第3节 改变世界的信息技术（教学课件）物理教科版2024九年级下册

第3节 　改变世界的信息技术 九年级物理下册 •教科版2024年 第十章　电磁波与信息技术 学习目标 01 02 03 04 物理观念 形成对电磁波与信息技术的基本认识；建立对信息技术的正确认识，理解信息技术与日常生活、社会发展之间的紧密联系。 科学思维 通过学习信息传递技学生将学会运用科学方法分析问题，培养逻辑思维和批判性思维能力，学会分析信息技术的发展趋势和潜在影响。 科学探究 通过实际操作和案例分析，提高动手能力和问题解决能力，学会将信息技术应用于实际问题中。 科学态度与责任 认识信息技术对社会发展的推动作用，树立树立正确的价值观，认识到信息技术在推动社会进步中的积极作用，同时也要关注其可能带来的负面影响，培养责任感和自我保护意识。 重点难点 通过卫星通信、光纤通信和移动通信等实例，理解信息技术在社会生活中的应用。 教学重点 对移动通信的原理及数字蜂窝系统的理解。 教学难点 课堂导入 　　北京时间2021年12月9日 15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲， 中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课......授课期间，航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了实时互动交流。 　　全程画面清晰，信号稳定，你知道这是如何做到的吗？ 课堂导入 数以百计的通信卫星环绕着地球 高山之巅数不清的通信发射塔 天台无数的无线通信接收装置 地下和海底密如蛛网的通信线缆 探究新知一　信息的传播 信息的传播 飞鸽传书 烽火狼烟 　　烽火台上的硝烟，是光形式的信号；飞鸽传书的信件，是以文字为载体传递的信号……今天的信息时代，电磁波是最重要的信号载体。 移动电话声音信息是由空间的电磁波来传递。 探究新知一　信息的传播 电磁波在信息传播方面有着极其广泛的应用。 　　把多种形式的信息，如符号、声音、图像、视频、文字、指令等转变成电磁波等形式的信号发射出去，接收方收到信号后，便可从中获得信息。 信息的来源，可以是人、机器甚至自 然界的物体。 信息传递的道路，需要借助电磁波和各种设备来铺设。 接收信息的一方，同样可以是人、机器或者各类物体。 探究新知一　信息的传播 电磁学发展的初期，人们首先想到的是把信息转变成电流信号，通过电线传递到远方，实现信息传播。有线电报实现了这一设想。 探究新知一　信息的传播 无线电波是人类用来进行通信的电磁波家族成员之一。这一波段电磁波的产生、发射、接收，相对容易实现。他的应用时人们克服了电线的局限。 手机 对讲机 探究新知一　信息的传播 1.同步卫星 　　地球同步卫星是指在地球同步轨道上自西向东运行的人造卫星。从地面上看，它们好像悬挂在空中静止不动。 轨道周期与地球的自转周期相同，为1个恒星日，即23小时56分4秒 ；距离地面大约35,786 km，距离地心大约 42,164km 。 卫星通信 探究新知一　信息的传播 　　天线A向卫星发射电磁波；卫星作为中继站，将接收到的电磁波进行处理，发送给天线 B，并转发给另一颗卫星；另一颗卫星再发送给天线C。通过这个通信网络，地球上几乎任意一个地方都可以将信息即时发往世界各地，在一瞬间传遍全球。 2.用三颗同步卫星就可以实现全球通信 探究新知一　信息的传播 　　2020年，北斗三号系统的建设基本完成，北斗系统正式实现了全球覆盖，为全球用户提供了高精度、可靠性的导航服务，从古代的“北斗七星”到现代自主研发的“北斗系统”，中国的星辰大海梦想从幻想已经变为了现实。 探究新知一　信息的传播 利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛。 且拥有远距离传递信息、通信容量大、干扰小、质量好、功效高等优点。 使用北斗卫星导航系统的无人驾驶车辆。 卫星与地面站、卫星电话之间进行通信 中国的创新发展战略使科技领域不断取得新成果，下列说法正确的是（　　） A．智能机器人只能通过声音信号控制 B．北斗卫星导航是通过光纤传递信息 C．无人机的垂直运动利用了力的作用是相互的 D．