第四节 现代通信（教学课件）物理新教材鲁科版（五四学制）九年级下册

该初中物理课件聚焦现代通信，系统讲解卫星通信、光纤通信等核心知识，通过卫星转播、光纤网络等实际应用导入，衔接电磁波、光现象前序内容，以中继站模型、全反射实验为支架帮助学生构建原理认知。 其亮点在于融合科学思维与科学态度，如卫星中继站模型建构、光纤全反射实验演示（科学探究），练习题中估算信号延迟时间（科学推理），提及我国光缆发展（社会责任）。学生能深化理解，培养探究能力，教师可依托重点难点解析和分层作业提升教学效果。

物理九年级下册 •鲁科版(五四学制) 第4节 现代通信 （本课件包含PPT25张；图片：21张；动图视频：5个；教学视频：6个） 第十九章 电磁波与通信 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道微波大致沿直线传播及中继站作用；了解卫星通信原理，知道同步卫星覆盖地球的条件；知道激光的特点及光纤通信原理。 02 科学思维 通过对比微波中继与卫星通信，培养分析问题和解决问题的能力；从光纤通信技术中认识技术优化的科学思维。 03 科学探究 通过“水流导光”实验，理解光在光纤中反射传播的特点，提升观察与归纳能力。 04 科学态度与责任 认识卫星通信、光纤通信在生活中的应用价值；了解北斗系统，增强民族自豪感和科技探索意识。 教学重难点 教学重点 教学难点 通过分析微波传播特点，理解卫星通信的基本原理；结合实验演示，掌握光纤通信中激光的传播方式。 理解同步卫星实现全球通信的覆盖原理。 北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，由空间段、地面段和用户段三部分组成，可为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航和授时服务。那么他是怎样实现导航的呢？ 本节课我们就来研究相关问题。 课堂引入 一. 卫星通信 1.什么是卫星通信： 利用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信的方式叫卫星通信。 在地球周围均匀地配置三颗通信卫星，就可以覆盖几乎全部的地球表面，实现全球通信。 探究新知 一. 卫星通信 2.为什么要使用卫星通信： 因为在无线电波中，微波的波长较短，频率较高。一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。微波的性质接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。 所以要想让它沿地球表面传播就要设中继站。通常每隔50km左右就要建设一个微波中继站，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去。要想使信号传递的距离越远，那么需要的中继站就越多。 探究新知 一. 卫星通信 3.卫星通信的组成和原理： （1）组成： 由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。 （2）星通信的原理： 是将卫星发射到赤道上空36000km处的对地静止轨道上，利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号，并对信号进行放大变频后转发给其他地面站，从而完成两个地面站之间的传输。 探究新知 一. 卫星通信 4.卫星通信的特点： 通信范围大，只要在卫星发射的电磁波覆盖的范围内均可进行通信；不易受陆地灾害影响，建设速度快；易于实现广播和多址通信。 探究新知 一. 卫星通信 5.北斗卫星导航系统： 北斗卫星导航系统是我国自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。 探究新知 二. 光纤通信 1.什么是激光： 频率单一、方向高度集中的光叫激光。由激光器产生发出。 激光实际也是一种电磁波。与微波相比，光的频率更高。如果用光来通信，比短波、微波能传播更多的信息 。 探究新知 二. 光纤通信 2.什么是光纤： 光导纤维简称光纤，是一种非常细的玻璃丝（直径100μm左右），由纤芯和包层组成，纤芯完成信号的传输，包层与纤芯的折射率不同，将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用。激光可在光纤里传播，不受外界干扰。 探究新知 二. 光纤通信 3.光纤通信原理： 光的反射 携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在光纤内部传播时，发生的是全反射，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了远方。 探究新知 二. 光纤通信 4.光纤通信的优点： （1）通信容量很大； （2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远； （3）不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。 