1、第二十一章 信息的传递1了解电话是怎样把信息传递到远方的；了解模拟通信和数字通信的根本区别2了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响3知道电磁波在真空中的传播速度，会用波速公式进行简单的计算4了解无线电广播和电视的工作过程，知道手机和卫星通信都是电磁波技术的应用5常识性了解现代通信技术这一章通过介绍通信技术的基本常识，开拓学生的视野，激发学生学习物理的兴趣，本章属于介绍性的科普常识，知识比较浅显，要求不高，学生通过学习，可以了解一些通信技术的初步知识，这对他们将来学习更深的物理知识和其他自然科学知识是必要的，同时也是现代生活中必备的科学常识经过将近两年的物理学习，学生已经积累了一些必要的
2、物理知识，尽管不够深入，但是在理解一些简单的物理应用上应该没有问题，本章主要的教学在于向学生介绍一些应用或是前沿的物理知识，扩大学生的知识面，这一章的物理现象又与现实生活密切相关，学生不会陌生，必然会有一定的兴趣，这些都是本章内容的优势所在教学时应当多列举具体实例，在可能的情况下尽量让学生有体验的机会例如，进行一些学生可以参与的实验，或是使用多媒体来展示通信技术的基本概念，让学生在互动的教学中学到丰富的知识。在学习过程中，教师应当以讲解为主，探讨为辅，重在提出问题并且适当引导学生积极地思考与分析第 1 节 现代顺风耳电话知识与技能1了解电话是怎样把信息传递到远方的2了解电话交换机的用处3了解模
3、拟通信和数字通信的根本区别过程与方法1通过多媒体、老师的演示、实物剖析，了解电话是如何传递信息的2通过学生讨论，说明电话交换机的作用3通过学生活动，展示什么是数字通信情感、态度与价值观1通过讲述贝尔发明电话的过程，培养学生不怕困难、积极探索的精神，了解技术改革对人类社会发展的作用2通过学生讨论和学生活动，培养学生的学习主动性及合作的意识重点1电话是怎样把信息传递到远方的2电话交换机的用处.教师活动 学生活动 设计意图新课导入如果我们想了解远处的同学或朋友的近况，你可以怎样做？由此导出新课：电话学生自由回答 从生活中入手，可以激发学生的求知欲.新课教学一、电话介绍贝尔发明电话的过程让学生列举生活
4、中常见的电话举例，归纳出不同的电话，上台表演 培养学生的归纳能力.教师活动 学生活动 设计意图取两部手提电话让两名学生相互通话剖析电话，让学生观察其结构，使学生了解电话的构造及各部分的组成利用多媒体及电话教学示教板分别演示话筒怎样把声信号转变为电信号，听筒怎样把电信号转变为声信号学生通过阅读课本的组合图的方式对通信发展进行回顾，使学生们对现代通信的快捷学生观察、思考、讨论和交流学生阅读课本学生互相讨论并上台进行表演由学生现场演示，激发学习兴趣加深学生对电话结构的了解，培养学生对事物的探讨和交流能力和便利有一个感性的认识学生小结电话的结构和作用二、电话交换机的作用教师利用多媒体演示五台电话，要求
5、每一台电话都可以与其他电话通话，让学生连线，引导学生如何画出最少连接导线，引出交换机让学生列举现代电话的功能小结后，引出问题：声音转换成信号电流后是怎样传递的？教师让一组同学做一个游戏：第一个同学先举左手再举右手，第二个将其动作重复一遍，第三个这样最后一个同学就知道第一同学做了什么动作教师又叫三个同学手拿电筒，通过亮暗的次数来传递信息，通过这个实验，让学生了解模拟通信和数字通信老师引导学生自学教材P148、149 页中模拟通信和数字通信的相关内容，最后师生共同总结比较模拟通信和数字通信的优、缺点及应用范围学生举例学生参与游戏寓教于乐 .培养学生的动手能力、创新思维及解决问题的能力培养学生的思维
6、能力培养学生动手动脑能力一、电话 结 构作 用 )二、电话交换机的作用三、模拟通信和数字通信动圈式话筒和电话话筒、扬声器与电话听筒的异同话筒种类很多，都是把声音的振动转化成强弱变化的电流，因此是动能转化为电能；作用都是把声信号转变为电信号听筒也有很多种，都是把强弱变化的电流转化成声音的振动，因此是电能转化为动能；作用都是把电信号转变为声信号扬声器和听筒都是将电信号转化成声信号的装置，扬声器是通过改变电流的方向来改变线圈的磁极，听筒是通过改变电流的大小来改变电磁铁的磁性强弱的；扬声器是利用电磁感应原理工作的，后者是利用欧姆定律工作的模拟信号与数字信号的比较信号与声音的关系信号电流的形成 优缺点
