越來越寬的信息之路【知識精講+培優(yōu)拓展】 人教版九年級物理備課精研

課時(shí)21.4越來越寬的信息之路（幫課堂）（原卷版）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解微波通信的特點(diǎn)；2.了解衛(wèi)星通信的特點(diǎn)；3.了解光纖通信的原理和優(yōu)點(diǎn)；4.理解網(wǎng)絡(luò)通信的組成和通信形式?！局R導(dǎo)圖】【基礎(chǔ)知識】知識點(diǎn)一、微波通信1.微波（1）波長和頻率范圍微波的波長為10m~1mm，頻率為30MHz~3×105MHz，頻率比中波和短波的更高。（2）性質(zhì)微波的性質(zhì)更接近于光波，大致沿直線傳播，不能繞地球表面繞射。因此每隔50km左右就要建設(shè)一個微波中繼站，把上一站傳來的信息處理后，再發(fā)射到下一站。就像接力賽跑一樣，一站傳一站，信號傳遞的距離越遠(yuǎn)，需要的中繼站越多，如圖所示。特別提醒：月球不能作為微波通信中繼站的原因1.月球離我們太遠(yuǎn)，信號衰減、時(shí)間延遲嚴(yán)重；2.只有當(dāng)?shù)厍蛏蟽蓚€通信點(diǎn)同時(shí)見到月亮?xí)r，才能完成這兩點(diǎn)間的通信，而月球在不斷地繞地球公轉(zhuǎn)，位置不固定，不能穩(wěn)定地傳輸信號。2.微波通信（1）微波通信：利用微波進(jìn)行通信的方式稱為微波通信。（2）微波通信的特點(diǎn)：信息理論表明，作為載體的電磁波，頻率越高，相同時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)男畔⒕驮蕉?，微波的波長較短，頻率較高，所以采用微波通信可以增大信息的傳輸量，一條微波線路可以同時(shí)開通幾千、幾萬路電話。（3）微波通信的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：頻率高，傳輸信息的容量大。②缺點(diǎn)：微波通信需要大量的中繼站進(jìn)行信號處理，如遇到雪山和大洋無法建立中繼站時(shí)，微波通信就無法繼續(xù)?！镜淅?】現(xiàn)在的移動電話（俗稱手機(jī)）使用的是微波，由于微波基本沿________傳播，所以，要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，必須有________和地面中繼站的配合。知識點(diǎn)二、衛(wèi)星通信1.衛(wèi)星通信同通信衛(wèi)星做微波通信的中繼站來進(jìn)行通信的方式叫做衛(wèi)星通信。常見的通信衛(wèi)星是相對地球靜止的同步衛(wèi)星。培優(yōu)拓展：地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的周期跟地球自轉(zhuǎn)的周期相同，所以叫做同步衛(wèi)星。同步通信衛(wèi)星相對于地球靜止于赤道上空，從地球上看，保持不動。2.衛(wèi)星通信的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)由通信衛(wèi)星、地面站和傳輸系統(tǒng)三部分組成。通信衛(wèi)星就像幾個太空微波中繼站，從一個地面站接收的電信號，經(jīng)過處理后，再發(fā)送到另一個或幾個地面站，如圖所示。3.衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)①信號覆蓋范圍廣。如圖所示，在地球周圍均勻地布置3顆同步通信衛(wèi)星，就幾乎可以覆蓋地球全部表面，實(shí)現(xiàn)全球通信。②通信范圍大，只要在衛(wèi)星發(fā)射的電磁波覆蓋范圍內(nèi)均可進(jìn)行通信；不易受地形影響；建設(shè)速度快；易于實(shí)現(xiàn)廣播和多址通信。（2）缺點(diǎn)由于兩地面站之間使用衛(wèi)星進(jìn)行通信時(shí)，電磁波傳輸?shù)木嚯x約為72000km，故信號有延遲；頻率較高的頻帶易受雨、雪的影響等。培優(yōu)拓展：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，也稱為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，是能在地球表面或近地空間的任地點(diǎn)為用戶提供全天候的三維坐標(biāo)和速度以及時(shí)間信息的空基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，使我國成為繼美、俄之后的世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家?！镜淅?】2020年7月31日，習(xí)近平總書記宣布了一個振奮人心的消息：“北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通！”北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航在傳遞信息過程中主要依靠的是（）。A．超聲波 B．電磁波 C．次聲波 D．光導(dǎo)纖維知識點(diǎn)三、光纖通信光也是一種電磁波，與微波相比，光的頻率更高。