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文檔簡(jiǎn)介
越來越寬的信息之路教案
營(yíng)山縣福源小學(xué)彭詩(shī)宇
三維目標(biāo)
一、知識(shí)與技能
常識(shí)性了解衛(wèi)星通信、光纖通信、網(wǎng)絡(luò)通信。
二、過程與方法
通過微波通訊、衛(wèi)星通訊、光纖通信和網(wǎng)絡(luò)通信的學(xué)習(xí),了解通訊的發(fā)展過程。
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過學(xué)習(xí)現(xiàn)代通信知識(shí),了解科技為人類帶來的便利,提高學(xué)科學(xué)的興趣,同時(shí)學(xué)習(xí)用辯證的觀點(diǎn)看問題。
課前準(zhǔn)備
多媒體課件、實(shí)物投影一臺(tái)、光纖棒、激光手電、大可樂瓶子、水、試管、光源、塞子、細(xì)線、重物、不透明紙、膠帶、可上網(wǎng)的電腦一臺(tái)。
教學(xué)設(shè)計(jì)
[導(dǎo)入新課]
方案1:
提出問題:自古至今,人們傳遞信息的方式有許多種,并在不斷地發(fā)展變化,影響著我們的生活。請(qǐng)各學(xué)習(xí)小組自備一張紙,寫出你們所知道的信息傳遞方式,并從傳播速度和信息容量?jī)蓚€(gè)方面分析對(duì)比一下,發(fā)生了什么樣的變化?
學(xué)生活動(dòng):各學(xué)習(xí)小組在紙片上寫完后,用實(shí)物投影投放,并請(qǐng)?jiān)摻M學(xué)生發(fā)言。其他小組如有不同,再展示自己小組的紙片,并發(fā)言。
總結(jié):人們獲取信息的途徑越來越多,信息傳遞速度越來越快,且信息量也越來越大。信息理論表明:作為載體的無線電波,頻率越高,相同時(shí)間內(nèi)傳遞的信息就越多。下面我們來學(xué)習(xí)幾種信息傳遞的方式。
方案2:
溫故知新,導(dǎo)入新課
上節(jié)課,我們學(xué)習(xí)了廣播、電視信號(hào)的發(fā)射與接收,那么請(qǐng)同學(xué)們思考,它們兩者進(jìn)行對(duì)比,哪種形式單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘扛竽兀繉W(xué)生思考后回答。信息理論表明,作為載體的無線電波頻率越高,相同時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒕驮蕉?。因此,幾十年來,無線電通信、電視廣播等所用的頻率越來越高,我們可以形象地說,信息之路越來越寬了。這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)其他傳輸信息的方式。
[推進(jìn)新課]
一、微波通信和衛(wèi)星通信
教師活動(dòng):組織學(xué)生閱讀課本“微波通信”部分,組內(nèi)交流后,回答以下問題:
問題展示:①微波的波長(zhǎng)和頻率分別在哪個(gè)范圍?它的容量是多少?
②對(duì)比前面學(xué)過的電磁波家族圖,看一看微波與可見光是否很近。這就決定了它的性質(zhì)更接近誰(shuí)。
③為克服微波的這一缺陷,需要怎么做?
④我們知道地球表面決非只有平原,還有雪山、大洋,遇到這種地形時(shí)應(yīng)該怎么克服呢?能不能利用地球的衛(wèi)星——月球進(jìn)行中繼通信呢?為什么?
⑤生活中,我們接收的哪些節(jié)目是通過衛(wèi)星來傳輸?shù)模?/p>
⑥要想實(shí)現(xiàn)全球通信,需要幾顆同步通信衛(wèi)星?
⑦通信衛(wèi)星是借助于什么能量進(jìn)行工作的?
⑧地面上的蝶形天線是干什么用的?
學(xué)生活動(dòng):①閱讀課本,查找以上問題的答案,并力爭(zhēng)獨(dú)辟蹊徑,說出自己對(duì)某一問題的看法。
②針對(duì)課本中的內(nèi)容和圖片,提出你還想知道有關(guān)它們的哪方面信息,又該如何獲取呢?
