21.3 卫星通信和光纤通信 课件- 2025-2026学年物理人教版九年级全一册

该初中物理课件聚焦卫星通信和光纤通信，从无线电波知识回顾切入，通过微波传播特性问题链（直线传播需中继站，极端环境中继难题），结合信号往返时间计算等支架，引导学生理解通信方式演进逻辑。 其亮点在于以问题驱动（想想议议）和科学推理（时间计算）建构通信模型，融入北斗系统等实际应用，结合对比表格小结与视频辅助，落实科学思维与科学态度，助力学生掌握原理，便于教师高效教学。

第二十一章 电磁波及其应用 第3节 卫星通信和光纤通信 24999 24999 24999 1.初步了解卫星通信和光纤通信的原理,解释有关现象。 2.了解通信方式的变革为人类生活带来的便利,体会物理学对社会发展的促进作用。 学习目标 24999 24999 24999 射线 可见光 X 射线 紫外线 红外线 无 线 电 波 频率/Hz 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 无线电技术中使用的电磁波叫作无线电波。通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段,包括长波、中波、短波、微波等。各个波段的无线电波有各自的传播方式和用途。 知识回顾 24999 24999 24999 微波波长较短,频率较高。一定时间内可以传递更多信息。 微波的性质接近光波,大致沿直线传播,但地球是圆的,不能沿地球表面绕射。我们怎样才能把微波信号传递到远方呢? ? 新知学习 24999 24999 24999 由于微波大致沿直线传播,所以要想让它沿地球表面传播就要设中继站。通常每隔50 km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。 接收 发射 新知学习 24999 24999 24999 在遇到雪山、大洋等根本无法建设中继站的情况时,又该怎么办?能不能利用地球的卫星——月球进行微波中继通信呢? 接收 发射 新知学习 24999 24999 24999 月球是地球的卫星,两者相距 38 万千米!微波在真空中的传播速度 约为 3.0 108 m/s,信号在地球与月球之间往返,大约需要多久? 新知学习 24999 24999 24999 月球是地球的卫星,两者相距 38 万千米!微波在真空中的传播速度 约为 3.0 108 m/s,信号在地球与月球之间往返,大约需要多久? 地球与月球的单程距离 38 万千米=3.8 108 m 往返总路程 s=2 3.8 108 m=7.6 108 m 由公式 = 得 t= = =2.53 s 信号在地球与月球之间往返,大约需要 2.53 s。 新知学习 24999 24999 24999 往返时间约 2.53 s B A C 信号衰减、时间延迟 两个通信点同时见到月球才能完成通信 解决方案:人造卫星通信. 新知学习 24999 24999 24999 人造卫星 缩短距离,减少延迟,信号变强。 知识点一:卫星通信 新知学习 24999 24999 24999 同步卫星:相对于地面静止。 新知学习 24999 24999 24999 3 颗地球静止卫星 可以实现全球通信 卫星通信实现实时性 减少地面中继站数量 新知学习 24999 24999 24999 卫星通信 卫星定位 卫星导航 新知学习 24999 24999 24999 通信卫星 板状的两翼是太阳电池板, 它把太阳能转化成电能,供卫星使用 碟形天线 用来接收来自卫星的信号 新知学习 24999 24999 24999 利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛。例如,北斗卫星导航系统是中国着眼于 国家安全和经济社会发展需要, 自主建设、独立运行的卫星导航 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空间基础设施。 使用北斗卫星导航系统的无人驾驶车辆 新知学习 24999 24999 24999 视频 北斗卫星导航系统 新知学习 24999 24999 24999 知识点二:光纤通信 射线 可见光 X 射线 紫外线 红外线 无 线 电 波 频率/Hz 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 电磁波的传播速度等于光速,实际上光也是一种电磁波。 与短波、微波相比,光的频率更高。如果用光来通信,相同时间可以传递更多的信息。不过,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。 新知学习 24999 24999 24999 1960年,美国科学家梅曼制成了世界上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——激光。物理学家提出用光纤通信的构想,这使得用光进行通信的幻想得以实现。通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维(简称光纤)里传播。 新知学习 24999 24999 24999 水流导光——模拟激光在光纤中的传播 新知学习 24999 24999 24999 激光在光导纤维中的传播 新知学习 24999 24999 24999 光从光导纤维的一端射入,在内壁上多次反射后从另一端射出,这样就把它携带的信息传到了远方。光导纤维是很细很细的玻璃丝,通常将数条光纤并成一束再敷上保护层,制成光缆,用来传递电视、电话等多种信息。由于光的频率很高,所以光在一定时间内可以传输大量信息。 新知学习 24999 24999 24999 我国光纤通信的发展十分迅速,光缆可以通达几乎所有地区,而且还与其他国家合作修建了跨越太平洋的海底光缆。随着互联网的进一步发展,移动通信网络的建设,物联网等新应用的不断涌现,光纤通信将迎来更广阔的发展空间。 新知学习 24999 24999 24999 激光束的方向性特别好,在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距。 激光还有一个特点是亮度高,也就是说它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上,就可以使物体的被照部分迅速上升到极高的 温度并熔化。 此外,利用几十阿秒(10-18 s)的激光脉 冲可以“捕捉”原子内电子的运动,使人类对 微观世界的观察接近极致。 激光的应用 新知学习 24999 24999 24999 视频 激光的应用 新知学习 24999 24999 24999 通信 方式 地理覆盖 信息 载体 优势及特点 用途 局限性 卫星 通信 全球(山区、海洋、空中) 微波 覆盖范围广(可用于偏远地区、航空航海通信) 卫星导航系统、卫星电话系统等 有延时、受天气影响 光纤通信 陆地及近海 激光 传输容量大、信号质量高、免受电磁干扰 移动通信、 互联网等 部署成本 高、易受 物理损坏 课堂小结 24999 24999 24999 1.关于卫星通信,下列说法正确的是( ) A.微波是一种无线电波,可以沿地球表面绕射 B.卫星通信是利用超声波传递信息的 C.卫星通信是利用人造卫星作为中继站进行通信的 D.要实现全球通信,至少需要4颗同步卫星 C 当堂检测 24999 24999 24999 2.关于光纤通信,下列说法正确的是( ) A.光纤通信传输的信息量很大,主要用于无线电广播 B.光纤通信通过光在光导纤维中多次反射传递信息 C.光纤通信具有高抗干扰的特性,但传输距离短 D.光信号在光导纤维中的传播速度是340 m/s B 当堂检测 24999 24999 24999 3.我国自主研发的北斗卫星导航系统是利用通信卫星作为_,接收并发射_波进行通信的。同步通信卫星绕地球转动的周期跟地球的自转周期_(选填“相同”或“不同”)。 中继站 电磁 相同 当堂检测 24999 24999 24999 sdk_3110(9DFCBC) $