用光來通信，其容量要高處短波、微波百萬倍、千萬倍。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，它能產(chǎn)生頻率單一、方向高度集中的光-激光。1966年，華裔物理學(xué)家高錕提出用光纖通信的構(gòu)想，這使得用光進(jìn)行通信的幻想得以實(shí)現(xiàn)。1.光纖通信的幾個概念（1）光纖通信：利用激光在光導(dǎo)纖維中傳輸來傳遞信息的一種特性方式。（2）激光：一種頻率單一（非常純）、方向高度集中的光。（3）光纖：一種非常細(xì)的玻璃絲，全稱叫做光導(dǎo)纖維，激光可沿光纖傳播，不受外界干擾。（4）光纜：把數(shù)條光纖并成一束再敷上保護(hù)層。便制成了光纜。培優(yōu)拓展：載波用激光而不用普通光源的原因普通光源包含了許多不同的波長（頻率）的光，且方向性差，而激光頻率單一、方向高度集中，所以用激光作為載波來傳輸信息。2.光纖通信的原理攜帶信息的激光從光導(dǎo)纖維一端射入，在內(nèi)部上多次反射，從另一端射出，這樣就把它攜帶的信息傳到了遠(yuǎn)方。如圖所示。3.光纖通信的優(yōu)點(diǎn)光纖通信傳輸損耗小，可長距離傳輸信息，容量極大，不怕雷擊，不受電磁干擾，通信質(zhì)量高，保密性好。4.光纖通信的不足光纖通信依然是有線傳輸，需鋪設(shè)專用的光纖線路，但架設(shè)線路受地理?xiàng)l件的限制，光纖易被拉斷，技術(shù)要求高等?！镜淅?】光纖通信已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，關(guān)于光纖以下說法正確的是（）。A．光纖是超導(dǎo)體；B．光波在光纖中不斷折射向前傳播；C．光波在光纖中的傳播速度為3×108m/s；D．光纖不導(dǎo)電，不會受外界電磁場的干擾知識點(diǎn)四、網(wǎng)絡(luò)通信1.因特網(wǎng)因特網(wǎng)的英文名稱是Internet，又稱為互聯(lián)網(wǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)利用通信線路和電磁波，將分布于世界各地的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連在一起，用來傳遞各種信息。2.網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合而形成的一種新的通信方式，主要是滿足數(shù)據(jù)通信的需要。它將不同的地理位置、具有獨(dú)特功能的多臺計(jì)算機(jī)、終端及附屬設(shè)備用通信線路連接起來，并配備相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件，以實(shí)現(xiàn)通信過程中的資源共享。由于計(jì)算機(jī)能夠高速處理多媒體信息，并且具有交互性，所以在網(wǎng)上傳輸?shù)碾娮余]件不僅有文字、還有圖像和聲音，這是傳統(tǒng)的通信方式難以同時(shí)做到的。3.網(wǎng)絡(luò)通信的常見應(yīng)用（1）電子郵件：電子郵件是目前人們經(jīng)常使用的網(wǎng)絡(luò)通信方式。每個電子信箱都有自己的“地址”，這樣才能把郵件送到正確的地方。電子信箱地址的格式為：用戶名、符號“＠”（發(fā)音同英語的“at”）和服務(wù)器名稱三部分組成。收發(fā)電子郵件：如圖所示，當(dāng)甲給乙發(fā)送一封電子郵件時(shí)，它的服務(wù)器A把郵件發(fā)送到乙的服務(wù)器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。收件人可以在任何時(shí)候通過上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)或手機(jī)打開信箱，查看郵件。除了文字以外，我們也可以把圖片、語音及任何信息變成數(shù)字文件用電子郵件傳送。（2）除了通過網(wǎng)絡(luò)收發(fā)電子郵件外，還可以通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)查閱資料、看新聞、購物、進(jìn)行視頻點(diǎn)播，另外還可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。特別提醒：網(wǎng)絡(luò)是一把雙刃劍網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物，已成為人與人之間溝通的橋梁，了解大千世界的途徑，其重要性越來越明顯。但網(wǎng)絡(luò)也是把雙刃劍，在給人們帶來快捷便利的同時(shí)，也會帶來危害。我們壓要準(zhǔn)確利用網(wǎng)絡(luò)，不瀏覽不良信息，不沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲，遵守網(wǎng)絡(luò)道德，注意網(wǎng)絡(luò)安全，使網(wǎng)絡(luò)成為我們成長的好幫手。【典例4】下列各種活動中，能通過互聯(lián)網(wǎng)做到的是（

