第二十一章第4节越来越宽的信息之路新课讲义 - 2024-2025学年人教版物理九年级上册

第二十一章 信息的传递 21.4 越来越宽的信息之路 ★学习目标 1. 掌握移动通信、网络通信、光纤通信和卫星通信的基础知识； 2. 通过阅读资料和聆听教师讲解，深刻体会现代通信技术的丰富多样性； 3. 学习现代通信技术，认识到科技对人类生活的便捷贡献，从而增强对学科的兴趣。 一、微波通信 1.微波通信已走入我们的生活，为什么要用微波通信? 因为微波的频率比中波和短波的频率高得多 , 作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多，因此一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话 。微波通信就是其中应用比较广泛的一种。 2.微波的性质更接近于哪种波?传播时有什么特点? 微波的波长在10m～1mm之间，频率在30MHz～3×10⁵ MHz之间。微波的波长更接近于光波 ，大致沿直线传播；它传播时不能沿地球表面绕射。 3.如何解决“不能沿地球表面绕射”这个问题？ 每隔50km左右建立一个微波中继站。 4.微波中继站起到什么作用？ 它能把上一站传来的信号经处理后再发射到下一站去 , 这样就能把信息传递到远方.信号传递的距离越远，需要的中继站越多。 5.在遇到雪山、大洋，根本无法建设中继站，怎么办? 能不能利用地球的卫星—月球进行微波中继通信呢? 通信卫星位于地球同步轨道，反射微波信号，距离地面约35,786千米，导致信号传输衰减和延迟。两点间通信需同时“看到”卫星，确保卫星在双方的视线范围内。 二、卫星通信 1.通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星。地球同步卫星指的是与地球自转周期相同的通信卫星。 2.要想实现全球通信至少需要几颗同步卫星？用三颗同步卫星就可以实现全球通信 三、光纤通信 我们已经知道，电磁波的传播速度等于光速。实际上光也是一种电磁波。与微波相比，光的频率更高。如果用光来通信，这条“高速公路”要比短波、微波的“公路”宽出百万倍、千万倍。不过，普通的光源夹杂了许多不同波长（频率）的光，难以用它携带信息。 1.激光 1960年美国科学家梅曼制成了世界第一台红宝石激光器，它能产生频率单一、方向高度集中的光，称为激光。 激光的应用 ⑴利用激光束的平行度特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度，制成激光测距雷达、通信。 ⑵利用激光束的平行特别好，可以会聚到很小的一点上，让这一点照射到VCD机，CD唱或计算机的光盘上，可以读出光盘上记录的信息。 ⑶利用激光束的亮度等，在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，用于切割物质，焊接金属，医学上做“光刀”。 2.通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维里传播。 原理是光的全反射。 那么光是怎样传递信息的呢？ 光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到远方。 注：光导纤维是很细很细玻璃丝，由内芯和外套两部分组成。通常几千条光纤敷上保护层，制成光纤，用到传递电视、电话等我种信息。由于光的频率高，可以传输大量的信息。 光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到远方。 注：光导纤维是很细很细玻璃丝，由内芯和外套两部分组成。通常几千条光纤敷上保护层，制成光纤，用到传递电视、电话等我种信息。由于光的频率高，可以传输大量的信息。 3.光纤通信的优点 光在光导纤维中传输损耗小，可长距离传输，光纤通信容量极大，不怕雷击 ，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。 四、网络通信 1 .计算机可以高速处理大量信息，把计算机联在一起，可以进行网络通信。 2 . 目前使用最频繁的网络通信形式是电子邮件。 3 . 把网络又互相联结，成为世界上最大的计算机网络，叫因特网。这样就能做到信息资源的共享。 4 .电子邮件的传递方式 【课堂练习】 1.下列关于地球同步卫星的说法中不正确的是（ )。 A．