初中物理第3节 卫星通信和光纤通信教学设计

这是一份初中物理第3节 卫星通信和光纤通信教学设计，共4页。
1.物理观念：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.科学思维：经历通信方式演变的过程，体会信息传递的多样性。
3.科学探究：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。
4.科学态度与责任：通过学习通信知识，了解科技为人类带来的便利，培养关注科学发展前沿的意识，提高学科学的兴趣，树立科技服务人类的思想。
1.教学重点：了解现代通信知识。
2.教学难点：卫星通信、光纤通信的优点和原理。
我们发现微波的波长短、频率高，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。所以常用微波进行通信。微波的性质接近光波，大致沿直线传播。
[提问]我们怎样才能把微波信号传递到远方呢？
任务一 卫星通信
任务二 光纤通信
第3节 卫星通信和光纤通信




教师活动
学生活动
[过渡]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50km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（如图）。要想使信号传递的距离越远，那么需要的中继站就越多。
[提问]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？
[提问]月球不能作为微波通信的中继站，那么怎么办呢？
[提问]作为中继站的卫星随便移动可以吗？
[讲解]地球同步卫星绕地球转动的周期跟地球自转的周期相同，所以叫作同步卫星。如图所示，在地球的周围均匀地配置3颗地球静止卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。
[展示]2020年我国建成北斗三号系统，向全球提供服务。课件展示北斗卫星导航系统（如图）。
[讨论回答]月球是地球的卫星，可以反射微波，但它离我们太远了——38万千米！信号衰减、时间延迟，而且只有在当两个通信点同时见到月球时，才能完成这两点间的通信。
[回答]使用人造卫星作为中继站。
[回答]作为中继站的卫星要相对地球静止，不能随便移动。
教师活动
学生活动
[过渡]我们已经知道，电磁波的传播速度等于光速，实际上光也是一种电磁波。与微波相比，光的频率更高，如果用光来通信，这条“高速公路”要比短波、微波的“公路”宽出百万倍、千万倍。但如何实现这一目的呢？
[引导自学]阅读教材P184～P185的内容，思考下列问题：
1.光纤通信利用的是什么光？它有什么优点？
2.光纤通信利用什么传播光？
[演示实验]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，观察水流中的光。
[演示实验]用激光从弯曲的光导纤维的一端射入，可以观察到激光从另一端射出。
[提问]如图，光导纤维传光的原理是什么呢？
[讲解]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。光在光导纤维中传输损耗小，可长距离传输。因此光纤通信的通信容量大，通信质量高，保密性好。
[引导自学]阅读教材P186“科学世界”，了解激光的应用。
[讨论回答]
1.所用的是激光。它的频率单一、方向高度集中。
2.通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维里传播。
[回答]水从小孔流出时，看到光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑。这说明光不但能沿直线传播，也可以沿着弯曲的水流传播。
[回答]光从光导纤维一端射入，在内壁上多次反射后从另一端射出，将信息传到远方。
教师活动
学生活动
[任务]以思维导图形式归纳总结本节内容。
[总结]本节我们学习了卫星通信、光纤通信的知识。在太空设立三颗同步卫星就能实现全球通信；专门用于通信用的光是激光，我们需要它在专门的光导纤维里通行，它损失小，保密性好，容量大，传输质量高，所以近年来的电话很少有占线现象，这都得益于光纤通信的发展。
[小组合作]总结核心知识，绘制思维导图。