）。A.

傳送網(wǎng)購的運(yùn)動鞋B.

遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)物理課程C.

輸送發(fā)電廠的電能D.

傳輸紙質(zhì)信件【方法幫】題型一：微波通信解題通法解答此類問題的關(guān)鍵是熟記微波通信的特點(diǎn)。微波頻率高、信息傳輸量大，但由于微波的性質(zhì)更接近可見光，大致沿直線傳播，不能沿地球表面繞射，因此，利用微波傳輸信息時(shí)，需要每隔一段距離建設(shè)一個微波中繼站進(jìn)行信號的接收和轉(zhuǎn)發(fā)?！镜淅?】下列說法中不正確的是（）。A．微波大致沿直線傳播，因此微波通信要建很多中繼站才能把信息傳遞到遠(yuǎn)方；B．衛(wèi)星通信只需要3顆同步衛(wèi)星就可以實(shí)現(xiàn)全球通信；C．光纖通信容量大，不受電磁干擾，保密性好，通信質(zhì)量高，但傳輸距離短；D．利用因特網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞，還可進(jìn)行遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等題型二：衛(wèi)星通信同步通信衛(wèi)星靜止是相對于地球而言的，實(shí)際上通信衛(wèi)星在繞地球做圓周運(yùn)動，只是其運(yùn)動周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同?！镜淅?】2020年6月23日9時(shí)43分，北斗3號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，它是北斗3號系列的第三顆地球同步衛(wèi)星，主要用于無線電導(dǎo)航、無線電測定等。關(guān)于衛(wèi)星下列說法正確的是（）。A．該衛(wèi)星在加速升空的過程中，受到了平衡力；B．該衛(wèi)星進(jìn)入同步軌道后，相對地面靜止；C．該衛(wèi)星運(yùn)行一周的時(shí)間約為365天；D．該衛(wèi)星與地面基站可通過超聲波傳遞信息題型三：光纖通信光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)（1）損耗小，中繼距離遠(yuǎn)；（2）通信容量大、質(zhì)量高；（3）不怕雷擊，抗干擾能力強(qiáng)；（4）無泄漏，保密性好。缺點(diǎn)（1）線路鋪設(shè)受地理?xiàng)l件限制；（2）光纖機(jī)械強(qiáng)度低，易受損；（3）技術(shù)要求高?！镜淅?】光纖通信是利用________（選填“太陽光”或“激光”）在光纖內(nèi)的_______（選填“直線傳播”、“反射”或“折射”）來傳遞信息的；如下圖所示，光從光纖一端射入，從另一端射出。請你將圖中未完成的光路部分補(bǔ)充完整。()題型四：網(wǎng)絡(luò)通信★易錯警示：在發(fā)送電子郵件時(shí)，所發(fā)送的電子郵件會存儲在收件人的服務(wù)器里，無論收件人的電腦是否打開，電子郵件都不會丟失，收件人可以在任何時(shí)候通過上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)或手機(jī)打開郵箱，查看郵件?！镜淅?】下列不屬于互聯(lián)網(wǎng)常用功能的是（

）。A.

發(fā)送電子郵件B.

瀏覽網(wǎng)頁C.

郵寄商品D.