7、应用模拟信号与声音的变化情况相仿连续的信号易丢失、失真现代常常要通过模/ 数转换，将它转化成数字信号方便于用计算机处理数字信号用两个数字的组合表示声音的变化离散的抗干扰能力强，易加工处理通信的发展趋势第 2 节 电磁波的海洋知识与技能1了解电磁波的产生与传播；2知道光是电磁波，知道电磁波在真空中的传播速度；3知道波长、频率和波速的关系；4了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响过程与方法通过演示了解电磁波的产生，电磁波在真空中的传播情感、态度与价值观初步认识科学及其相关技术对于社会发展、人类生活、军事的影响；产生科学服务于人类的意识重点了解电磁波的产生与传播；知道波长、频率和波速的关系难
8、点知道波长、频率和波速的关系收音机一台、5 号干电池一节、导线一条、真空罩一个、抽气筒一个、手机两台和电教平台教师活动 学生活动 设计意图课前活动讨论：你们是怎样听到老师说话的？讨论交流 类比学习，导人新课.导入新课打开收音机，收听中央电台，并提出问题：(1)播音员在北京说话 ，我们在广东为什么能听到？(2)打电话时， 能听到对方的声音，对方的声音又是如何传过来的？讨论与交流 创设情境，启迪思维，从生活走向物理.新课教学一、电磁波的产生提出问题：关于电磁波，你想知道什么？演示教材插图 21.22.看到什么？听到什么？培养学生提出问题能力明确本节课学习的目的培养学生收集信息获取知识的能力类比学习
9、法播放水波、声波、电磁波的课件，对比学习电磁波二、电磁波的传播与速度提出问题：声波的传播有什么条件？请你猜想：电磁波的传播有什么条件？用两台手机演示教材中的“演示” ，并指导学生阅读教材三、波速、波长、频率的关系.放映电磁波的特征图，引导学生学习波长、振幅、频率、波速 ，推导出公 cf .2反馈练习(1)“动手动脑学物理 ”(2)登上月球的宇航员即使相距很近，也靠无线电交谈，这是因为( )A月球上噪声很大B 月球上空气没有传声的功能C 月球上是真空，不能传声D其他原因师生交流观察与聆听总结产生电磁波的原因讨论、交流、争论观察与聆听，交流与讨论观察、讨论，阅读练习启迪思维，类比学习自主学习通过图
10、形直观学习，重视知识的学习过程及时巩固，学练结合教师活动 学生活动 设计意图四、电磁波的应用提出问题：电磁波是一个大家族，它里面分成多少类？每一类有什么应用？指导学生阅读教材图21.24 ，并进行讨论 ，边讨论边归纳“电磁波的家族” 五、动手动脑学物理课堂重点解决第 3 小题提出问题：雷达的工作原理放映有关雷达小知识要破除“隐形” ，我们应从哪些方面去考虑？在学生充分讨论后，上网输入“隐形飞机” ，放大后请学生观看观察、讨论，阅读学生阅题思考、观察、讨论交流讨论、争议学生小组小结，代表发言观看，验证自己的分析与猜想培养自主学习、分析信息、获取知识的能力，互动式学习知识的拓展学会思考问题的方法考
11、虑到部分学生课外没办法上网， 在此作适当的介绍 .小结与作业1本节你学到了什么知识与方法？2 “动手动脑学物理”1、2题3阅读“科学世界” ，到商场进一步了解微波的特点，把你了解到的信息记录在成长档案本上学生练习不仅仅要小结知识，还要小结学习的方法、学习的兴趣巩固性练习培养自主学习的习惯，体验科学就在身边，体现从物理到社会的理念 .电磁波 产 生 ：迅 速 变 化 的 电 流传 播 ：不 需 介 质速 度 ：真 空 中 c 30105 km/s 3108 m/s波 速 、波 长 、频 率 的 关 系 ：c f电 磁 波 的 家 族电 磁 波 的 应 用 ：广 播 、电 视 、微 波 炉 、雷
12、达 、卫 星 通 信 等 )电磁波一、手机最怕什么？知道手机最怕什么吗？大自然的迫害和你自己的疏忽不小心都是造成它缩短寿命的原因！第一怕：潮湿的环境损害，避免在潮湿的环境中使用手机，以免大量水汽侵入电路板形成水渍，造成短路，或使金属接口氧化第二怕：碰撞造成的损害液晶屏幕所能承受的压力相当有限，使用时要注意！第三怕：温度环境的损害应避免受热曝晒，第四怕：关于电池使用不当的损害充电时不要开机第五怕：灰尘、油脂的危害二、电磁波与水波、声波的区别振源 波的形成水波 木棍在水中上下振动通过水使振动向外传播，形成水波声波 发声体的振动通过空气使振动向外传播，形成声波电磁波 导体中有方向、大小变化很快的电流