總結(jié):①微波是指波長(zhǎng)在10m~1mm之間,頻率在30MHz~3×105MHz之間。因?yàn)樗念l率很高,所以信息容量很大,一條微波線路可以同時(shí)開通幾千、幾萬路電話。
②從電磁波家族圖上可以看出,微波距離可見光很近,因此微波的性質(zhì)更接近光波,大致沿直線傳播,不能沿地面繞射。為克服微波的這一缺陷,必須每隔50km左右就要建設(shè)一個(gè)微波中繼站,像接力棒一樣,把上一站傳來的信號(hào)處理后,再發(fā)射到下一站去。
③遇有雪山、大洋無法建立中繼站時(shí),需要借助于衛(wèi)星進(jìn)行轉(zhuǎn)接。地球的衛(wèi)星——月亮,是不能作微波中繼站的,因?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn),信號(hào)衰減、時(shí)間延遲,而且只有當(dāng)兩個(gè)通信點(diǎn)同時(shí)看到月亮?xí)r,才能完成這兩點(diǎn)的通信。
④隨著科技的發(fā)展,人們已經(jīng)能夠發(fā)射人造衛(wèi)星了,通信用的衛(wèi)星大多是相對(duì)地球靜止不動(dòng)的。如果在地球的周圍均勻地配置3顆同步通信衛(wèi)星,就覆蓋了幾乎全部地球表面,可以實(shí)現(xiàn)全球通信。
⑤2023年5月12日的汶川大地震,給四川人民帶巨大的損失,有關(guān)的時(shí)況轉(zhuǎn)播就是通過通信衛(wèi)星來傳輸?shù)饺珖?guó)乃至全世界,讓關(guān)心災(zāi)區(qū)人民的人們及時(shí)了解當(dāng)時(shí)的情況。另外,通過衛(wèi)星傳輸?shù)倪€有新聞連線、比賽時(shí)況等。
⑥通信衛(wèi)星板狀的兩翼是太陽(yáng)電池板,它把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能,供衛(wèi)星使用。地面上的蝶形天線是用來接收來自衛(wèi)星的信號(hào)。
即學(xué)即練(課件展示問題)
(1)“嫦娥一號(hào)”月球探測(cè)衛(wèi)星,成功地向地球回傳了搭載的奧運(yùn)志愿者歌曲《微笑北京》,《微笑北京》是通過______________傳播到地球的。
(2)微波的性質(zhì)更接近于()
A.光波B.電磁波C.聲波D.電流
(3)可以作微波通信中繼站的有()
A.月球B.人造衛(wèi)星C.電視臺(tái)D.廣播電臺(tái)
(4)2023年北京奧運(yùn)會(huì)比賽實(shí)況全球轉(zhuǎn)播,至少需要多少顆地球同步衛(wèi)星()
A.2顆B.3顆C.5顆D.8顆
答案:(1)電磁波
(2)A
(3)B
(4)B
二、光纖通信
1.創(chuàng)設(shè)情境,引出光纖通信
展示材料:教師拿出光纖棒,打開開關(guān),把散開的光纖部分對(duì)著同學(xué)們。
設(shè)問:同學(xué)們玩過這種光纖棒嗎?那么光為什么可以沿彎曲的線傳播呢?
此問題引起學(xué)生的認(rèn)識(shí)沖突,因?yàn)榍懊娴膶W(xué)習(xí)中學(xué)生知道光是沿直線傳播的。就此引發(fā)學(xué)生對(duì)本知識(shí)板塊的好奇心。
2.閱讀教材,探求新知
教師活動(dòng):①指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本,回答以下問題。
②學(xué)生回答問題后,及時(shí)作出點(diǎn)評(píng)。
③組織學(xué)生做好演示實(shí)驗(yàn)。
④對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行解釋,并補(bǔ)充有關(guān)全反射的知識(shí)。
(教學(xué)說明:全反射的知識(shí),學(xué)生以前沒有接觸到,需要教師做補(bǔ)充性講解。講解時(shí)要考慮到學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ),即他們已經(jīng)知道光的反射規(guī)律,反射角等于入射角,當(dāng)入射角增大時(shí),反射角也增大。當(dāng)光從水或玻璃中斜射向空氣時(shí),既發(fā)生反射也發(fā)生折射,當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí),就只發(fā)生反射而不再發(fā)生折射,這時(shí)就叫做發(fā)生了全反射。如下圖所示。)
⑤投放有關(guān)光導(dǎo)纖維絲的制作材料、制作過程,以拓寬學(xué)生的視野。
⑥組織學(xué)生閱讀STS部分,讓學(xué)生為我國(guó)的光纖通信事業(yè)的發(fā)展而自豪的同時(shí),從中了解光纜在通信中的重要作用,使學(xué)生自覺愛護(hù)光纜。
問題展示:①既然微波承載的信息量那么大,為什么還要開發(fā)新的傳輸方式?
②普通光的頻率比微波還高,能夠攜帶更多的信息,自然也就進(jìn)入了科學(xué)家的視野,請(qǐng)分析能不能用普通光來傳輸信息呢。
③實(shí)際應(yīng)用于通信的激光是在特殊的管道——光導(dǎo)纖維里傳播的,那么光為什么可以在任意彎曲的管道里傳輸呢?
④實(shí)驗(yàn)時(shí),需要觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么?
⑤光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)是怎樣的?光是如何通過光導(dǎo)纖維把信息傳遞到遠(yuǎn)方的?
