2019-2020年九年級物理全冊 第21章 第4節(jié) 越來越寬的信息之路教案 (新版)新人教版.doc
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2019-2020年九年級物理全冊 第21章 第4節(jié) 越來越寬的信息之路教案 (新版)新人教版 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.常識性了解衛(wèi)星通信、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)通信. 2.通過學(xué)習(xí)現(xiàn)代通信知識,了解科技為人類帶來的便利,提高學(xué)科學(xué)的興趣. 【基礎(chǔ)知識精講】 隨著社會的進步,人類傳遞的信息量越來越大,由無線廣播發(fā)展到電視,增加了圖像的信息,但如同人類的進步無法停止,信息的傳遞繼續(xù)發(fā)展. 信息傳輸?shù)亩嗌倥c什么有關(guān)呢?信息理論表明,作為載體的電磁波,頻率越高,相同時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒕驮蕉啵? 根據(jù)電磁波家族成員特點:c=λf可知,波長越短的電磁波,頻率越高.相對無線電波,(長波、中波、短波)微波的波長更短、頻率更高,因此可以傳輸更多的信息.我們可以形象地比喻為——信息之路越來越寬了. 1.微波通信 同無線電波相比,微波的波長更短,在1 mm至10 m之間,頻率更高,在30 MHz至3105 MHz之間,一條微波線路可以傳輸更多的信息,因此可在上面通行幾千、幾萬路電話. 但微波傳輸過程需要在其中建中繼站,因為地球是球形.微波性質(zhì)更接近光波,大致沿直線傳播,不能沿地球表面繞射.所以在每傳播一定距離后需將微波向地面引,如圖9-7所示.根據(jù)實際情況必須每隔大約50 km左右就要建設(shè)一個微波中繼站.而且傳播的越遠(yuǎn)中繼站需要的越多. 圖9-7 微波通信受到挑戰(zhàn)是因為必須建設(shè)中繼站,并且在遇到雪山,大洋根本無法建設(shè),這樣就受到限制.如何解決這一問題呢? 開始有人想利用月球做中繼站,但由于月球離我們太遠(yuǎn),沒有足夠能量的微波無法到達(dá)月球,更無從談到攜帶信息反射回地面.后來人們想在天空中人造一個衛(wèi)星做中繼站,現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了,這得益于人造衛(wèi)星的發(fā)展. 2.衛(wèi)星通信 航天事業(yè)的發(fā)展使人類已飛出地球,在太空中建立太空站,可以發(fā)射人造衛(wèi)星為我們服務(wù),用地球同步衛(wèi)星做微波中繼站,很好地解決了地面中繼站的弊端,實現(xiàn)無障礙中繼,覆蓋整個地球(360)只需三顆通訊衛(wèi)星如圖9-8.衛(wèi)星通訊標(biāo)志著信息已可全球化. 圖9-8 3.光纖通信 依然根據(jù)c=λf.比微波頻率更高的電磁波是光波.能否運用光波傳送信息呢?如果用光波傳送信息,這條“信息高速路”要比短波、微波寬出百萬倍、千萬倍.但發(fā)展光波通訊遇到這樣一個問題,普通的光源夾雜了許多不同波長的光,難以攜帶信息或無法從光波中分離出信息.要想解決問題得制造一種單一且方向高度集中的光,作為載體才行.1960年,美國科學(xué)家梅曼制成了世界上第一臺紅寶石激光器,激光是一種單一,方向高度集中的光,它攜帶信息時,可以從中將信息分離出來. 圖9-9 激光用于通信,由于攜帶信息量可以更多,因此得到快速發(fā)展,各個國家都有光纜的通信工程,光纜是光信息的路徑,是一種用玻璃做成的光導(dǎo)纖維,光在里面經(jīng)過數(shù)次反射,最終從光纜另一頭射出.如圖9-9所示.光導(dǎo)纖維內(nèi)心是空的,外面敷上保護層.由于光的頻率很高,所以可以同時傳遞聲音、圖像等信息. 4.網(wǎng)絡(luò)通信 信息的發(fā)送和接收都已經(jīng)知道,但信息量的增大使人們面臨著管理或挑選的問題,計算機可以處理大量的信息,而且速度快. 把計算機同信息網(wǎng)絡(luò)連在一起,就叫做網(wǎng)絡(luò)通信.網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)越性是很明顯的,由于計算機介入信息的管理,人們又步入了一個嶄新的信息時代. 目前使用最頻繁的網(wǎng)絡(luò)通信形式是電子郵件. 如圖9-10所示,每人的計算機分別跟一個叫做服務(wù)器的大計算機相連,這就是平常說的上網(wǎng).如同郵局與寄信人和收信人的關(guān)系.