13、可以在真空中或介质中通过变化的电场和变化的磁场相互激发，形成电磁波三、乘客不能在飞机上使用移动电话飞机在空中是沿着规定的航线飞行的，整个飞行过程都要靠地面航空人员的控制和指挥，飞行员利用飞机上的通信导航设备进行地空联系驾驶飞机，而飞机上的导航设备是利用无线电波来测向导航的，飞机上的导航定向设备接收地面导航站发射的电磁波后，便能测定飞机的准确位置而移动电话是靠电磁波来传递信息的，如果乘客在机舱内使用移动电话，移动电话辐射的电磁波就会对飞机上导航、操纵系统产生严重干扰，飞机导航设备就会产生偏差，使飞机自动操纵设备产生错误，从而导致空难事故的发生第 3 节 广播、电视和移动通信知识与技能1了解无线电
14、广播的大致工作过程2大致了解电视的工作过程3了解移动电话是怎样工作的过程与方法在学生回顾电磁波的基础知识和应用后，让学生了解生活中常见的无线广播、电视和移动通信的工作过程，激发他们的学习兴趣情感、态度与价值观通过了解广播、电视和移动电话的工作过程，初步认识科技对现代生活的影响，激发学生探究科学知识的兴趣1无线电信号的发射和接收过程；2初步培养学生收集资料、处理信息的能力；3初步认识科技对现代生活的影响.学生课前收集、整理的资料，实物投影仪，收音机、电视机和移动电话各一台，教师用多媒体课件教师活动 学生活动 设计意图课前活动布置学生在课前利用一切资料：教材、科普书籍和网络等，从以下几个方面了解本
15、节内容：广播的声音、电视的图像和声音分别是依靠什么传过来的？无线电信号是如何发射的？又是如何接收的？电视的工作过程是什么？移动电话是怎样工作的？设立基地台的原因是什么？无绳电话又是如学生在课前利用手中的各种工具收集资料，处理信息利用现有条件让学生尽可能多地参与到课堂教学中来，充分发挥学生的主动性，使学生成为学习的主动参与者，而不是被动接受者扩大学生的知识面，提高学生学习物理的兴趣，促进学生学习物理的愿望体现新课程是“完全开放的、学生自主参与的全新课程”的理念.何工作的？新课教学电磁波是传递信号的载体a引导学生利用他们在课前找到的资料讲述广播、电视的图像和声音是怎样传播的，在此过程中电磁波起了什
16、么样的作用b在讲述电磁波是传递信号的载体时可与信鸽加以类比，强调电磁波在此过程中起着运载信号的作用无线电广播信号的发射和接收过程a引导学生利用他们在课前找到的资料讲述广播信号的发射和接收过程在学生讨论的基础上讲述：学生阐明自己的观点让学生交流自己的观点归纳出结论学生阐明自己观点让学生交流自己的观点让学生归纳出信号的发射是由电台完成的，信号的接收是由收音机完成的学生调查所涉及的知识面很广，教师要在此加以指导，初步培养学生的交流和信息处理能力投影无线电广播信号的发射和接收过程图辅助以一些图片和多媒体动画.教师活动 学生活动 设计意图(1)信号的发射：首先用话筒把声音信号转换成音频电信号，但音频电信
17、号不能用来直接发射电磁波；再由载波发生器产生高频电磁波，通过调制器把音频电信号加载到高频电磁波上；最后通过天线把载有音频电信号的电磁波发射出去(2)信号的接收；先利用放在电磁波传播空间中的天线接收电磁波；由于天线可以接收很多频率的电磁波，如果把它们都转变成声音，那只是一片嘈杂声，什么也听不学生阐明自己的观点让学生把各自的观点加以交流清楚因此需要再利用收音机调谐器选出我们所需的某一频率的电磁波；如果把调谐器选出来的频率很高的电信号直接送到耳机，还不能使耳机发出声音所以需要从高频电信号中取出音频信号，放大后送到扬声器里，扬声器把音频电信号转换成声音电视信号的发射和接收过程a引导学生利用他们在课前找
18、到的资料讲述电视信号的发射和接收过程，稍稍谈一谈它与广播信号的发射和接收过程的区别b在学生讨论的基础上讲述：电视信号分为图像信号和声音信号声音信号的产生、传播和接收与无线电广播的工作过程相似图像信号的工作过程是：摄像机把图像变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电磁波上，通过发射天线发射到空中，电视机的接收天线把这样的高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出并放大，由显像管把它还原成图像移动电话a引导学生利用他们在课前找到的资料、已学过的广播信号的发射和接收过程以及电视信号的发射和接收过程等知识来学习移动电话的工作原理b在学生讨论的基础上讲述：现在，移动电话的使用已经十分普遍，随身携带一