⑥請(qǐng)總結(jié)光纖通信的優(yōu)點(diǎn)。
學(xué)生活動(dòng):①閱讀課本“光纖通信”部分,思考并回答以上問題。
②在教師的指導(dǎo)下完成“光沿水流傳播”的演示實(shí)驗(yàn)裝置的裝配,并成功完成實(shí)驗(yàn)。
③閱讀STS部分,了解我國(guó)光纖事業(yè)的發(fā)展史,了解光纜在通信中的重要作用,以后的生活和社會(huì)活動(dòng)中,自覺愛護(hù)光纜。
總結(jié):①微波通信確實(shí)可以傳輸大量的信息,不過在傳輸過程中容易受到電磁干擾,還易遭雷擊,導(dǎo)致信號(hào)傳遞不夠穩(wěn)定,且距離越遠(yuǎn),時(shí)間延遲,會(huì)導(dǎo)致聲音和圖像不同步。為提高通信質(zhì)量,有必要研究開發(fā)一種新的信號(hào)傳輸方式。
②普通的光源夾雜了許多不同波長(zhǎng)的光,如果用它作載波,就像收音機(jī)同時(shí)接收到了許多頻率的節(jié)目,各種聲音重疊在一起,讓人無法分辨清楚。因此,要讓光來傳輸信息,這種光必須是頻率單一、方向高度集中才可以。于是“激光”在人們的企盼中誕生了。
③實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)光沿著彎彎的水流照到地面,在地面產(chǎn)生一個(gè)光斑,表明光可以沿著彎曲的水流傳播。那么光也可以沿著彎曲的玻璃絲傳播。這是光纖通信的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
④光從光導(dǎo)纖維的一端射入,在內(nèi)壁上經(jīng)過多次反射,從另一端射出,從而可以把信息傳到遠(yuǎn)方。光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩部分組成,內(nèi)芯是由很細(xì)很細(xì)的石英玻璃絲做成的。
⑤光纖通信的優(yōu)點(diǎn):一是不受外界條件干擾,使激光通信能傳播很遠(yuǎn),并且能提高通信質(zhì)量;二是容量大。
即學(xué)即練(課件展示問題)
(1)光纖是一種非常細(xì)的玻璃絲,它由______和______兩部分組成,光從光纖的一端射入,在內(nèi)壁上______,從另一端射出,這樣就將它攜帶的信息傳到了遠(yuǎn)方。
(2)下列應(yīng)用激光的幾種情況中,錯(cuò)誤的是()
A.利用激光進(jìn)行通信B.利用激光進(jìn)行照明
C.利用激光加工堅(jiān)硬的材料D.利用激光進(jìn)行長(zhǎng)距離精確測(cè)量
(3)關(guān)于光纖通信,小明同學(xué)曾思考這樣的問題:在漫長(zhǎng)的線路上,光纖免不了要拐彎、纏繞,而光在同種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的,激光通信信號(hào)怎能從一端傳到另一端呢?后來在“研究光纖怎樣傳輸光信號(hào)”的活動(dòng)中,終于明白了:激光信號(hào)在光纖中()
A.就像水流沿彎曲水管流動(dòng)那樣B.就像電流沿彎曲導(dǎo)線傳播那樣
C.不斷地經(jīng)光纖壁反射而向前傳播D.不斷地在光纖中折射而向前傳播
答案:(1)內(nèi)芯外套多次反射
(2)B(3)C
三、網(wǎng)絡(luò)通信
設(shè)問:同學(xué)們,誰(shuí)有電子信箱?誰(shuí)有QQ號(hào)碼?誰(shuí)有自己的blog?請(qǐng)說出它們各自有什么用處,你的電子信箱是如何獲得的?
學(xué)生針對(duì)自己知道的有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的事情,暢所欲言。
教師活動(dòng):①指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本有關(guān)“網(wǎng)絡(luò)通信”的內(nèi)容,并回答以下問題。
②針對(duì)學(xué)生的回答,作出適當(dāng)點(diǎn)評(píng)。
③通過教室內(nèi)能夠上網(wǎng)的計(jì)算機(jī),演示如何申請(qǐng)電子信箱,如何發(fā)送郵件,又是如何接收郵件的?
(教學(xué)說明:此環(huán)節(jié)也可以請(qǐng)十分熟悉電腦的學(xué)生代為演示,一方面增強(qiáng)演示者的自信心,另一方面演示者可能成為其他同學(xué)的偶像,促其更加熱愛電腦。)
④組織學(xué)生進(jìn)行總結(jié)。
問題展示:①目前,人們最常用的網(wǎng)絡(luò)通信形式是什么?
②電子信箱地址由哪幾部分構(gòu)成?每一部分分別是什么意思?