下載文件【中考幫】考點(diǎn)一：衛(wèi)星通信【典例9】（2021·武威）2020年6月23日，我國用長征三號乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射第55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，完成了“北斗”衛(wèi)星全面組網(wǎng)工作。在衛(wèi)星與火箭分離前，以火箭為參照物，衛(wèi)星是______（選填“靜止”或“運(yùn)動”）的，“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)利用______（選填“電磁波”、“超聲波”或“紅外線”）向地球傳遞信息。該考點(diǎn)要求要求同學(xué)們知道電磁波，知道電磁波在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用。這是物理核心素養(yǎng)物理觀念的體現(xiàn)?！咀鳂I(yè)幫】一、基礎(chǔ)練（知識鞏固）1.“北斗+5G”技術(shù)將用于助力北京打造智慧型冬奧會，這項(xiàng)技術(shù)主要利用（

）。A.

電磁波B.

超聲波C.

次聲波D.

紅外線2.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，現(xiàn)已成功應(yīng)用于測繪、電信、交通運(yùn)輸、通信救援和公共安全等諸多領(lǐng)域。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在傳遞信息過程中主要依靠（

）。A.

電磁波B.

次聲波C.

超聲波D.

導(dǎo)線3.在2004年雅典奧運(yùn)會上，為了把比賽節(jié)目及時(shí)傳送到世界各地，至少需要同步通信衛(wèi)星（

）。A.

1顆B.

2顆C.

3顆D.

4顆4.在2010年上海世博會的所有運(yùn)動場館都安裝了光纖網(wǎng)絡(luò)．場館中光纖的主要用途是（

）。A.

輸電B.

通信C.

導(dǎo)熱D.

照明5.目前，很多汽車的駕駛室里裝有一個叫GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）接收器的裝置，GPS接收器通過接受衛(wèi)星發(fā)射的信號，實(shí)現(xiàn)對車輛的精確定位并導(dǎo)航，衛(wèi)星向GPS接收器傳送信息依靠的是（

）。A.

紅外線B.

紫外線C.

電磁波D.

激光6.許多新建的居民小區(qū)都安裝了光纖網(wǎng)絡(luò)，光纖的主要用途是(

)。A.

輸電B.

通信C.

導(dǎo)熱D.

照明7.華人科學(xué)家高錕以“涉及光纖傳輸?shù)耐黄菩猿删汀鲍@2009年諾貝爾物理學(xué)獎．關(guān)于光纖通信，下列說法正確的是(

)。A.

光在光纖中是沿中軸線直線傳播的；B.

光纖通信與有線通信一樣，都需要金屬導(dǎo)線；C.

光纖通信中使用的“導(dǎo)線”是“光導(dǎo)纖維”；D.

光纖通信中傳播的物質(zhì)——光，不是電磁波8.我國第17顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射成功，標(biāo)志著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由區(qū)域運(yùn)行向全球拓展．它在與地面通信時(shí)利用的是（

）。A.

超聲波B.

紫外線C.

紅外線D.

電磁波9.小紅在互聯(lián)網(wǎng)上注冊了一個電子郵箱，郵箱的地址是：.cn，她電子郵箱的用戶名是________，地址中“cn”表示她的郵箱的服務(wù)器是在________注冊的。10.人們的生活已經(jīng)離不開現(xiàn)代通信，現(xiàn)代通信可分為微波通信、________、________和________。11.光在真空中的傳播速度是________m/s。在光纖通信中，激光從光導(dǎo)纖維的一端射入，在內(nèi)壁經(jīng)過多次________，從另一端射出，從而把它攜帶的信息傳到遠(yuǎn)方。12．2020年6月，我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的最后一顆組網(wǎng)人造地球衛(wèi)星“北斗三號”發(fā)射成功。該衛(wèi)星入軌后，是通過______與地面進(jìn)行信息傳遞的，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包含多顆相對地球“靜止”的______衛(wèi)星。二、綜合練（能力提升）13.下列關(guān)于移動電話機(jī)的說法正確的是(

)。A.

移動電話機(jī)只是無線電發(fā)射臺；B.

移動電話機(jī)只是無線電接收臺；C.