同步卫星绕地球转动的周期和地球自转的周期一样； B．同步卫星可作为转播微波的中转站； C．同步卫星的速度与电磁波的传播速度相同； D．要使世界上任何一个地方的电视节目都可以传送到全世界，至少要有三颗同步卫星 2.关于应用激光的下列描述中错误的是（ )。 A．利用激光进行通信 B．利用激光进行长距离精确测量 C．利用激光加工坚硬材料 D．利用激光进行普通的室内照明 3.关于微波通信，下列说法不正确的是（　 　)。 A．微波属于电磁波； B．微波的性质接近于光波，大致沿直线传播； C．利用微波进行长距离通信时，应利用中继站； D．微波中继站间距离约50 km，且只能建在地面上 4.关于激光，下列说法中不正确的是（ ）。 A.利用激光进行通信； B.利用激光进行长距离精确测量； C.利用激光加工硬质材料； D.利用激光照明 5.如果将2011年春节联欢晚会向全球同时直播，至少需要多少颗地球同步卫星（ ）。 A.1颗 B.2颗 C.3颗 D.4颗 6. 激光能作为通信载波是因为其（ ） A．方向性强 B．亮度高 C．单色性好 D．以上都是 【基础知识•过关检测】 1.利用微波通信的原因是（　　) A.微波比中波和短波的波长要长一些 B.微波比中波和短波负载的信息多 C.微波比中波和短波传播得远 D.利用微波通信的成本低 2.关于微波的说法中正确的是（　　) A.微波是指频率很高，波长在1 mm～1 m之间的电磁波 B.微波大都能沿地球表面绕射，所以可以实现全球通信 C.微波大致沿直线传播，需要每隔50 km左右建一个中继站 D.微波中继站间的距离大约为50 km，而且只能建立在地球表面 3.2020年10月11日，第三届数字中国建设峰会在福州海峡会展中心举行，数字经济（6号馆）展示云计算、卫星通信、区块链、网络安全等领域的技术创新，以及农业、工业和服务业数字化转型成果。卫星通信输送信号是利用（　　) A.超声波　　　B.电磁波 C.次声波　　　D.红外线 4.光纤通信已成为现代通信的主要支柱之一，关于光纤以下说法正确的是（　　) A.光纤是超导体 B.光波在光纤中不断折射向前传播 C.光波在光纤中的传播速度为3×10⁸m/s D.光纤不导电，不会受外界电磁场的干扰 5.关于能源和信息，下列说法中正确的是（　　） A．煤气是一次能源，是不可再生能源 B．目前的核电站都是利用核聚变释放的能量来发电的 C．光纤通信是利用激光通过光导纤维来传递信息的 D．电磁波是在空间传播的周期性变化的地磁场 6.关于材料和技术，下列说法中不正确的是（　　） A．核电站利用核能发电，它的核心设备是反应堆 B．风能、天然气、汽油、太阳能都是一次能源 C．激光的频率单一，强度大，亮度高 D．半导体是制成集成电路（俗称芯片）的主要材料之一 7.下列关于电磁波和信息技术说法正确的是（　　） A．电磁波的传播需要介质 B．电磁波只能传递信息不能传递能量 C．光纤通信的原理是光在光导纤维中多次反射 D．5G比4G传递信息更快是因为5G使用的电磁波波速更快 8.能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱。下列说法正确的是（　　） A．超导体可应用于电饭锅和电动机 B．核电站是利用核聚变释放出的能量来发电的 C．光纤通信利用电信号传递信息，具有抗干扰的特点 D．煤、石油、天然气和核能都属于不可再生能源 9.1820年，丹麦物理学家______用实验方法证实了电流的周围存在磁场；1966年，华裔物理学家高锟提出用______的构想，这使得用光进行通信的幻想得以实现。 10.2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。此次发射采用最新测控系统，采用了全光纤互连的全数字化设计。激光属于______波，光纤通信是利用______传递信息的。 11.[第三节内容]电话（1）组成 话筒：___________信号变成___________信号； 听筒：___________信号变成___________信号； （2）通信方式        模拟通信：使用___________信号的通信方式； 数字通信：使用___________信号的通信方式； 【提示】移动电话是靠电磁波来传递信息的。 12.电话按信号输方式来分，可分为有线电话和___________电话；按信号类型来分，可分为模拟电话和________电话。 学科网（北京）股份有限公司 $$