19、个手机，就可以随时进行通话，移动电话的工作方式是：公用移动电话系统是城市电话让学生大致复述一下电视信号的发射和接收过程学生阐明自己的观点让学生的观点加以交流让学生归纳出移动电话的工作原理，设立基地台的原因学生讨论无绳电话的工作过程学生调查所涉及的知识面很广，教师要在此加以指导，初步培养学生的交流和信息处理能力投影电视信号的发射和接收过程图课堂可辅助以一些图片和多媒体动画课后可带领学生参观学校的电视演播室或电视台辅助以一些图片和多媒体动画学生调查所涉及的知识面很广，教师要在此加以指导，初步培养学生的交流和信息处理能力 .网的一部分每一个移动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频电信号发射
20、到空中；同时它又相当于一个收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信息，移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高因此，它和其他用户的通话要靠较大的固定无线电台(基地台)转接c引导学生讨论无绳电话的工作过程教师活动 学生活动 设计意图课堂小结引导学生小结本节所学内容认真阅读音频、视频、射频和频道的概念并回答几个问题，如：如何连接 DVD与电视机通过阅读提高学生阅读专业文章的能力，以帮助学生尽快步入自主学习的轨道.布置作业将本节内容中你最感兴趣的话题整理一下，写成一篇小论文布置学生在课堂上阅读“科学世界 ”.一、电磁波是传递信号的载体二、无线电广播信号的发射和接收
21、过程(见下图)三、电视信号的发射和接收过程(见下图)四、移动电话1工作原理：移动电话相当于无线电台，它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中，同时它又捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信息2设立基地台的原因：手持移动电话的体积很小，发射功率不大；它的天线也很简单，灵敏度不高因此，它跟其他用户的通话要靠较大的固定基地台转接电流信号的发射与接收的过程1电视台用电磁波传递声音信号和图像信号2声音信号的产生、传播和接收过程跟无线电广播的工作过程相似3图像信号的产生、传播和接收过程是：(1)摄像机把景物反射的光信号转换成电信号；(2)发射机把电信号加载到高频电磁波上；(3)天线把带有图像信号的
22、电磁波发射到空中广播、电视、移动电话信号传递的异同相同点 不同点载体 发射过程接收过程信号形式载波特点发射和接收设备接收方法广播电视移动电话电磁波信号转换、调制、天线接收、检波天线接收音频信号频率最小广播电台发射收音机接收调谐音频信号和视频信号频率较小电视台发射电视机接收调谐音频信号和视频信号频率最大移动电话发射、接收、基地台转换全球定位系统第 4 节 越来越宽的信息之路知识与技能1常识性了解：卫星通信、光纤通信、网络通信2通过教学使学生了解：为什么要用微波通信？如何实现微波通信？了解微波性质接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射的特性，了解微波传播过程中的一些缺陷以及这些缺陷如何通过
23、卫星通信来弥补3了解光纤通信的原理和优点4了解网络通信的发展过程和优点，掌握发电子邮件的方法过程与方法通过师生共同交流来探讨现代信息的变化，用大量的多媒体图片、影视画面使学生掌握和了解卫星通信、光纤通信、网络通信的特点和粗略的原理情感、态度与价值观通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣，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卫星通信、光纤通信、网络通信的优点和原理激光笔、手电筒、光纤玩具灯、带小孔的塑料瓶、不透光的纸、水、多媒体课件教师活动 学生活动 设计意图新课引入讲述：随着时代的发展、科技的进步，人
24、类获取的信息量越来越大，越来越多，越来越快这就说明信息之路越来越宽，越来越快播放视频资料：0.5 min 故事和 0.5 min 相同内容的电影提出问题：上面听到和看到的0.5 min 的故事，哪个给你的信息量大？讲述：信息理论表明，作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内输送信息量就越大观看比较后回答：看到的故事创设情境，直观地把信息量的大小表示出来.新课教学一、微波通信请学生阅读教材并分小组讨论回答下列两个问题：微波的波长、频率在什么范围？微波通信有什么优点？有什么缺点？为什么？什么需要建立微波中继站，它起到什么作用？能在月球上建中继站吗？阅读、思考、回答问题：波长在 10 m1 mm 之