移動電話機(jī)既能發(fā)射信號，又能接收無線電信號；D.

兩個移動電話機(jī)之間可以直接通話，不需要通過基地臺14.華人科學(xué)家高錕以“涉及光纖傳輸?shù)耐黄菩猿删汀鲍@諾貝爾物理學(xué)獎。關(guān)于光纖通信下列說法正確的是（

）。A.

光纖通信中傳播的物質(zhì)是光，不是電磁波；B.

光纖通信與有線通信一樣，都需要金屬導(dǎo)線；C.

光纖通信中使用的“導(dǎo)線”是“光導(dǎo)纖維”；D.

光在光纖中是沿中軸線直線傳播的15.下列不是利用地球同步衛(wèi)星作中繼站的是（

）。A.

網(wǎng)絡(luò)通信B.

市區(qū)電話C.

移動電話D.

廣播電視16.小明家的計(jì)算機(jī)通過光纖接入互聯(lián)網(wǎng)，在光纖中傳播信息的是（）。A.

太陽光

B.

激光C.

紅外線

D.

紫外線17.Wifi是一種可以將個人電腦、手機(jī)等終端設(shè)備以無線方式互相連接的技術(shù)。常見的連接方式是通過一個無線路由器來實(shí)現(xiàn)。無線路由器是通過________波向四周有效范圍內(nèi)的終端傳遞信息，其傳播速度________（選填“大于”、“等于”或“小于”）光速。18．WiFi是將電腦、手機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)以無線方式連接的技術(shù)，可進(jìn)行信息、文件等材料的無線傳輸，此過程中各種信息是靠_____來傳輸?shù)模谡婵罩械膫鞑ニ俣仁莀____。三、培優(yōu)練（挑戰(zhàn)自我）19．下列說法中不正確的是（）。A．微波大致沿直線傳播，因此微波通信要建很多中繼站才能把信息傳遞到遠(yuǎn)方；B．衛(wèi)星通信只需要3顆同步衛(wèi)星就可以實(shí)現(xiàn)全球通信；C．光纖通信容量大，不受電磁干擾，保密性好，通信質(zhì)量高，但傳輸距離短；D．利用因特網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞，還可進(jìn)行遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等20．閱讀短文并回答下列問題:光的全反射如圖1所示，一束激光從某種玻璃中射向空氣（如圖所示），保持入射點(diǎn)不動，改變?nèi)肷浣牵看卧黾?.2°），當(dāng)入射角增大到41.8°時(shí)，折射光線消失，只存在入射光線與反射光線，這種現(xiàn)象叫做光的全反射，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)的入射角叫做這種物質(zhì)的臨界角。當(dāng)入射角大于或等于臨界角時(shí)，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。海面上出現(xiàn)的海市蜃樓奇景如圖2所示，就是因?yàn)楣獾脑诳諝鈱又卸啻握凵浜腿瓷涠纬傻淖匀痪坝^。在夏季，白晝海水溫度比較低，所以在海面上方的空氣出現(xiàn)下冷上暖的現(xiàn)象。由于空氣的熱脹冷縮，因此空氣層下密上疏。景物的光線先由密的空氣層逐漸折射進(jìn)入稀的空氣層，并在上層發(fā)生了全反射，光線又折回到下層密的氣層中來，經(jīng)過這樣彎曲的線路，最后投入人的眼中．由于人的視覺總是感到物像是來自直線方向的，因此看到的“景物”比實(shí)物抬高了許多。人們利用光的全反射的現(xiàn)象制成了光纜，用于通信等方面。光在均勻透明的玻璃棒中傳播，即可在彎曲的玻璃棒的光滑內(nèi)壁上，借助于接連不斷地全反射，可以將光從一端傳導(dǎo)到另一端，即使棒的截面直徑很小，甚至到微米數(shù)量級，傳導(dǎo)的效果也不變，這種導(dǎo)光的細(xì)玻璃絲稱為光導(dǎo)纖維如圖3所示。光導(dǎo)纖維束已成為一種新的光學(xué)基本元件，在光通信、光學(xué)窺視及光