现代通信—走进信息时代

2020-10-09
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三、现代通信—走进信息时代
一、设计思路
本节主要是介绍现代通信方式,通过学生感受身边的通信方式,主要从各种通信方式的特点比较其优劣处,通过对比的方法去理解。尤其是关于光纤通信,应让学生结合激光玩具笔传输光的特点来体现光纤通信的特点。同时还应注意结合“相对静止”的概念去理解对同步卫星(通信卫星)的要求(包括轨道位置,运动周期等)
学生课前可准备透明玻璃丝(或尼龙丝)激光电棒(或玩具激光手电筒),提示当光从尼龙丝一端射入(如图1A处)时,会从哪个部位看到亮光,即激光射出。图1
也可让学生深入医院了解胃镜检查时所用的光导纤维作用。
教师引导注重于电磁波的知识以及光的传播方式。初步介绍用于通信电磁波――微波的范围和特征,帮助学生理解移动通信或卫星通信必须要有地面基站。对于光在光纤中全反射的现象(不讲全反射的原理)可采用实验方法演示全反射的光路,帮助学生体验光在透明介质内传输时为什么不会从介质的界面上射出。在授课同时应强调电磁波、光波都是一种传输能量和信息的工具,必须加载信号才有意义。
对互联网主要让学生从感受中体验其获得信息的优点,同时解绍运程教育,远程录取,网上阅卷等最新用途,拓展学生的眼界,使学生从情感上体会现代通信对社会发展的作用,立志于学好物理,掌握现代技术。

二.教学目标
1、知识与技能
(1)知道卫星通信是通过微波来传递信息的
(2)知道光纤通信是通过光的反射来传递信息的;知道光导纤维是现代通信的主要传输工具。
(3)了解卫星通信的大致过程,知道同步卫星的作用。
(4)知道互联网的用途,感受互联网是一个全球性的、最丰富的信息资源。
2、过程与方法
(1)通过演示全反射,理解光纤内光的传播路径。
(2)结合地理知识,理解同步卫星轨道。
3、情感、态度与价值观
(1)回顾我国人造卫星事业发展史,树立荣誉感。
(2)对比现代信息传播特点,激发学习高科技的积极性。
三、教学重点、难点
重点:1.现代通信方式的各种用途和特点
2.光缆与电缆的优劣对比
难点:1.光缆中光传输的光路
2.通信卫星的要求
四、教学资源
1.自备:玩具激光电筒
2.教师演示:激光笔、尼龙丝、水槽。
五、教学设计
教学阶段与时间分配教师主导学生主体点评
引入课题
5分师:电磁波是一种快捷、方便、不含限制的传输工具,光也是电磁波的一种,当它们加载信号后,就成为有意义的信息了。这就是现代通信所运用的主要原理。
师:请学生结合生活中的感受,谈谈对现代通信的认识。

生:1.收看电视2.手机使用
3.因特网4.卫星转播
5.光缆通信
探究光
的全反
射现象
10分
师:出示水槽实验器材,如图2所示:槽底有一激光灯,提示学生注意观察光线射入角
度变化时,光路情况。

图2
师:让光线与水面的角度慢慢变小(即入射角逐渐增大)时,你看到了什么?
师:很好,光从水下射出水上时,满足折射规律,当入射角大到一定程度光在原介质内按反射规律传播。
师:大家用玩具激光电筒点亮后,你会看到什么地方发光?
师:你看到整根玻璃丝发亮吗?
师:这现象说明什么?与刚才老师水槽演示初级的原理有什么关系?

师:回答很好。
请看图3中光路情况。

当光由A处射入,最后由B处射出,人眼只有接受光时才会感觉亮。生1.看到射出水面的角度也慢慢变大。
2.射出水面的角度比水中角度大。
3.当水中入射角大到一定程度时,水面外看不到出射光线而返回水下。

生:在玻璃丝的顶点

生:没有

生:我认为光在玻璃丝界面上入射角太大而在玻璃丝内反射而没有射出玻璃丝,所以只在顶端看到亮光。为了说明光纤中的光路演示全反射现象,但不解释原理

(如学生自备不足,可由老师演示尼龙丝传输光的实验)
现代通信主要方式
6分师:光波也是电磁波,也能传输信息,现代通信根据其方式可分为卫星通信,光纤通信和互联网络,刚才同学们举例的通信方式各属于什么通信?
师:电磁波频率越高,能量越集中,传播信息能力越强。
师:微波是当前电磁波主要使用的频段,查阅书回答微波的频率范围。生:1.手机――电磁波通信
2.卫星转播――卫星通信
3.电视――电磁波通信
4.因特网――有线和无线
5.光缆――光纤通信

生:30MHz-3×105MHz
师:微波传输定向性强,是直线传播途经,因此实现全球传送必需要有地面基站和通信卫星实现。
师:通信卫星的作用是什么?

师:考虑一下,通信卫星应满足什么条件才能完成接收和发送电磁波的任务?

师:怎样才能保持相对静止?
师:同学们讲得很好,为了达到全球同步转播电磁波覆盖面必须能达到地球所有表面,因此必需有三颗互成120°的通信卫星,如图4所示:
生:通信卫得作用是接收和发送电磁波。

生:应与地球保持相对静止。

生:1.周期24h
2.赤道正上方。以问答形式传授知识超前部分的内容

光纤通信的优缺点
6分师:尽管光波也是电磁波,根据学过知识,光波与微波频率上有什么区别?
师:你们认为光波作为传送工具有什么好处吗?

师:你们的感觉大部分是正确的,但要注意电磁波在空中速度为3×108m/s,而光在光纤中速度要小于3×108m/s,因此,输送速度快不是其优点。另外,光波不会受到空间电磁波的干扰,这也是其优点。生:光波频率更高。

生:1.能量更集中,损失少;
2.传输信息量更大;
3.传送速度更快;
4.光缆不是金属,抗腐蚀。启发学生用对比方式,举一反三

师:电脑已深入广泛地出现在我们生活中,各行各业都已离不开电脑,学生们讨论一下,电脑用途。(学生讨论)

师:因特网是信息高速公路,充分应用因特网资源,发挥其功能而不要迷恋玩游戏和上网聊天。

生:1.查阅资料;
2.玩游戏;
3.发电子邮件;
4.网上大学;
5.远程录取;
6.上网聊天。

正面引导学生正确对待电脑功能
小结
5分师:通过今天的学习探究,你们知道了哪些有关现代通信的知识。生:1.现代通信方式种类;
2.通信卫星的特点;
3.光纤中光传播途径;
4.各种通信方式的特点及优缺点。
[保留板书]
一、现代通信方式:
1.卫星通信――微波
2.光纤通信――激光
3.互联网络
二、通信卫星轨道要求:
1.在赤道的正上方
2.供地球转动周期是24h
3.要实现全球同步转播需要三颗互成120°的通信卫星
三、光纤通信:
1.原理:光的反射
2.优点:容量极大、能耗极少、抗腐蚀、抗干扰、通信质量高
四、因特网用途:信息资源全球共享、发送电子邮件、远程教育、大型电子会议、远程录取

[教学评价]
本节主要特点有:
1.从感受中体现现代通信方式及其特征。
2.通过相关实验,克服知识上的障碍和超前,使学生理解光纤通信的基本原理。
3.重视学生参与(实验、交流、总结),对现代通信有了初步认识,并通过对比知道各种通信方式的优缺点,同时也活跃了课堂气氛,突出人性化教育和正面引导。
4.结合电脑构图,将抽象思维变为形象思维。
5.反馈以知识点小结形式,强化了记忆。

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