用5G手机上网是通过超声波传递信息 【学习任务一】卫星通信 探究新知一　信息的传播 C 解：A、智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉，除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段，故A错误； B、我国自行研制的北斗卫星导航系统具有定位、导航和通信等功能，它传递信息是利用电磁波传递信息的，故B错误； C、无人机的垂直运动时，无人机的扇叶对空气产生向下的推力作用，由于力的作用是相互的，空气对无人机产生反作用力，推动无人机向上运动，故C正确； D、5G手机上网属于移动电话，所以它传递信息是通过电磁波来实现的，故D错误。 故选：C。 探究新知一　信息的传播 探究新知一　信息的传播 光纤通信 　　光也是一种电磁波。与短波、微波相比，光的频率更高。 从理论上讲，如果用光来通信，相同时间可以传递更多的信息。这个设想直到激光器诞生后才得以实现。 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。 探究新知一　信息的传播 1.光导纤维： 　　为了避免干扰和减少能量的损失，通信用的激光要在用专门材料制造的一种纤维中传播，这种纤维称为光导纤维，简称光纤。 　　光纤是利用光波（即可见光）传播信号的，是信息社会传送各种信息的主要工具。 探究新知一　信息的传播 【实验】水流导光（模拟激光在光导纤维中的传播） 　　在塑料瓶的一侧开个小孔，塑料瓶内盛水，让激光从另一侧水平射向小孔。当水从小孔流出时，你会看到光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑。 探究新知一　信息的传播 2.光在光导纤维中传播 　　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。 探究新知一　信息的传播 3.光纤通信的优点 　　光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。 ①传输频带极宽，通信容量很大； ②光纤衰减小，无中继设备，传输距离远； ③频率稳定，信号传输质量高； ④光纤抗电磁干扰，保密性好。 从古至今，人类活动离不开对信息的收集、传递和使用。下列说法错误的是（　　） A．手机只能发射电磁波，不能接收电磁波 B．“北斗”卫星导航系统是利用电磁波传递信息的 C．5G技术采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波 D．光纤通信是利用光在光导纤维中进行多次反射来传递信息的 A 解：A、手机既能发射电磁波，也能接收电磁波，故A错误； B、“北斗”卫星导航系统是利用电磁波传递信息的，故B正确； C、5G技术采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波，故C正确； D、光纤通信是利用光在光导纤维中进行多次反射来传递信息的，故D正确。 故选：A。 【学习任务二】光纤通信 探究新知一　信息的传播 探究新知二　移动通信 移动通信 　　当前最为普遍的移动通信系统主要由移动台、基站和移动交换中心组成，它们形成了一个数字蜂窝系统。 数字蜂窝系统：为了获得最好的资源利用效率，每个基站的工作范围经过合理调配之后呈一个小六角形，排列起来像蜂窝一样，这就是“蜂窝系统”名字的由来。 探究新知二　移动通信 移动台：主要指的是手机和车载电话，它既能发射无线电波，也能接收无线电波。 基站：一种固定的无线电台，可将接收到的手机信号传递到移动通信网，也可将信号从移动通信网传递到手机。 移动交换中心：移动台发来的信息都要经由它分拣、处理、传递。同时，移动交换中心还担负着移动通信网络与固定电话网（座机）、互联网的连。 探究新知二　移动通信 手机和手机之间以及手机和座机之间的交流的吗？ 探究新知二　移动通信 移动交换中心 基站 基站 手机乙 手机甲 固定电话 手机和手机通过基地台进行沟通 手机和座机借助基地台进行交流 探究新知二　移动通信 光智能手机的普及方便了人们的工作和生活，手机通信利用的是（　　） A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．