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，涵盖原理、特点及应用等核心知识点。通过故事与电影信息量对比导入，引出电磁波频率与信息传输的关系，衔接微波通信知识，构建从基础到应用的学习支架。 其亮点在于融合科学探究（“水流导光”实验理解全反射）、科学思维（思维导图梳理知识体系）和社会责任（北斗系统实例）。采用实例分析与分层练习，助学生深化物理观念，教师可提升教学效率，激发学生科技兴趣。

授课教师： . 班 级： 9年级（ ）班 . 时 间： . 人教版（2024）物理九年级全册教学课件 第二十一章 电磁波及其应用 21.3卫星通信和光纤通信 21.3 卫星通信和光纤通信 同步练习题（人教版九年级全册） 适用年级：九年级 考查知识点：卫星通信原理、通信卫星作用、同步卫星特点、光纤通信原理、光导纤维结构、全反射、光纤通信优势、两种通信方式应用 满分：100分 一、选择题（每题4分，共32分） 1. 远距离洲际无线通信主要依靠的方式是（） A. 地面基站通信 B. 卫星通信 C. 有线电话通信 D. 超声波通信 2. 地球同步通信卫星绕地球转动的特点是（） A. 转动周期与地球自转周期相同 B. 转动速度远快于地球自转 C. 转动周期与地球公转周期相同 D. 位置随地球四季变化移动 3. 实现全球无死角通信，至少需要的同步通信卫星数量是（） A. 1颗 B. 2颗 C. 3颗 D. 5颗 4. 光纤通信传递信息的载体是（） A. 电磁波 B. 激光 C. 超声波 D. 电流 5. 光导纤维能够传输光信号的核心原理是（） A. 光的直线传播 B. 光的反射 C. 光的全反射 D. 光的折射 6. 下列不属于光纤通信优点的是（） A. 传输信息量大 B. 抗干扰能力强 C. 信号损耗小 D. 铺设成本极低 7. 关于卫星通信和光纤通信，说法正确的是（） A. 卫星通信需要传输导线 B. 光纤通信依靠无线信号传播 C. 光纤通信保密性好、抗干扰强 D. 卫星通信无法实现远距离传输 8. 现代互联网主干网、长途通信主要采用的通信方式是（） A. 光纤通信 B. 卫星通信 C. 蓝牙通信 D. 红外通信 二、填空题（每空3分，共30分） 9. 卫星通信以________为中继站，转发地面电磁波信号，实现远距离通信。 10. 地球________卫星相对地面静止，是卫星通信的主要载体。 11. 三颗同步通信卫星均匀分布，可实现地球________范围的通信覆盖。 12. 光纤通信是利用________在光导纤维中传输信号的通信方式。 13. 光导纤维内层折射率大、外层折射率小，使光在纤维内部不断发生________，实现长距离传输。 14. 光纤通信的优势：传输容量大、抗________能力强、信号衰减小、保密性好。 15. 卫星通信属于________通信，无需导线；光纤通信属于有线光信号通信。 16. 激光频率高，携带________能力极强，适合高速大容量信息传输。 17. 偏远地区电视信号、远洋通信主要依靠________通信实现信号覆盖。 三、实践填空题（每空4分，共20分） 18. 根据通信技术知识完成填空： （1）卫星通信流程：地面发射信号→________转发→地面接收信号。 （2）光纤破损弯曲严重时，光信号会泄露，导致传输________增大。 （3）相比于无线电通信，光纤通信不易被窃听，________更高。 （4）5G主干网络、跨城市高速网络主要依托________通信搭建。 （5）同步卫星相对于________保持静止，可稳定覆盖固定区域。 四、简答题（18分） 19. 结合本节知识点作答：（1）简述卫星通信的工作原理与特点；（2）说明光纤通信相比无线通信的核心优势。 参考答案与解析 一、选择题 1.B 解析：地面电磁波传播距离有限，洲际、超远距离通信依靠卫星通信中转信号。 2.A 解析：地球同步卫星自转周期与地球完全一致，相对地面保持静止状态。 3.C 解析：三颗同步通信卫星呈120°分布，可覆盖全球所有区域，实现全球通信。 4.B 解析：光纤通信利用高频激光作为信息载体，在光纤内部传输信号。 5.C 解析：光导纤维依靠光的全反射原理，将光约束在纤维内部，实现长距离传输。 6.D 解析：光纤材质特殊、铺设工艺复杂，成本较高，并非低成本通信方式。 7.C 解析：光纤通信抗电磁干扰、保密性强、信号稳定，是现代主流高速通信方式。 8.A 解析：光纤通信容量大、损耗低，是现代互联网主干、长途通信的核心方式。 二、填空题 9. 通信卫星 10. 同步 11. 全球 12. 激光 13. 全反射 14. 电磁干扰 15. 无线 16. 信息 17. 卫星 三、实践填空题 18.（1）通信卫星 （2）损耗 （3）保密性 （4）光纤 （5）地面 四、简答题 19. 答：（1）工作原理：地面通信站将载有信息的电磁波信号发射至空中通信卫星，卫星接收并放大信号后，转发至另一区域的地面接收站，完成远距离通信。特点：属于无线通信，无需传输导线，覆盖范围极广，可实现全球、远洋、偏远地区通信，不受地形限制。 （2）核心优势：①抗干扰能力强，不受外界电磁信号影响，传输信号稳定；②传输容量极大，可承载高速、大容量数据、视频、语音信号；③信号损耗小，长距离传输信号衰减微弱；④保密性强，信号封闭在光纤内部传输，不易被窃听、拦截。 （全文共计1222字） 2026年8月9日 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 讲五分钟的故事和放映五分钟的电影，两者所传递的信息量是不一样的，五分钟的语言只能简单描述人的相貌、衣着和事件的梗概；而五分钟的电影，除此之外还能展现故事地点的山川和天气、人物衣服的质地和颜色、主人公的容貌和嗓音等许许多多细节。因此，电视广播与声音广播相比，在相同时间内要传送更多的信息。 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。 