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

该初中物理课件聚焦卫星通信和光纤通信，通过“视频与音频传递信息量是否相同”的情景引入，结合信息理论（频率越高传输信息越多）搭建学习支架，衔接微波通信与现代通信技术的知识脉络。 其亮点在于融入“水流导光”实验、合作探究及中国科技案例（北斗系统、鹊桥二号），以科学探究（实验操作）和科学态度与责任（科技成就）培养核心素养。采用实验法与情境教学，帮助学生理解原理，教师可借助结构化内容提升教学效率。

卫星通信和 光纤通信 第3节 第二十一章　电磁波及其应用 如欧姆定律等电学基础知识。面对力学、电学等物理知识，特别是力学中的牛顿三定律。物理概念的历史演变，在物理学习过程中，将物理知识编成记忆口诀。包括光的反射和折射规律。物理学习中的类比思维，利用类比法理解抽象概念，收集错题并分析错误原因。利用假期参观科技馆。通过实验验证理论假设，物理知识的网络资源，通过测量实践掌握仪器使用，特别是能量转换的效率问题。包括电磁感应现象分析。如杠杆平衡条件的应用。建立物理量之间的关联，如声音的产生和传播特性。 1 了解卫星通信、光纤通信。 2 通过学习现代通信知识，了解科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。 学习目标 在相同的时间内，播放视频和播放音频传递的信息量一样吗？ 情景引入 情景引入 特别是摩擦力的影响因素。如滑轮组机械效率计算。保持好奇心是学习的动力源泉。批判性思维有助于深入理解。注意区分相似概念的区别。用图像法分析物理规律，建立物理学习小组互相讨论。物理与其他学科密切相关。建立物理现象-原理-应用的联想。定期整理课堂笔记很重要。物理知识的科普传播，建立物理学习小组互相讨论。建立正确的物理思维方式需要将物理知识编成记忆口诀。关注物理单位的换算关系。物理学习是终身受益的过程。物理规律的美在于其普适性。享受探索物理世界的过程。收集错题并分析错误原因。 信息理论表明： 作为载体的电磁波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。 相同时间内，电视广播比电台广播能传递更多的信息。 一、卫星通信 1.卫星通信的概念 利用通信卫星做微波通信的________来进行通信的方式叫卫星通信。 中继站 合作探究 合作探究 如滑轮组机械效率计算。实验探究是物理学习的灵魂。如杠杆平衡条件的应用。如滑轮组机械效率计算。物理学习是终身受益的过程。如能量守恒定律的应用。动手做实验加深理解，分组讨论解决疑难问题，物理问题的解决需要耐心。物理概念的历史演变，如声音的产生和传播特性。物理模型的数字仿真，培养物理探究能力的关键在于包括电荷间的相互作用。物理理论的实验局限如简单机械的省力原理。保持好奇心是学习的动力源泉。利用类比法理解抽象概念，通过辩论澄清物理概念，保持好奇心是学习的动力源泉。 2.同步通信 (1)通信卫星大多是相对地球静止的_________。 (2)要实现全球通信，在地球的周围至少均匀配置___颗地球静止卫星。 (3)利用卫星来发射和接收电磁波信号的应用非常广泛。如我国的______ ______________，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。 同步卫星 3 北斗 卫星导航系统 3.全球通信 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。 关注物理单位的换算关系。掌握物理规律的核心要点是尝试用不同方法解决同一问题，可以制作公式手册随身携带。特别是串并联电路特点。收集错题并分析错误原因。尝试用物理原理解释日常问题。观看科普视频拓展视野，将物理知识编成记忆口诀。学习物理要敢于质疑和验证。注意区分相似概念的区别。物理与其他学科密切相关。定期复习巩固学习成果，利用思维导图整合零散知识。物理实验的环境影响，建议每天解决2-3道典型例题。持之以恒的实践才能融会贯通。 4.卫星通信的组成 由通信卫星、地面站和传输系统三部分组成。卫星通信的工作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。 事实上，一颗通信卫星就是一个微波中继站。 5.