输电线 C 解：手机通信利用的是电磁波，故C正确，ABD错误。 故选：C。 【学习任务三】移动通信 探究新知三　物联网 1.定义：物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。 物联网 探究新知三　物联网 2.应用场景 在智能物流中，每个环节都对包裹进行扫码，使我们可以随时知道整个运送过程的进展。 在智慧公交系统中，站台上的显示屏告诉我们下一趟车什么时候到达本站。 在森林里部署的传感器，会通过网络把林区的变化实时告知管理部门，以便随时做好火灾预警。 探究新知四　从烽火台到智能时代 物质、能量、信息是人类社会发展不可缺少的三大支柱。 人类的文明进程，离不开信息的生成和传播。 探究新知四　从烽火台到智能时代 　　19世纪之前的几千年里，科技进步缓慢，人类传递信息的方式未有突破性的进展。 烽燧报警 驿站急递 飞鸽传书 邮政书信 　　18世纪末至19世纪中叶，随着持续电流的获得以及对电磁感应定律的掌握，人们开始尝试用电流来传递信息。 1837年，莫尔斯发明了第一台实用的有线电报机。 1862年，麦克斯韦通过理论预言了电磁波的存在。20多年后，赫兹用实验证实了麦克斯韦的预言。 探究新知四　从烽火台到智能时代 　　如今，已经有数以百亿计的计算机、手机等各种设备联网。网络广泛渗入社会各个领域，电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗和网络会议等已经普及。庞大、快捷的网络，使人类仿佛生活在同一个“地球村”中。 有线电话通信 互联网通信 移动电话通信 物联网 卫星通信 探究新知四　从烽火台到智能时代 课堂小结 改变世界的信息技术 信息的传播 移动通信 从烽火台到智能时代 物联网 物质、能量、信息 卫星通信 光纤通信 课堂练习 解：光纤通信，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了远方。 故选：B。 1. （2025•绵阳二模）如图，光导纤维在传递信息时，光从内芯的一端传输到另一端，其原理应用了光的（　　） A．折射 B．反射 C．色散 D．直线传播 B 课堂练习 2. （2020•涪城区模拟）5G网络是第五代移动通信网络的简称，其采用的电磁波频率比4G网络更高，网络下载速度比4G网络快数百倍，与4G相比（　　） A．5G电磁波的波长更长 B．在相同时间内5G传输的信息量更多 C．5G信号在真空中传播速度更快 D．5G信号在空气中的传播速度是340m/s B 解：A、电磁波在真空中传播速度是c=3×108m/s是不变的，由于c=fλ，因此频率高的波长短、频率低的波长长，所以5G电磁波的波长比4G更短，故A错误； B、5G网络作为第五代移动通信网络，将于2020年投入使用，其传输速度比4G网络的传输速度快数百倍，所以在相同时间内5G传输的信息量更多，故B正确； CD、电磁波在真空或空气中的传播速度是3×108m/s,故CD错误。 故选：B。 课堂练习 解：要实现全球通信，至少需要3颗地球静止卫星。因为地球静止卫星相对地球静止，轨道在赤道平面上空，3颗这样的卫星可在赤道上空等间隔分布，其信号覆盖范围能基本涵盖整个地球表面；若要通过地球静止卫星实时传回地球背面的信息，信息传递路径大致为：地球背面的信息发射装置先将信息发送到对应的地球静止卫星，该卫星接收信息后，再把信息转发到地球正面的接收站（或其他卫星，再由其他卫星转发到地球正面接收站）。 答：见解析。 3. 我们用地球静止卫星作为微波通信的中继站来实现全球通信，至少需要几颗地球静止卫星？要通过地球静止卫星适时地获得地球背面的信息，其信息传递路径大概是怎样的？ 要实现全球通信，至少需要3颗地球静止卫星；地球背面的信息发射装置先将信息发送到对应的地球静止卫星，该卫星接收信息后，再把信息转发到地球正面的接收站。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业： 电信号有数字信号和模拟信号之分。 为什么现在使用的大多是数字信号？请查询互联网或查阅相关书籍进行了解。 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf57.62.100 $