一、分子及其热运动优质课教案内容

第4节

越来越宽的信息之路 1教学目标 1.常识性了解：卫星通信、光纤通信、网络通信。

2.了解微波通信、卫星通信、光纤通信的原理和优点。

3.了解网络通信的发展过程和优点，掌握发电子邮件的方法。

4. 使学生养成关注科学发展前沿的习惯，树立正确的科学观，培养振兴中华、用科学服务于人类的使命感和责任感。

2学情分析 信息理论表明，作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内传输的信息就越多。因此，几十年来，无线电通信、电视广播等所用的频率越来越高了，我们可以形象地说，信息之路越来越宽了。

“微波通信”和“卫星通信”，本环节要讲清楚什么是微波，它的波长和频率分别在哪个范围，可以和前面学过的电磁波家族图作比较，看一看微波是在哪个位置。微波具有什么性质，为弥补它的缺点，应该采取什么措施？为实现全球通信，又应该采取什么措施？

“光纤通信”，首先要让学生明白，开发研究“光通信”的意义就在于光与微波相比有更高的频率，可以传输更多信息，容量更大。如果让光在固定的通道里传输，还可以避免外界条件对它的干扰，提高通信质量，于是光导纤维就应运而生了。对此学生可能感到疑惑：在以前的学习过程中讲到“光是沿直线传播的”，又怎么可以沿着人为设定的通道传播呢

？为打消学生的疑虑，接着做“光沿水流传播”的演示实验。为拓宽学生的知识面，可以播放光导纤维的生产视频，如果条件允许，还可以带光导纤维的实物到课堂，让学生一睹为快。再引导学生阅读STS的小字部分，让学生为我国的光纤通信事业的发展而自豪的同时，从中了解光缆在通信中的重要作用，使学生自觉爱护光缆。

“网络通信”，人们通过互联网可以得到各种各样的信息，电子邮件就是其中的一种。关于电子邮件的使用，一定要边讲边示范，需要讲清如何申请电子邮箱、如何发送、如何接收电子邮件等。计算机之间的连接，除了使用金属导线外，还使用光缆、通信卫星等各种通信手段。网络的作用当然也不只是收发邮件，还可以浏览新闻、查寻各种资料、视频聊天、网络电视、网络游戏等等多

个方面。使学生辩证地看待网络，它是一面双刃剑，合理利用网络，其乐无穷，不合理利用，危害多多。

3重点难点 了解现代通信知识。

4教学过程 4.1 第一学时

教学活动

活动1【讲授】信息之路 [导入新课] 提出问题：自古至今，人们传递信息的方式有许多种，并在不断地发展变化，影响着我们的

生活。请各学习小组自备一张纸，写出你们所知道的信息传递方式，并从传播速度和信息容量两个方面分析对比一下，发生了什么样的变化？

学生活动：各学习小组在纸片上写

完后，用实物投影投放，并请该组学生发言。其他小组如有不同，再展示自己小组的纸片，并发言。

总结：人们获取信息的途径越来越多，信息传递速度越来越快，且信息量也越来越大。信息理论表明：作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内传递的信息就越多。下面我们来学习几种信息传递的方式。

[推进新课] 一、微波通信和卫星通信

教师活动：组织学生阅读课本“微波通信”部分，组内交流后，回答以下问题：

问题展示：①微波的波长和频率分别在哪个范围？它的容量是多少？

②对比前面学过的电磁波家族图，看一看微波与可见光是否很近。这就决定了它的性质更接近谁。

③为克服微波的这一缺陷，

需要怎么做？

④我们知道地球表面决非只有平原，还有雪山、大洋，遇到这种地形时应该怎么克服呢？能不能利用地球的卫星——月球进行中继通信呢？为什么？

⑤生活中，我们接收的哪些节目是通过卫星来传输的？

⑥要想实现全球通信，需要几颗同步通信卫星？

⑦通信卫星是借助于什么能量进行工作的？

⑧地面上的蝶形天线是干什么用的？

学生活动：①阅读课本，查找以上问题的答案，并力争独辟蹊径，说出自己对某一问题的看法。

②针对课本中的内容和图片，提出你还想知道有关它们的哪方面信息，又该如何获取呢？

总结：①微波是指波长在10 m～1 mm之间，频率在30 MHz～3×105 MHz之间。因为它的频率很高，所以信息容量很大，一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话。

②从电磁波家族图上可以看出，微波距离可见光很近，因此微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地面绕射。为克服微波的这一缺陷，必须每隔50 km左右就要建设一个微波中继站，像接力棒一样，把上一站传来的信号处理后，再发射到下一站去。

③遇有雪山、大洋无法建立中继站时，需要借助于卫星进行转接。地球的卫星——月亮，是不能作微波中继站的，因为距离太远，信号衰减、时间延迟，而且只有当两个通信点同时看到月亮时，才能完成这两点的通信。