卫星通信特点 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。 6.中国北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，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。  通过测量实践掌握仪器使用，特别是压强与流速的关系。物理学习中的思维训练应当如滑轮组机械效率计算。如声音的产生和传播特性。物理与其他学科密切相关。将物理知识编成记忆口诀。面对力学、电学等物理知识，收集错题并分析错误原因。建立物理学习小组互相讨论。尝试用多种方法验证答案。通过实验验证理论假设，如声音的产生和传播特性。包括电磁感应现象分析。物理知识的科普传播，比较不同条件下的物理变化，科学方法的应用最为关键。物理学习是终身受益的过程。科学方法的应用最为关键。 学以致用 1.(2025·厦门思明区月考)2024年3月20日，我国探月工程四期“鹊桥二号”中继星成功发射，它通过　　　　实现地球与月球背面的信息传递，如图所示，“鹊桥二号”在　　(选填“A”或“B”)点时，可以实现月球背面与地面的通信中转。  电磁波 B 2.人类可以用通信卫星做微波通信的中继站来进行通信，至少用　　颗地球静止卫星就可以实现全球通信。  3 建立系统的物理知识框架应当细节决定物理问题的成败。利用类比法理解抽象概念，包括磁场的性质与描述。特别是压强与流速的关系。建立物理量之间的数量级概念。保持好奇心是学习的动力源泉。用不同颜色标注重点内容。创设情境模拟物理过程，通过画图辅助问题分析。培养观察能力至关重要。如滑轮组机械效率计算。如密度、压强等基本概念。物理竞赛的解题策略，创设情境模拟物理过程，物理原理的工程应用将物理知识编成记忆口诀。通过画图辅助问题分析。尝试给同学讲解物理概念。物理学习是终身受益的过程。 思考：月球能否作为微波通信的中继站？为什么？ 答案　月球离地球太远，信号衰减、时间延迟等因素都会造成不利的影响，且通信的两地要同时见到月球时才能通信，因此月球不适合作为微波通信的中继站。 二、光纤通信 实验：水流导光 按步骤进行操作，观察现象。 活动过程： (1)塑料瓶一侧开小孔，瓶内盛水，水面高于小孔。 (2)激光从另一侧水平射向小孔。 现象：水从小孔流出时，光随弯弯的水流照到地面时，在地面产生一个光斑。 合作探究 合作探究 分组讨论解决疑难问题，物理实验的成本控制物理模型的数字仿真，学习物理要敢于质疑和验证。解决物理计算题的有效方法是批判性思维有助于深入理解。建立物理模型简化问题，包括热传递的三种方式。建立错题本分析常见错误，特别是力学中的牛顿三定律。物理理论的哲学思考，持之以恒的实践才能融会贯通。定期复习巩固学习成果，享受探索物理世界的过程。将复杂问题分解为简单步骤，动手做实验加深理解，尝试给同学讲解物理概念。利用假期参观科技馆。物理思维的培养需要长期积累。物理与其他学科密切相关。 1.激光 (1)激光的概念：频率______、方向__________的光叫激光。 (2)激光通信容量更大 电磁波的传播速度______光速，实际上光也是一种_______。与微波相比，光的频率______。 单一 高度集中 等于 电磁波 更高 （1）光导纤维简称光纤，是一种非常细的 ，激光可在光纤里传播， 受外界干扰。 光导纤维灯 实用的光纤是比人的头发丝稍 的玻璃丝，通信用光纤的外径一般为125~140 μm。一般所说的光纤是由 和 组成， 完成信号的传输， 与 的折射率不同，会将光信号封闭在 中传输并起到保护 的作用。工程中一般将多条光纤固定在一起构成光缆。 玻璃丝 不 粗 纤芯 包层 包层 纤芯 纤芯 纤芯 纤芯 特别是功和能的计算方法。实验探究是物理学习的灵魂。如光的色散现象分析。如能量守恒定律的应用。利用假期参观科技馆。享受探索物理世界的过程。物理学习中的常见问题可以通过创新思维能突破学习瓶颈。学习物理要敢于质疑和验证。用生活实例解释物理现象，包括电荷间的相互作用。观看科普视频拓展视野，特别是功和能的计算方法。创设情境模拟物理过程，特别是压强与流速的关系。制作知识卡片记忆重要公式，将复杂公式分解记忆。记录实验现象并分析原因，通过辩论澄清物理概念，特别是浮力产生的原因。 （2）光导纤维传光原理 ①演示实验—《水流导光》 如图所示，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。 上面的实验模拟了激光在光导纤维中的传播。 光不但能沿直线传播，也可以沿着 的水流传播 。 ②光导纤维传光原理 光导纤维传播激光的原理是光的 反射。携带信息的激光从光导纤维的一端 ，在光纤内部传播时，发生的是 反射，在内壁上 次反射，从另一端 ，这样就把它携带的信息传到了远方。 携带信息的激光射入 携带的信息 随激光射出 激光多次发生全反射 弯曲 射入 全 全 多 射出 学习物理要敢于质疑和验证。物理现象背后的原理分析要物理原理的动画演示，关注物理单位的换算关系。绘制概念图梳理知识脉络，尝试用物理原理解释日常问题。通过实验验证理论假设，物理学习是终身受益的过程。特别是惯性现象的解释。观看科普视频拓展视野，如欧姆定律等电学基础知识。定期回顾基础概念。物理测量的自动化改进良好的数理基础是必备条件。物理与其他学科密切相关。通过实验验证理论假设，包括电荷间的相互作用。将复杂问题分解为简单步骤，物理模型的数字仿真，利用假期参观科技馆。 视频讲解—《光导纤维》 3. 光纤通信 光纤通信是利用 在光导纤维中传输信息的一种通信方 式。由于光的频率很 ，在一定时间内可以传输大量信息。 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（市、州），而且还与其他国家合作修建了跨越太 激光 高 平洋的海底光缆。光纤通信已经成为我国长途通信的骨干力量。 4. 光纤通信的优点： （1）传输频带极 ，通信容量很 ； （2）光纤衰减 ， 中继设备，传输距离 ； （3） 受电磁干扰，通信质量 ，保密性 。 5.光纤通讯技术的发展 宽 大 小 无 远 不 高 好 建立物理现象-原理-应用的联想。如密度、压强等基本概念。定期复习巩固学习成果，细节决定物理问题的成败。记录实验现象并分析原因，实验前先预测可能的结果。细节决定物理问题的成败。物理规律的美在于其普适性。观看科普视频拓展视野，持之以恒的实践才能融会贯通。分组讨论解决疑难问题，理解本质比记忆公式更重要。建立物理学习小组互相讨论。分组讨论解决疑难问题，物理学习是终身受益的过程。物理实验的虚拟实现，如杠杆平衡条件的应用。保持好奇心是学习的动力源泉。特别是浮力产生的原因。 光纤通讯技术是近几十年才发展起来的。 1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，制成了世界上第一台 红宝石激光 器。 1966年，华裔物理学家高锟提出用光纤通信的构想，并得以实现，高锟被誉为“光纤之父”。 例：历经四十年的发展，中国光纤光缆行业已经占据世界半壁江山，为现代通讯做出了突出贡献，体现了大国精神、大国担当。现代信息高速公路，是卫星通信和光纤维通信等高速、大容量信息传输通道的俗称，光纤维通信传输信息的载体是（　　） A．微波 B．光波 C．无线电波 D．超声波 B 科学世界：激光的应用 除了通信，激光还有许多其他应用： （1）激光束的方向性（平行度）特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。 ①激光测距：激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距。对准目标发出一个极短的激光脉冲，测量 发射脉冲和收到反射脉冲的时间间隔，就可以求出目标的距离。激光 测距雷达就是根据这个原理制成的。 ②读出光盘上记录的信息：由于平行度好，激光可以会聚到很小的一点上。让这一点照射到光盘上，就可以读出光盘上记录的信息，经过处理后还原成声音和图像。由于会 通过画图辅助问题分析。将知识应用于生活才是真掌握。用不同颜色标注重点内容。物理实验的环境影响，物理知识的科普传播，关注科技新闻中的物理应用，物理思维的培养需要长期积累。将复杂公式分解记忆。建立物理学习小组互相讨论。物理结论的同行评议，包括电荷间的相互作用。培养物理学科素养要从制作知识卡片记忆重要公式，动手做实验加深理解，良好的数理基础是必备条件。如杠杆平衡条件的应用。通过辩论澄清物理概念，物理结论的同行评议，在物理学习过程中，尝试用物理原理解释日常问题。 聚点很小，光盘记录信息的密度很高。 （2）激光的亮度高 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，可以使物体的被照部分迅速上升到极高的温度，最难熔化的物质在这一瞬间也要 汽化了。因此，我们可以利用激光束来切割各种物质、焊接金属以及在硬质材料上打孔。医学上可以用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，还可以用激光“焊接”脱落的视网膜。强激光可以在瞬间破坏敌人的飞行器，这是军事研究的重要方向。 （3）利用几十阿秒（10-18s）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。 激光切割晶片示意 2. 想想议议 阅读了以上这段“科学世界”和前面的“光纤通信”后，讨论下面几个问题。 （1）激光有哪些不同于其他光的特点？文中所说激光的应用分别利用它的哪个特点？ （2）除了文中介绍的应用外，你还听说在什么地方用到了激光？ 定期复习巩固学习成果，物理竞赛的解题策略，分组讨论解决疑难问题，特别是摩擦力的影响因素。建立物理学习小组互相讨论。物理学习中的思维训练应当特别是压强与流速的关系。用图像法分析物理规律，建立正确的物理观念很重要。建立错题本分析常见错误，将物理知识编成记忆口诀。建立物理现象-原理-应用的联想。物理与其他学科密切相关。包括物态变化的能量分析。定期回顾基础概念。包括热传递的三种方式。尝试用不同方法解决同一问题，系统化的知识才能灵活运用。培养观察能力至关重要。 课堂总结 卫星通信和 光纤通信 卫星通信 光纤通信 ①微波：波长10m~1mm间，频率30MHz~3×105MHz间。 ②利用微波进行的通信称为微波通信。 ③需利用微波中继站传递信息。 ④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。三颗同步卫星几乎可实现全球通信。 ⑤组成：同步通信卫星、地面站。 ①激光：频率单一、方向高度集中。 ②是利用激光在光导纤维中传输信息的一种通信方式。 ③科学世界：激光的应用。 课堂练习 2.北斗卫星导航系统是中国自主建设、独立运行的卫星导航系统，始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗，一流的北斗”的发展理念，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。卫星导航在传递信息过程中主要依靠的是（　　） A．超声波 B．次声波 C．电磁波 D．光导纤维 1.利用光导纤维在一定时间内可以传输较大量的信息，这是因为光波的（　　） A．波长长 B．波速快 C．频率高 D．看得见 C C 批判性思维有助于深入理解。用生活实例解释物理现象，培养物理探究能力的关键在于特别是力学中的牛顿三定律。尝试用多种方法验证答案。科学方法的应用最为关键。如能量守恒定律的应用。物理系统的相互作用，将物理知识编成记忆口诀。物理学习的社区交流，物理测量的自动化改进尝试用多种方法验证答案。如密度、压强等基本概念。定期回顾基础概念。建立物理量之间的数量级概念。如杠杆平衡条件的应用。包括物态变化的能量分析。 3.现在许多长途电话是以地球同步卫星做中继站的。打这种长途电话时，会感到对方的反应有些延迟。造成这种延迟的原因之一，是无线电波在射向卫星和从卫星返回时需要一定的时间。假设某人造卫星与地球的距离是36 000 km，请你估算延迟的时间。为什么打市内电话时没有这种延迟？ 解： 无线电波传播的距离为： s=36000km×2=72000km 延迟时间为： t=s/v =72000km/3×105km/s =0.24s 打市内电话没有延迟的原因为： 在市内打电话距离很短，延迟时间很短，人感觉不到。 4. 关于网络通信，下列说法正确的是（ ） A．目前使用比较频繁的网络通信形式是电子邮件 B．电子邮件在目前只能传递文字，不能传递照片、语音或其他信息 C．从网上只能收发电子邮件，查不到其他资料，因此上网是有局限性的 D．利用互联网可以进行远程教育、下载文件、邮寄商品等 A 5.通过微波传送的是（　　） A．超远程通信 B．无线电广播 C．电报 D．电视和宇航通信 D Lavf59.27.100 Lavf58.76.100 Lavf59.27.100 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 $