21.3 卫星通信和光纤通信 课件-2026-2027学年人教版物理九年级全一册（新教材）

该初中物理课件聚焦卫星通信和光纤通信，通过“微波如何传远”“月亮能否做中继站”等问题链导入，衔接电磁波基础知识，以同步卫星中继、激光全反射为核心，构建从原理到应用的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过“水流导光”实验直观演示光纤原理，设计填空、选择、简答等多样化习题巩固物理观念。引入量子通信拓展视野，培养学生技术应用意识，助力教师高效开展概念教学与能力训练。

人教版物理九年级全册精做课件 授课教师： . 班 级： 9年级（ ）班 . 时 间： . 2026年6月14日 21.3卫星通信和光纤通信 第二十一章 电磁波及其应用 人教版九年级物理21.3卫星通信和光纤通信同步练习题 一、填空题（每空2分，共20分） 1. 现代通信方式主要包括________通信、光纤通信、网络通信等。 2. 卫星通信利用________作为中继站，转发电磁波信号，实现全球通信。 3. 同步通信卫星相对地面是________的，绕地球转动的周期与地球自转周期相同。 4. 实现全球卫星通信，至少需要________颗同步通信卫星。 5. 光纤通信的载体是________，传播介质是________。 6. 光在光纤内通过多次________传播，不会泄露信号，抗干扰能力强。 7. 光纤通信利用________传递信息，容量大、损耗小、保密性好。 8. 卫星通信依靠________传递信号，受天气影响相对较大。 二、选择题（每题4分，共20分） 9. 卫星通信的中继站是（） A. 地面基站 B. 通信卫星 C. 光纤 D. 空气 10. 关于同步通信卫星，下列说法正确的是（） A. 相对地面运动 B. 相对地面静止 C. 绕月球转动 D. 不需要电磁波工作 11. 光纤通信传递信息依靠的是（） A. 激光 B. 声波 C. 超声波 D. 次声波 12. 光纤通信的优点不包括（） A. 信息容量大 B. 信号损耗小 C. 保密性差 D. 抗干扰能力强 13. 实现全球全覆盖卫星通信需要的卫星数量为（） A. 1颗 B. 2颗 C. 3颗 D. 无数颗 三、基础填空题（18分） 14. 根据现代通信知识填空： （1）卫星通信属于________通信（选填“无线”或“有线”），依靠电磁波传输信号。 （2）光纤通信属于________通信（选填“无线”或“有线”），传输稳定、保密性好。 （3）激光频率________，携带信息的能力强，适合大容量通信。 （4）光导纤维内层折射率大、外层折射率小，保证光线不断________，稳定传输信号。 四、判断题（每题4分，共22分） 15. 同步通信卫星相对于地球是静止不动的。（） 16. 光纤通信依靠电磁波在空气中传播信号。（） 17. 光纤通信保密性好、信号损耗极低。（） 18. 3颗同步卫星可实现全球卫星通信覆盖。（） 19. 卫星通信不受天气、云层影响。（） 五、简答题（20分） 20. 简要对比卫星通信和光纤通信的优缺点，说明两种通信方式的传播原理。 参考答案 1. 卫星 2. 通信卫星 3. 静止 4. 3 5. 激光；光导纤维（光纤） 6. 反射 7. 激光 8. 电磁波 9.B 10.B 11.A 12.C 13.C 14.（1）无线 （2）有线 （3）高 （4）全反射 15.√ 16.× 17.√ 18.√ 19.× 20. 答：传播原理：卫星通信以通信卫星为中继站，利用电磁波传递信息；光纤通信利用激光在光导纤维内发生全反射传递信息。优缺点：卫星通信无需布线、覆盖范围广，可实现全球通信，但受天气影响大、信号有损耗；光纤通信信息容量大、抗干扰能力强、保密性好、信号损耗极小，但需要铺设线路，移动性差。 学习目标 1.了解卫星通信、光纤通信；知道信息理论，频率越高，相同时间传输的信息越多。 2.经历通信方式演变的过程，体会信息传递的多样性。 3.经历“水流导光”实验，了解光纤通信的原理，提高应用物理知识分析、解决问题的能力。 学习目标 在无线电波中，微波的波长通常在1m～1mm之间，波长较 短、频率较高。微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射。 我们怎样才能将微波信号传递到远方呢？ 问题 微波中继通信示意图 要想让微波沿地球表面传播就要设中继站。 发射 接收 通常每隔50km建设一个微波中继站 卫星通信 山顶上的微波 中继站 微波中继站在建设的过程中可能会遇见哪些难题呢？ 能否用月亮做中继站，实现通信呢？ 卫星通信 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 卫星通信 人们用通信卫星做微波通信的中继站。 通信卫星 同步卫星 同步卫星：绕地球转动的周期跟地球自转周期相同，相对地球静止。 卫星通信 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？ 