③獲取電子信箱的方式有哪些?電子郵件的優(yōu)點(diǎn)是什么?
④世界上最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)叫什么?計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)結(jié),用到哪些通信手段?
學(xué)生活動(dòng):①閱讀課本,并回答以上問題。
②組內(nèi)學(xué)生互換意見,交流有關(guān)問題的答案。
總結(jié):①目前人們最常用的網(wǎng)絡(luò)通信形式是電子郵件(email)。
②電子信箱由兩部分組成,一個(gè)是郵箱的歸屬人名稱,另一個(gè)是服務(wù)器名稱,中間用符號(hào)“@”連接,這是電子信箱的標(biāo)致性符號(hào)。比如,某電子信箱的地址是:xiaolin@,這表示信箱屬于一個(gè)自稱“xiaolin”的人,他的服務(wù)器名叫“。
③有許多方式可以獲取電子信箱,我們常用的有“126”的,有“163”的,有“sina”的等等。電子郵件跟電話一樣快捷,和信件一樣方便,還可以在任意一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上查看,它除了傳遞文字以外,還可以傳遞照片、語(yǔ)言及任何信息。
④世界上最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),叫做因特網(wǎng)。計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)結(jié),除了使用金屬導(dǎo)線外,還使用光纜、通信衛(wèi)星等各種通信手段。
即學(xué)即練
(1)目前使用的最頻繁的網(wǎng)絡(luò)通信形式是()
A.電話B.發(fā)帖C.電子郵件D.下載
(2)世界上凡是計(jì)算機(jī)集中的地方,例如:企業(yè)、機(jī)關(guān)、學(xué)校等等,大都已經(jīng)把自己的計(jì)算機(jī)連在一起了。這些網(wǎng)絡(luò)又互相連接,成為世界上最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),叫做____________,這樣就可以做到____________的共享。
(3)計(jì)算機(jī)可以高速處理大量信息,把計(jì)算機(jī)______,可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。某電子郵箱的地址是“wangsheng@,這表示信箱屬于一個(gè)叫______的人,他的服務(wù)器名叫______,其中“cn”是______的簡(jiǎn)寫,表示這個(gè)服務(wù)器是在______注冊(cè)的。
(4)將計(jì)算機(jī)聯(lián)在一起形成網(wǎng)絡(luò),將網(wǎng)絡(luò)又互相______,成為世界上最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),就是________,這樣就能使信息資源______。利用網(wǎng)絡(luò)通信除了收發(fā)電子郵件外,還可以看到________,查到所需的________。
答案:(1)C
(2)因特網(wǎng)信息資源
(3)聯(lián)在一起wangshengChina中國(guó)
(4)聯(lián)結(jié)因特網(wǎng)共享不斷更新的新聞各種資料
[課堂總結(jié)]
本節(jié)課學(xué)到了四種通信方式:
1.微波通信:微波具有較高的頻率,可以攜帶大量的信息,不過它的性質(zhì)接近光波,大致沿直線傳播,要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳播需要每隔50km建立一個(gè)微波中繼站。遇有雪山、大洋時(shí),只能靠衛(wèi)星通信來轉(zhuǎn)接。
2.衛(wèi)星通信:通信用衛(wèi)星大多是相對(duì)地球“靜止”的同步衛(wèi)星,只要在地球的周圍均勻地配置3顆同步通信衛(wèi)星,就覆蓋了幾乎全部地球表面,可以實(shí)現(xiàn)全球通信。
3.光纖通信:微波通信有時(shí)會(huì)受到外界的干擾,使信號(hào)不穩(wěn)定。使激光攜帶著信息在光導(dǎo)纖維中傳播,就避免了以上問題,可以大大提高通信質(zhì)量。而且激光的頻率更高,可以攜帶更多的信息。
4.網(wǎng)絡(luò)通信:要想使用網(wǎng)絡(luò)通信,首先要申請(qǐng)一個(gè)電子信箱,就可以使用電子郵件進(jìn)行通信了。電子郵件具有電話一樣的快捷,信件一樣的方便,還可以在任意一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上查看,它除了傳遞文字以外,還可以傳遞照片、語(yǔ)言及任何信息。
[布置作業(yè)]
1.鞏固復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容,“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”的第1題。
2.課下搜集有關(guān)網(wǎng)絡(luò)的資料,擇時(shí)舉辦一個(gè)題為“網(wǎng)絡(luò)帶給我們什么?”的辯論會(huì)。正方觀點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)帶給我們好處。反方觀點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)帶給我們壞處。
設(shè)計(jì)反思
本節(jié)課一開始就抓住了學(xué)生的思維動(dòng)向,讓其寫出已知的通信方式,并尋找它們之間的變化趨勢(shì),繼而講授了四種形式的通信方式。衛(wèi)星通信也可以歸到微波通信上,它
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