④随着科技的发展，人们已经能够发射人造卫星了，通信用的卫星大多是相对地球静止不动的。如果在地球的周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。

⑤2008年5月12日的汶川大地震，给四川人民带巨大的损失，有关的时况转播就是通过通信卫星来传输到全国乃至全世界，让关心灾区人民的人们及时了解当时的情况。另外，通过卫星传输的还有新闻连线、比赛时况等。

⑥通信卫星板状的两翼是太阳电池板，它把太阳能转化成电能，供卫星使用。地面上的蝶形天线是用来接收来自卫星的信号。

即学即练(课件展示问题) (1)“嫦娥一号”月球探测卫星，成功地向地球回传了搭载的奥运志愿者歌曲《微笑北京》，《微笑北京》是通过______________传播到地球的。

(2)微波的性质更接近于(

)

A．光波

B．

电磁波

C．声波

D．电流

(3)可以作微波通信中继站的有(

) A．月球

B．人造卫星

C．电视台

D．广播电台

(4)2008年北京奥运会比赛实况全球转播，至少需要多少颗地球同步卫星(

) A．2颗

B．3颗

C．5颗

D．8颗

答案：(1)电磁波[来源:学科网] (2)A (3)B (4)B 二、光纤通信

1．创设情境，引出光纤通信

展示材料：教师拿出光纤棒，打开开关，把散开的光纤部分对着同学们。[来源:Z&xx&k.Com] 设问：同学们玩过这种光纤棒吗？那么光为什么可以沿弯曲的线传播呢？

此问题引起学生的认识冲突，因为前面的学习中学生知道光是沿直线传播的。就此引发学生对本知识板块的好奇心。

2．阅读教材，探求新知

教师活动：①指导学生阅读课本，回答以下问题。[来源:学科网ZXXK] ②学生回答问题后，及时作出点评。

③组织学生做好演示实验。

④对实验现象进行解释，并补充有关全反射的知识。

(教学说明：全反射的知识，学生以前没有接触到，需要教师做补充性讲解。讲解时要考虑到学生已有的知识基础，即他们已经知道光的反射规律，反射角等

于入射角，当入射角增大时，反射角也增大。当光从水或玻璃中斜射向空气时，既发生反射也发生折射，当入射角增大到某一角度时，就只发生反射而不再发生折射，这时就叫做发生了全反射。如下图所示。) ⑤投放有关光导纤维丝的制作材料、制作过程，以拓宽学生的视野。

⑥组织学生阅读STS部分，让学生为我国的光纤通信事业的发展而自豪的同时，从中了解光缆在通信中的重要作用，使学生自觉爱护光缆。

问题展示：①既然微波承载的信息量那么大，为什么还要开发新的传输方式？

②普通光的频率比微波还高，能够携带更多的信息，自然也就进入了科学家的视野，请分析能不能用普通光来传输信息呢。

③实际应用于通信的激光是在特殊的管道——光导纤维里传播的，那么光为什么可以在任意弯曲的管道里传输呢？

④实验时，需要观察的实验现象是什么？

⑤光导纤维的结构是怎样的？光是如何通过光导纤维把信息传递到远方的？

⑥请总结光纤通信的优点。

学生活动：①阅读课本“光纤通信”部分，思考并回答以上问题。

②在教师的指导下完成“光沿水流传播”的演示实验装置的装配，并成功完成实验。

③阅读STS部分，了解我国光纤事业的发展史，了解光缆在通信中的重要作用，以后的生活和社会活动中，自觉爱护光缆。

总结：①微波通信确实可以传输大量的信息，不过在传输过程中容易受到电磁干扰，还易遭雷击，导致信号传递不够稳定，且距离越远，时

间延迟，会导致声音和图像不同步。为提高通信质量，有必要研究开发一种新的信号传输方式。

②普通的光源夹杂了许多不同波长的光，如果用它作载波

，就像收音机同时接收到了许多频率的节目，各种声音重叠在一起，让人无法分辨清楚。因此，要让光来传输信息，这种光必须是频率单一、方向高度集中才可以。于是“激光”在人们的企盼中诞生了。[来源:Z*xx*k.Com]

③实验中发现光沿着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑，表明光可以沿着弯曲的水流传播。那么光也可以沿着弯曲的玻璃丝传播。这是光纤通信的实验基础。

④光从光导纤维的一端射入，在内壁上经过多次反射，从另一端射出，从而可以把信息传到远方。光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯是由很细很细的石英玻璃丝做成的。