微波信号的波长在10m ～1mm之间； 微波信号的频率在30MHz ～3×105 MHz之间。 一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。 知识点 1 微波通信 4 微波几乎沿直线传播，不能沿地球表面绕射，需建设中继站。 微波中继通信示意图 微波中继站的架设会受到地形、距离等影响，对架设带来不便。 微波通信 月球离我们太远，信号衰减、时间延迟，而且只有当两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点间的通信。 解决方案： 人造卫星通信 想一想：能否用月亮做中继站，实现微波通信？ 通信卫星大多相对地球“静止”——地球静止卫星。 三颗地球静止卫星可以实现全球通信 用碟形天线（大锅）接收来自卫星的信号 知识点 2 卫星通信 点击图片演示同步卫星全球通信 1.具有无缝覆盖、覆盖面广、通信距离长、通信线路稳定、通信频带宽、容量大等特点。 2.地面站安装简单、快捷，更便于卫星通信的应用。 卫星通信的特点 3.缺点：时延较大，静止轨道卫星的传输时延可达270ms，中、低轨道卫星的传输时延较小些，小于100ms。 1.陆地应用：如车辆自主导航、车辆跟踪监控、车辆智能信息系统、车联网应用、铁路运营监控等； 2.航海应用：如远洋运输、内河航运、船舶停泊与入坞等； 3.航空应用：如航路导航、机场场面监控、精密进近等。随着交通的发展，高精度应用需求加速释放。 中国北斗卫星导航系统 1. 许多城市的公交车安装了GPS系统，通过GPS系统可显示汽车的行驶方向、车速、所在位置等信息。GPS系统与卫星之间实现信号传输是通过（ ） A．激光　　　　　　　　 B．红外线 C．紫外线 D．电磁波 D 光是比微波频率高得多的电磁波。 光通信的“高速公路”更宽广。 利用频率单一、方向高度集中的激光进行通信，效果很好。 1960年美国科学家________制成了世界第一台________激光器，它能产生_______单一、方向__________的光，称为激光。 梅曼 红宝石 频率 高度集中 知识点 3 光纤通信 光纤通讯技术是近几十年才发展起来的。 1966年，物理学家首次利用无线电波通信的原理，提出了低损耗（20db/km）的光导纤维（简称光纤）的概念。 1970年，康宁公司首次研制成功损耗为20db/km的石英光纤，它是一种理想的传输介质。 1970年，贝尔实验室研制成功室温下连续振荡的半导体激光器（LD）。从此，开始了光纤通信迅速发展的时代。 光纤通讯技术简介 各种光导纤维 说明光不但能沿直线传播，也可以沿着弯曲的水流传播。 光在光导纤维中的传播 点击观看 光沿水流传播 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。 电话机 电视摄像机 电 端 机 光 端 机 电话机 电视接收机 电 端 机 光 端 机 光缆 信息发送端 信息接收端 光纤通信的实施 光纤通信的优点 （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。 2. 光纤通信传输信息的载体是（ ） A．电流 B．超声波 C．无线电波 D．光波 D 知识点1 广播、电视和移动通信 1.用收音机接收无线电广播时，收音机中承担选台工作的是( ) B A.接收天线 B.调谐器 C.调制器 D.扬声器 返回 1 星题 夯实基础 19 2.很多城市高高耸立的电视塔成为当地的文化地标之一，电视塔上天线 的作用是( ) D A.让声音、图像信号转化为电信号 B.让声音、图像信号加载到高频电流上 C.让音频、视频电信号加载到高频电流上 D.让载有音频、视频信号的高频电流产生电磁波 返回 1 星题 夯实基础 20 3.手机的通信方式如图所示。当使用手机通话，人对着话筒讲话时，手 机天线作为______天线使用；当用听筒听对方讲话时，手机天线作为 ______天线使用。（均填“发射”或“接收”） 发射 接收 返回 1 星题 夯实基础 21 知识点2 卫星通信和光纤通信 4.以下关于微波的说法不正确的是( ) D A.微波属于电磁波 B.微波的性质接近于光波，大致沿直线传播 C.进行长距离微波通信时，应通过中继站传播 D.微波中继站间的距离大约为 ,而且只能建立在地球表面 返回 1 星题 夯实基础 22 5.关于卫星通信，下列说法正确的是( ) D A.要实现全球通信至少需要4颗地球静止卫星 B.通信卫星只能用来传递声音信号 C.卫星通信就是利用卫星来向地面发射电磁波 D.通信卫星既能传递声音信号，又能传递图像信号 返回 1 星题 夯实基础 23 6. 如图所示的是小点总结的思维导图的一部分，请你帮助小 点补全空缺。 （1）________； （2）______。 电磁波 反射 返回 1 星题 夯实基础 24 7.我国实现量子微纳卫星与小型化、可移动地面站之间的实时星地量子 密钥分发。卫星与地面站之间的数据传输依靠( ) C A.次声波 B.超声波 C.电磁波 D.紫外线 返回 2 星题 提升能力 25 8.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 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. 技术采用无线电波传输信息，无线电波是电磁波 D.用光导纤维制成的光缆，可以在很短时间内传递大量的信息 返回 2 星题 提升能力 26 9.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 ___ （填“”或“ ”）点时，可以实现月球背面与地面的通信中转。 电磁波 返回 2 星题 提升能力 27 电磁波频率越高，相同时间内传输的信息就越多。通信频率越来越高，信息之路越来越宽。 　　卫星通信、光纤通信。 课堂小结 谢谢观看 THANKS $