我国光缆通信的发展十分迅速，目前光缆可以通达所有地区，而且还与其他国家合作修建了跨越太平洋的海底光缆。 探究新知 三. 水声通信和量子通信 1.水声通信： 水声通信是以声波为载体在水下传输文字、语音及图像等信息的技术，通过电信号与声信号的相互转换实现信息传递。其原理为信息经数字化处理后由换能器转为声信号传递，接收端再将声信号解码还原。 探究新知 三. 水声通信和量子通信 2.量子通信： 量子通信，量子加密通信的简称，可以简单理解为使用量子计算为通信双方进行加密，保障通信安全性的过程。主要优势在于其提供的信息传输安全性。它利用量子比特作为信息载体，能够在确保信息安全和增大信息传输容量方面突破经典信息技术的极限。特别是量子密钥分发技术，它克服了经典加密技术的安全隐患，被认为是迄今为止唯一被严格证明无条件安全的通信方式。 探究新知 课堂小结 课堂小结 【答案】中继站；静止；全球通信。 【详解】（1）卫星通信是利用人造卫星作为通信的中继站来转发无线电信号，在两个或多个地面站之间进行通信的．通信卫星作为一个微波中继站，只是转发信号，转发的信号可以是广播、电视等多种信号。 （2）通信卫星大多是相对地球静止的同步卫星，用通信卫星做微波通信的中继站，在地球周围均匀地配置3颗同步通信卫星，通信范围就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。 【题1】通信卫星相当于微波通信的 。通信卫星大多是相对地球“ ”的同步卫星，在地球的周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现 。 课堂小练 【题2】如图所示，电视台把无线电信号传送到高空中的通信卫星上，卫星再把信号传到地面上的其他区域，这样就实现了卫星转播。在调试的过程中，电视台本身也需要接收卫星上传回的信号，并和演播室用电缆传来的信号进行比较，这时发现卫星传来的画面上，人物动作变化总比电缆传来的画面发生慢一些。 （1）解释产生这种时间延误的原因； （2）已知通信卫星的高度大约是36000 km，无线电波的传播速度和光速相同。请你根据这些数据，估算一下画面延迟的时间。 课堂小练 【答案】（1）见解析；（2）0.24s 【详解】（1）电视台发出的无线电信号由电视台传到卫星，然后再由卫星传回电视台，需要一定的时间，演播室用电缆传来的信号由于距离很短，传输所用的时间忽略不计。所以卫星传来的画面上，人物动作的变化总比电缆传来的画面相应的变化发生得晚一些。 （2）无线电信号的路程s=2h，则画面延迟的时间 t=sv=2hv=2×36000km3×105km/s=0.24s 课堂小练 【答案】激光，光的反射。 【详解】光纤通信的基本原理是首先利用强光源产生激光，然后利用光的反射特点，实现携带信息的激光在光导纤维中的传播。 【题3】 早在100多年前，贝尔实验室就有了用“光话”替代电话的设想，后来科学家利用强光源产生的______，以及光导纤维技术，终于让光纤通信成为了现代通信的重要方式。如图是光导纤维工作示意图，光导纤维能传导光纤的基本原理是________ 。 课堂小练 【答案】B 【详解】光纤通信利用的是激光，通信时需要光导纤维作为传导介质，光导纤维是很细很细的玻璃丝；光纤通信传递信息的容量比短波、微波高出百万倍、千万倍。故ACD错误，B正确。故选B。 【题4】光纤通信前景广阔，下列关于光纤通信的说法正确的是（　　） A．光纤通信中所使用的光不是激光 B．光纤通信传递信息的容量要比短波、微波大 C．光纤通信不需要任何传导介质 D．因为玻璃丝很容易折断，不宜用来做光导纤维 课堂小练 【答案】A 【解析】 AB．降落在月球背面的嫦娥六号要时刻与地球保持通信，需要鹊桥二号中继卫星进行信号转发。该通信利用电磁波传递信息，超声波和次声波不能在真空中传播，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意。 C．电磁波在真空中传播的速度和光速相同，故C正确，不符合题意； D．根据题意知道，相比于鹊桥号，鹊桥二号距月球更近，所以，信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短，故D正确，不符合题意。 故选A。 【题5】（2024·湖北）我国于2018年和2024年先后发射了鹊桥号和鹊桥二号中继星，架起了地球与月球背面通信的“天桥”。相比于鹊桥号，鹊桥二号距月球更近（如图），采用了反射率更高的镀金钼丝天线。下列说法不正确的是（　　） A. 鹊桥号利用声波进行信号传输 B. 鹊桥二号利用电磁波进行信号传输 C. 镀金钼丝天线反射的信号传播速度为 D. 信息从月球背面传到鹊桥二号比到鹊桥号用时更短 课堂小练 作业布置 1.基础性作业：完成课本P89中的1-3小题。 2.拓展性作业：在互联网上查阅网络通信的应用？ 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf57.83.100 $