一颗同步卫星覆盖的区域 A B 至少需要三颗同步卫星实现全球通信 至少需要三颗同步卫星实现全球通信 卫星通信 碟形天线 通信卫星从一个地面站接收信号，经过处理，再发送给另一个或几个地面站。 卫星通信示意图 卫星通信 γ 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 与无线电波相比，光的频率更高。如果用光来通信，可行吗？ 光纤通信 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。 人们可以使用频率单一的、方向高度集中的激光进行通信了。 世界上第一台红宝石激光器 光纤通信 光沿直线传播，容易被遮挡。 光导纤维：非常细的玻璃丝，用于通信的激光传播的管道。 光纤通信 演示实验： 光在水流的内表面发生了多次反射。 实验 水流导光 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，这样就能把它携带的信息传到远方。 激光频率高：传输信息量大 光纤管道：减少损耗 光纤通信 1. 微波通信需要中继站，原因是( ) C A. 微波信号衰减特别快 B. 微波信号传播速度慢 C. 微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射 D. 微波信号容易被干扰，信号容易丢失 中考考法 15 2. 下列关于地球同步通信卫星的判断中正确的是 ( ) A A. 同步卫星的转动周期和地球自转周期相同，相对于地面 是静止的 B. 同步卫星在空中静止不动 C. 同步卫星每天绕地球运转一周 D. 同步卫星作为微波通信的中继站，地球上空至少要4颗才 能将信号覆盖全球 中考考法 16 3. 光纤通信就是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信 方式，光导纤维是一种由玻璃制成的纤维，其应用前景非常 广阔。下列关于光纤通信的说法正确的是( ) B A. 光导纤维是导体 B. 由于光的频率高，可以在一定时间内传播大量的信息 C. 光波在光导纤维中传播的速度等于 D. 光波不是电磁波 中考考法 17 4. 如图所示，在一个无色塑 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 （1）在这个实验中，激光沿水流的____（填“内”或“外”）壁 经过多次______（填“反射”或“折射”），最后照到地面。 内 反射 时，会看到光随着弯弯的水流照到地面，在地面上形成一个 光斑。 中考考法 18 （2）实验中从瓶中流出的水柱相当于光纤通信中的光导纤 维，由此说明用来进行光纤通信的光纤____（填“能”或“不 能”）弯曲。 能 中考考法 19 5. 根据材料回答以下问题：#1 从光纤通信到量子通信——信息传输的新革命 在现代社会，光纤通信是互联网、电话、电视等信息传 输的主要方式，但存在信号衰减问题，限制了传输距离。短 距离光纤通信时，光信号的最大传播距离和发射功率 之间 存在一定的关系，经验上可以用以下近似公式描述： ，是一个经验常数 在短距离光纤通信条件下可 中考考法 20 取 。长距离光纤通信则需借助掺铒光纤放大 器（EDFA）等设备补偿信号损失。 量子通信与传统光纤通信机制不同。传统光纤通信靠光 信号的强度传输信息，量子通信则利用光子的量子特性，如 量子纠缠让处于“纠缠态”的光子无论相距多远，状态同步变 化；量子密钥分发通过光子的量子态加密信息，不依赖功率 传输。 中考考法 量子通信具备高安全性、长距离信息共享、抗干扰及不 可克隆等优势。窃听会改变光子量子态被察觉；量子纠缠保 障远距离信息共享的完整性；其抗干扰能力强，能在复杂环 境稳定运行；量子信息不可复制篡改，可靠性高。尽管面临 技术挑战，但其在高安全性信息传输领域前景广阔。#1.1.3 中考考法 （1）与传统光纤通信相比，量子通信的优势是___________ ____________________________________________________ ______________（请写两个）。 【解】具有 更高的安全性、长距离信息共享能力（或具有抗干扰能力和 不可克隆性） （2）若某光纤通信系统的发射功率为 ，该光信号的 最大传播距离为_____ 。 630 【点拨】由短文知，当某光纤通信系统的发射功率为 时，该光信号的最大传播距离 。 中考考法 23 （3） 量子通信技术在信息安全方面有重 要应用。请举出一个日常生活中需要信息安全保护的例子， 并说明信息安全的重要性。 在社交媒体平台上，用户会分享个人照片、生活经历、联系 方式等大量个人信息。若信息安全得不到保障，这些信息可 能被不法分子利用，进行精准诈骗、骚扰甚至身份盗用。 中考考法 24 光纤通信和卫星通信 卫星通信 光纤通信 三颗地球静止卫星可实现全球通信 激光：频率单一、方向高度集中 组成：同步通信卫星、地面站 利用激光在光导纤维中传输信息 利用卫星作为微波中继站来进行通信 课堂小结 25 $