21.4 越来越宽的信息之路教案2023-2024学年人教版九年级全一册物理

第二十一章 信息的传递 第4节 越来越宽的信息之路 教学目标 一、物理观念 1.常识性了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。 二、科学思维 1.查阅微波通信的缺点，根据基站联想到设置微波中继站的方法以及论证月球上面建造微波中继站是否可行。 2.观察演示实验的现象，推理得出光在水流中的传播方式。 三、科学探究 1.通过学习各类通信方式，培养自主学习能力。 2.通过观察演示实验，培养观察能力与分析能力。 四、科学态度与责任 通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学习科学的兴趣。养成关心科学前沿的意识。 教学重点 介绍本节所讲的各种通信方式。 教学难点 从生活中列举和联系本节课的通信方式。 教具准备 多媒体课件。 教学过程 新课引入 大致给学生科普一下当今的4G和5G是指什么，出示4G和5G两代通信技术的一些参数对比表让学生仔细对比。提出问题：你发现了什么？学生可以发现：5G的传输速度更快，传递的信息更多，信号频率更高。信息理论表明：作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。。如果我们把信息的传递比作一条高速公路，传递的电磁波频率越来越高了，也说明我们的信息之路越来越宽了。那么这些年都有哪些通信方式呢？引入新课。 新课讲授 探究点一：微波通信 活动1：提出一系列问题，帮助学生理解微波通信。 （1）微波的波长、频率在什么范围？ （2）微波通信的优点？ （3）微波的传播特点？ （4）微波通信的缺陷？ 学生进行思考和自学。 活动2：请小组安排学生上台展示和回答以上问题。 课件展示：微波的频率波长、频率、优点、传播特点、缺陷。 活动3：提出问题：该如何用微波实现全球通信呢？ 学生阅读课本并进行回答，需要相应的转接措施，也就是微波中继站。 动画演示：微波通过微波中继站实现远距离通信。 归纳总结：必须每隔50千米左右建立一个中继站，把上一站传来的信号接收与放大后，再发射到下一站去。 活动4：展示山顶上的微波中继站图片，提出问题：微波中继站在建设的过程中可能会遇见哪些难题呢？ 学生进行思考并回答，可能会遇见雪山、大洋等影响建设，而且建设这么多的中继站成本也比较大。 继续提出问题进行引导：既然地上不行，能不能在天上建设呢？天上的话，什么天体和我们最近呢？在月球上面可以建设吗？ 组织学生论证月球上建设的可能性以及有效性。 归纳总结：月亮离地球太远，微波在传播的过程中信号有衰减，时间有延迟，并且只有当两地都同时见到月亮时，两地间才可以实现通信。 探究点二：卫星通信 活动1：既然天然的不行，那么我们就使用人造的。展示人造卫星图片，提出问题：作为通信卫星，应该具备什么条件？ 学生进行讨论与思考，得出应当和地球距离不能太远并且一直和地球保持同时见到。 归纳总结：通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，它绕地球转动的周期和地球自传的周期相同。 活动2：展示一颗同步卫星覆盖的区域，提出问题：B处的人无法收到A处的人的信息，有什么解决方法吗？需要几颗卫星可以实现全球通信？ 学生观察图片得出，至少需要3颗。 归纳总结：至少需要三颗同步卫星实现全球通信。 活动3：介绍同步卫星接收信号和传递信号的示意图，以及接收信息的装置。 探究点三：光纤通信 活动1：展示电磁波谱图。向学生讲解微波通信也不足够人们的使用了，科学家想到了用频率更高的可见光作为通信方式。并提出问题：用光来通信会存在哪些困难呢？科学家们都是怎么解决的？ 组织学生自学课本内容。并让学生讲解和回答。 归纳总结：①普通的光源包含了许多不同波长(频率)的光，难以用它携带信息。（梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它可以产生频率单一，方向高度集中的光——激光）②光沿直线传播，容易被遮挡。（高锟提出用光纤通信的构想，介绍光导纤维） 活动2：提出问题：光是怎样在光导纤维里面传播的呢？并进行演示实验：用不透光纸包住大塑料瓶，瓶侧壁开一个小孔，瓶内盛水，水面上面放一个小灯泡。观察现象。 学生观察现象发现：光随着水流进行传播。 归纳总结：光在水流的内表面发生了多次反射。 活动3：展示光在光导纤维内的传播方式，并讲述其优点：光在光导纤维中传输损耗小，可长距离传输。光纤通信，通信容量大，通信质量高，保密性好。介绍光缆以及我国光缆通信的发展情况。 探究点四：网络通信 活动1：刚才我们学习了好几种通信方式，这些通信方式都是来为我们的网络通信进行服务的。提出问题：说一说你常用哪些工具进行网络通信(上网)？你平常利用网络做什么？ 学生们交流讨论和回答。 归纳总结：①我们现在可以用电脑、手机、平板、手表等设备上网。②我们可以网络购物、在线学习、网络咨询、各类娱乐活动等。 活动2：提出问题：我们如何进行网络通信呢？以发送电子邮件为例讲解网络通信的原理。 学生们自学并上台讲解。 归纳总结： 活动3：全