25、间，频率在 30 兆赫兹310 5 兆赫兹之间优点：一条微波线路可以同时开通几千、几万路电话：缺点；是每隔 50 krn 要设一个微波中继站因为微波大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射微波大致沿直线传播，中继站可以把上一站传来的微波信号经过处理后，再发射到下一站去，这就像接力赛跑一样，一站传一站，经过很多中继站可以把信息传递到远方不能，因为太远了时间延迟，信号衰减培养学生自主学习的习惯和能力引入下一内容讲述：这就是微波通信的缺点，不过人类现在发射了卫星，用同步卫星做微波通信的中继站，解决了微波通信的缺陷二、卫星通信讲述：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成，通信卫星就像一个无人值班的空中
26、微波中继站，它从一个地面站接收发射来的电信号，经过放大变频后，再发送回另一个或几个地面站播放视频资料：通信卫星三、光纤通信演示：把窗帘拉上，拿着一只打开的手电筒，光线四射，照亮整个房间将激光笔打开，一束细细的亮亮的光射出提出问题：这两束光有什么不同？播放视频资料：激光观看观察实验现象对比后回答体会科学技术的发展，扩展学生的知识面通过实验让学生直观地看到激光的特点教师活动 学生活动 设计意图讲述：激光频率单一，方向高度集中，解决了普通光线难携带信息的缺陷，通信所用激光的特殊通道叫光导纤维，它实现了光的通信演示实验：光沿水流传播光沿着光纤玩具灯的玻璃丝传播介绍光纤传播的原理及其优点：光在光导纤维中
27、传输损耗小，可长距离传输，光纤通信的通信容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好四、网络通信指导学生阅读课本，总结网络通信的优点观看自主学习小结作业小结本课内容完成“动手动脑学物理”中1、2 题 巩固所学知识.一、微波通信信息理论表明：作为载体的无线电波，频率越高，相同时间内输送信息的量就越大优缺点：二、卫星通信实质：用通信卫星做微波通信的中继站三、光纤通信容量极大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好四、网络通信光纤通信的相关知识光纤由纤芯、包层和涂层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；中间层称为包层，由于纤芯和包层的折射率不同，从而实现了光信号在纤芯内
28、的全反射也就是光信号的传输；涂层的作用就是增加光纤的韧性从而保护光纤光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式.1966 年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文，他提出利用带有外层外材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质从此，开创了光纤通信领域的研究工作如今光纤通信已是最重要的通信方式之一光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式由于激光具有高方向性、高相干性、高音色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光一光纤通信光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音) 变成电信号，然后调制激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出来；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代；短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤，采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等 20 多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信