⑤光纤通信的优点：一是不受外界条件干扰，使激光通信能传播很远，并且能提高通信质量；二是容量大。

即学即练(课件展示问题) (1)光纤是一种非常细的玻璃丝，它由______和______两部分组成，光从光纤的一端射入，在内壁上______，从

另一端射出，这样就将它携带的信息传到了远方。

(2)下列应用激光的几种情况中，错误的是(

) A．利用激光进行通信

B．利用激光进行照明

C．利用激光加工坚硬的材料

D．利用激光进行长距离精确测量

(3)关于光纤通信，小明同学曾思考这样的问题：在漫长的线路上，光纤免不了要拐弯、缠绕，而光在同种均匀

介质中是沿直线传播的，激光通信信号怎能从一端传到另一端呢？后来在“研究光纤怎样传输光信号”的活动中，终于明白了：激光信号在光纤中(

) A．就像水流沿弯曲水管流动那样

B．就像电流沿弯曲导线传播那样

C．不断地经光纤壁反射而向前传播

D．不断地在光纤中折射而向前传播

答案：(1)内芯

外套

多次反射

(2)B (3)C 三、网络通信

设问：同学们，谁有电子信箱？谁有QQ号码？谁有自己的blog？请说出它们各自有什么用处，你的电子信箱是如何获得的？

学生针对自己知道的有关网络的事情，畅所欲言。

教师活动：①指导学生阅读课本有关“网络通信”的内容，并回答以下问题。

②针对学生的回答，作出适当点评。

③通过教室内能够上网的计算机，演示如何申请电子信箱，如何发送邮件，又是如何接收邮件的？

(教学说明：此环节也可以请十分熟悉电脑的学生代为演示，一方面增强演示者的自信心，另一方面演示者可能成为其他同学的偶像，促其更加热爱电脑。) ④组织学生进行总结。

问题展示：①目前，人们最常用的网络通信形式是什么？

②电子信箱地址由哪几部分构成？每一部分分别是什么意思？

③获取电子信箱的方式有哪些？电子邮件的优点是什么？

④世界上最大的计算机网络叫什么？计算机之间的联结，用到哪些通信手段？

学生活动：①阅读课本，并回答以上问题。[来源:Zxxk.Com] ②组内学生互换意见，交流有关问题的答案。

总结：①目前人们最常用的网络通信形式是电子邮件(email)。

②电子信箱由两部分组成，一个是邮箱的归属人名称，另一个是服务器名称，中间用符号“@”连接，这是电子信箱的标致性符号。比如，某电子信箱的地址是：xiaolin@server.com.cn，这表示信箱属于一个自称“xiaolin”的人，他的服务器名叫“server.com.cn”。

③有许多方式可以获取电子信箱，我们常用的有“126”的，有“163”的，有“sina”的等等。电子邮件跟电话一样快捷，和信件一样方便，还可以在任意一台联网的计算机上查看，它除了传递文字以外，还可以传递照片、语言及任何信息。

④世界上最大的计算机网络，叫做因特网。计算机之间的联结，除了使用金属导线外，还使用光缆、通信卫星等各种通信手段。

即学即练

(1)目前使用的最频繁的网络通信形式是(

)

A．电话

B．发帖

C．电子邮件

D．下载

(2)世界上凡是计算机集中的地方，例如：企业、机关、学校等等，大都已经把自己的计算机连在一起了。这些网络又互相连接，成为世界上最大的计算机网络，叫做____________，这样就可以做到____________的共享。

(3)计算机可以高速处理大量信息，把计算机______，可以进行网络通信。某电子邮箱的地址是“wangsheng@server.com.cn”，这表示信箱属于一个叫______的人，他的服务器名叫______，其中“cn”是______的简写，表示这个服务器是在______注册的。

(4)将计算机联在一起形成网络，将网络又互相______，成为世界上最大的计算机网络，就是________，这样就能使信息资源______。利用网络通信除了收发电子邮件外，还可以看到________，查到所需的________。

答案：(1)C (2)因特网

信息资源

(3)联在一起

wangsheng server.com.cn China 中国

(4)联结

因特网

共享

不断更新的新闻

各种资料

[课堂总结] 本节课学到了四种通信方式：

1．微波通信：微波具有较高的频率，可以携带大量的信息，不过它的性质接近光波，大致沿直线传播，要实现长距离传播需要每隔50 km建立一个微波中继站。遇有雪山、大洋时，只能靠卫星通信来转接。

2．卫星通信：通信用卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星，只要在地球的周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。

3．光纤通信：微波通信有时会受到外界的干扰，使信号不稳定。使激光携带着信息在光导纤维中传播，就避免了以上问题，可以大大提高通信质量。而且激光的频率更高，可以携带更多的信息。

4．网络通信：要想使用网络通信，首先要申请一个电子信箱，就可以使用电子邮件进行通信了。电子邮件具有电话一样的快捷，信件一样的方便，还可以在

任意一台联网的计算机上查看，它除了传递文字以外，还可以传递照片、语言及任何信息。