、頻率、優點、傳播特點、缺陷。
活動3：提出問題：該如何用微波實現全球通信呢？
學生閱讀課本并進行回答，需要相應的轉接措施，也就是微波中繼站。
動畫演示：微波通過微波中繼站實現遠距離通信。
歸納總結：必須每隔50千米左右建立一個中繼站，把上一站傳來的信號接收與放大后，再發射到下一站去。
活動4：展示山頂上的微波中繼站圖片，提出問題：微波中繼站在建設的過程中可能會遇見哪些難題呢？
學生進行思考并回答，可能會遇見雪山、大洋等影響建設，而且建設這么多的中繼站成本也比較大。
繼續提出問題進行引導：既然地上不行，能不能在天上建設呢？天上的話，什么天體和我們最近呢？在月球上面可以建設嗎？
組織學生論證月球上建設的可能性以及有效性。
歸納總結：月亮離地球太遠，微波在傳播的過程中信號有衰減，時間有延遲，并且只有當兩地都同時見到月亮時，兩地間才可以實現通信。
探究點二：衛星通信
活動1：既然天然的不行，那么我們就使用人造的。展示人造衛星圖片，提出問題：作為通信衛星，應該具備什么條件？
學生進行討論與思考，得出應當和地球距離不能太遠并且一直和地球保持同時見到。
歸納總結：通信衛星大多是相對地球“靜止”的同步衛星，它繞地球轉動的周期和地球自傳的周期相同。
活動2：展示一顆同步衛星覆蓋的區域，提出問題：B處的人無法收到A處的人的信息，有什么解決方法嗎？需要幾顆衛星可以實現全球通信？
學生觀察圖片得出，至少需要3顆。
歸納總結：至少需要三顆同步衛星實現全球通信。
活動3：介紹同步衛星接收信號和傳遞信號的示意圖，以及接收信息的裝置。
探究點三：光纖通信
活動1：展示電磁波譜圖。向學生講解微波通信也不足夠人們的使用了，科學家想到了用頻率更高的可見光作為通信方式。并提出問題：用光來通信會存在哪些困難呢？科學家們都是怎么解決的？
組織學生自學課本內容。并讓學生講解和回答。
歸納總結：①普通的光源包含了許多不同波長(頻率)的光，難以用它攜帶信息。（梅曼制成了世界上第一臺紅寶石激光器，它可以產生頻率單一，方向高度集中的光——激光）②光沿直線傳播，容易被遮擋。（高錕提出用光纖通信的構想，介紹光導纖維）
活動2：提出問題：光是怎樣在光導纖維里面傳播的呢？并進行演示實驗：用不透光紙包住大塑料瓶，瓶側壁開一個小孔，瓶內盛水，水面上面放一個小燈泡。觀察現象。
學生觀察現象發現：光隨著水流進行傳播。
歸納總結：光在水流的內表面發生了多次反射。
活動3：展示光在光導纖維內的傳播方式，并講述其優點：光在光導纖維中傳輸損耗小，可長距離傳輸。光纖通信，通信容量大，通信質量高，保密性好。介紹光纜以及我國光纜通信的發展情況。
探究點四：網絡通信
活動1：剛才我們學習了好幾種通信方式，這些通信方式都是來為我們的網絡通信進行服務的。提出問題：說一說你常用哪些工具進行網絡通信(上網)？你平常利用網絡做什么？
學生們交流討論和回答。
歸納總結：①我們現在可以用電腦、手機、平板、手表等設備上網。②我們可以網絡購物、在線學習、網絡咨詢、各類娛樂活動等。
活動2：提出問題：我們如何進行網絡通信呢？以發送電子郵件為例講解網絡通信的原理。
學生們自學并上臺講解。
歸納總結：
活動3：全球信息網的建立，使人們通過一臺聯網的電腦，只要輕輕點擊鼠標，就可以做到“秀才不出門，便知天下事”。介紹因特網（注意介紹：現在的網絡連接不限于電腦，其他設備也能連入網絡）。
課堂小結（板書設計）
第4節 越來越寬的信息之路
（1）微波通信
（2）衛星通信
（3）光纖通信
（4）網絡通信
教學反思
這節課的容量比較大，名詞術語多，也是比較抽象的，涉及到很多與我們身邊的示例。所以多結合自己身邊的現象來分析，這節課就不難理解。
1．利用手機講解微波。將身邊用于微波通信用的高塔結合起來，學生就容易理解中繼站的含義。
2．將各地常見到的地面衛星接收天線能收到電視節目與衛星通信聯系起來，學生頁不難理解衛星通信
3．光導纖維和家中的網絡聯系起來，讓學生深切感受到這些東西，學生學起來就更有興趣。
4．講述我國的通信技術的發展，增強學生的興趣和愛好。

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