甲、乙計算機相當(dāng)于收(寄)信人,而服務(wù)器相當(dāng)于郵局,當(dāng)甲發(fā)給乙一封電子郵件時,他的服務(wù)器A把郵件送到B儲存起來.一旦乙上網(wǎng),他就能從自己的服務(wù)器B得到這個郵件.每臺電腦都有自己的“信箱”,即自己的“地址”,這樣“郵遞員”才能將信件送到準(zhǔn)確的位置. 圖9-10 網(wǎng)絡(luò)通訊的“郵寄員”是集合現(xiàn)在通信載體的優(yōu)點,他是導(dǎo)線、光纜、微波…的組合體.有時還運用通信衛(wèi)星等各種通信手段.隨著通信技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能化程度越來越高,人們的溝通可以通過網(wǎng)絡(luò)達(dá)到近乎“面對面”的程度,這得益于網(wǎng)絡(luò)通信可以在很短時間內(nèi)傳遞大量的信息,而且信息傳送的速度甚至能夠滿足電視等活動畫面的直接需要,我們可以在網(wǎng)上輕松地看電視了. 利用網(wǎng)絡(luò)通信收發(fā)電子郵件是最基本的功能.每個用戶都有自己的信箱,信箱都編有地址名.例如:xiaolin@server..cn表示信箱屬于一個自稱“xiaolin”的人,他的服務(wù)器名叫sever..cn.其中“cn”是china的簡寫,表示這個服務(wù)器是在中國注冊的. 世界上凡是計算機集中的地方,例如企業(yè)、機關(guān)、某些居民小區(qū)等,大都已經(jīng)把自己的計算機聯(lián)在一起了.這些網(wǎng)絡(luò)又互相聯(lián)結(jié),成為世界上最大的計算機網(wǎng)絡(luò),叫做因特網(wǎng).因特網(wǎng)已經(jīng)成為21世紀(jì)信息社會的基礎(chǔ).全球信息網(wǎng)的建立,使人們通過一臺聯(lián)網(wǎng)的電腦,只要輕輕點擊鼠標(biāo),就可以做到“秀才不出門,便知天下事”.人們可以通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)查閱資料、看新聞、購物、進行視頻點播,可以上網(wǎng)和朋友聊天.另外可以通過網(wǎng)絡(luò)進行遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等等.網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到人們生活的各個角落. 【拓展訓(xùn)練】 微波 微波也叫超高頻無線電波,是無線電波中波長最短的一個波段,其波長范圍的上限約為幾米,下限通常定為1 mm. 微波有許多特性,它除了具有電磁波的基本屬性之外,還有波長短、頻率高等特點.這些都是一般無線電波無法比擬的,這些特性使它能滿足科研、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中多方面的特殊需要,并逐步為世人矚目. 首先我們已經(jīng)知道微波在廣播電視和通訊方面必不可少.其次微波能穿透電離層,而其他無線電波都要被電離層反射回地面,所以只能用微波來進行衛(wèi)星通訊和地面與衛(wèi)星、飛船之間的聯(lián)系. 雷達(dá)是微波探測設(shè)備,一般雷達(dá)的工作頻率是3109 Hz至10109 Hz,由于波長短,有利于精確地測量距離和時間;微波與光類似,它是在空間沿直線傳播,遇到障礙物就像光的反射,并且可以用反射鏡反射或透鏡來聚集微波的能量,雷達(dá)所用天線像探照燈一樣,把發(fā)射功率基本上全部集中于窄束之內(nèi)輻射出去,還能收到目標(biāo)反射回來的反射波,從而確定目標(biāo)的方向、距離,甚至大小和形狀. 雷達(dá)不僅可以偵察敵情,搜索飛機和艦船、坦克等,還能控制導(dǎo)彈與炮火,跟蹤衛(wèi)星、洲際導(dǎo)彈和宇宙火箭.雨、云、雪、霧對微波都有不同程度的吸收與反射,因此用氣象雷達(dá)可以預(yù)報天氣情況.現(xiàn)代艦船和飛機上,都裝有無線電導(dǎo)航設(shè)備,架設(shè)在海港、機場上的特種雷達(dá)可以指揮它們防止碰撞,并能在惡劣的天氣里安全行駛,更高級的雷達(dá)還能根據(jù)太陽的輻射識別方向并測定自己在海上的位置. 另外,微波還可用來加熱.由于微波波段靠近紅外波段,因此其熱效應(yīng)很顯著.它的優(yōu)點是熱效率高、時間短.由于微生物在微波場中能得到選擇性加熱,因而微波能在環(huán)境溫度低的情況下把食物、藥品中的害蟲和細(xì)菌殺死.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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