第19章 第3节 踏上信息高速公路-（教案）【木牍教育·课时A计划】2023-2024学年九年级下册物理沪科版（安徽）

第三节　踏上信息高速公路 ◇教学目标◇ 【知识目标】 1.了解电磁波的应用及其对人类生活、社会发展的影响。 2.初步了解现代电信网络。 3.知道光纤是光载信息传递的有效形式。 【能力目标】 培养学生自主学习、交流合作学习,查阅、收集、整理资料的能力。 【素养目标】 让学生感受自己所学知识的自身意义和社会价值,促进学生的心智健康。 ◇教学重难点◇ 【教学重点】 电磁波的应用及其对人类生活、社会发展的影响。 【教学难点】 光纤的特点以及光纤、网络等信息载体的工作原理。 ◇教学过程◇ 一、新课导入 信息高速公路是指可以交流各种信息的大容量、高速度的通信网络,电话、电视、电脑、广播等的信号及数据文件都可以在“高速公路”上传播,它们快捷而不互相干扰。信息高速公路是由什么组成的呢? 二、教学步骤 探究点1　光纤 [阅读课本]P186“光纤”。 [思考]生活中公路是有形的,而连接信息高速公路的媒介是否可以做一下分类呢? [提示]可分为有线传输、无线传输两类,就像我们的固定电话、手机通话等。 [思考]能否用金属导线作为信息高速公路的传输介质? [提示]可以用金属导线作为信息传播的介质,电话就是用金属导线传输信号的。但金属导线的质量大、体积大、运输铺设不方便,而且有阻抗作用大、电磁信号传输过程中衰减快、电磁信号间干扰较强等弱点。 [思考]为什么用光纤通信而不用电线呢? [提示]光导纤维简称为光纤,应用光纤传输信息比电线传输信息的容量大,一根光纤能同时传输的信息量是一根电线的一万倍。 [思考]在光纤里传播的是光波,为什么不用无线电波直接传输呢? [提示]光波运载信息的能力比无线电波更强。 [思考]为什么光波运载信息能力远大于无线电波? [提示]电磁波作为载体,运载信息的能力与频率有关。光波的频率远高于无线电波的频率,所以光波的运载能力远大于无线电波。 [思考]光在光纤中是沿直线传播的吗? [提示]光在光纤中不断发生反射,并不是沿直线前进。 [思考]为什么光射不到光纤外的地方? [提示]如图,光在光纤的两种材料间发生全反射,所以无法泄露出去。 [思考]光纤通信的优点有哪些? [归纳提升]光纤通信的优点:信息传输量大、抗干扰能力强、信号衰减小,质量小,轻便、易于铺设,价格低廉。 [思考]你知道光纤是谁发明的吗? [提示]1966年,华人高锟发明了光纤通信,它是与电报、电话有同样重要地位的划时代发明。 [习题]在一个无色大塑料瓶的侧壁靠底部的位置钻一个小孔,用胶带粘住小孔,在瓶中装满水,在瓶的另一侧放一只激光电筒,调节光束的方向,让光束正好能射中对侧的小孔(如图所示)。揭下胶带,让水流到下面的盆里,你会看到光随弯弯的水流照到盆底,在盆底产生一个光斑。 (1)在这个实验中,激光电筒的光束是沿水流的　　　　(选填“内”或“外”)壁经过多次　　　　(选填“反射”或“折射”),最后射到盆底;  (2)实验中从瓶中流出的水柱相当于激光通信中的　　　　,由此说明用来进行激光通信的导管　　　　(选填“能”或“不能”)弯曲;  (3)猜想:在激光通信中,每一根导管　　　　(选填“能”或“不能”)同时传导多束激光信号而不致相互干扰。  [分析](1)在这个实验中,激光电筒的光束是沿水流的内壁经过多次反射,最后照到盆底;(2)激光在传输过程中,从光导纤维的一端射入后,在光导纤维内壁上要发生多次反射,并从另一端射出,这样就把它携带的信息传到远方;实验中从瓶中流出的水柱相当于激光通信中的光导纤维,由此说明用来进行激光通信的导管能弯曲;(3)光纤通信的容量大,不受外界条件的干扰,传播很远,通信质量很高;在激光通信中,每一根光导纤维中能同时传导多束激光信号而不致相互干扰。 [答案](1)内　反射　(2)光导纤维　能　(3)能 探究点2　现代电信网络 [阅读课本]P187“现代电信网络”。 [思考]无线通信是利用不同波长(频率)的电磁波传播信息,你知道有哪些传输方式呢? [提示]卫星通信、微波通信、移动通信。 [思考]对于卫星通信,大家了解多少呢?卫星信号如何更有效地覆盖地面? [提示]卫星把地面站送来的信号接收下来,然后放大发送给另外的地面站。大家通过几何作图的方法,可以知道三颗卫星就能覆盖地面实现全球通信。 [思考]微波通信是怎样传播的呢? [提示]微波通信就像接力赛,每隔几十千米修一座接力站,接收并放大信号,继续传送。 [思考]对于微波通信,大家还了解多少? [提示]频率越高运载能力越大,而微波的波长较短,频率较高。微波的性质接近于光波,要沿直线进行传播,就得每隔几十千米修一座接力站。 [思考]你了解移动通信吗? [提示]移动电话用微波信号与电话网络联系。移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的。 [习题]量子通信 基于卫星平台的量子通信是构建覆盖全球量子通信网络最为可行的手