改變世界的信息技術(shù)

10.3

改變世界的信息技術(shù)教科版九年級下冊制作高文超教學目標1.知識與技能（1）知道什么是衛(wèi)星通信和光纖通信。（2）初步了解移動通信的基本原理。2.過程與方法（1）通過用激光筆和玻璃做的小實驗，知道激光在玻璃中傳播的特點，加深對光纖通信的理解。（2）通過對衛(wèi)星通信、光纖通信和移動通信的了解，認識信息技術(shù)在現(xiàn)代社會中的作用。教學目標3.情感、態(tài)度與價值觀

關(guān)心信息技術(shù)在生產(chǎn)中的應用，產(chǎn)生學好知識技能，利用信息技術(shù)為國家社會服務的意識。教學重點：

通過衛(wèi)星通信、光纖通信和移動通信等實例，理解信息技術(shù)在社會生活中的應用。教學難點：

對移動通信的原理及數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的理解新知導入網(wǎng)絡(luò)連接世界新知導入網(wǎng)絡(luò)連接世界新知導入國之重器：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新知導入國之重器：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新知講解借助電磁波以及其他一些技術(shù)，現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了地球的每個角落。改變世界的信息技術(shù)在太空，有數(shù)以百計的通信衛(wèi)星環(huán)繞著地球；在高山之巔，有輸不清的通信發(fā)射塔；在高樓大廈的天臺，有數(shù)無數(shù)大大小小的無線通信網(wǎng)絡(luò)；在地下和海底，有密如蛛網(wǎng)的線纜。這就形成了一個從空中、陸地到海底的立體通信網(wǎng)絡(luò)。新知講解改變世界的信息技術(shù)在這個網(wǎng)絡(luò)中，連接億萬部電話、計算機和大型數(shù)據(jù)庫，將整個世界從國家、地區(qū)到家庭、個人緊密地聯(lián)系起來，形成一個“地球村”。新知講解改變世界的信息技術(shù)現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)包括衛(wèi)星通信、光纜通信和移動通信等方式。新知講解一、衛(wèi)星通信我們能聽到某顆通信衛(wèi)星發(fā)射成功的新聞。顧名思義，這顆衛(wèi)星的主要用途是通信。這是怎樣的一個過程呢？新知講解一、衛(wèi)星通信我們能聽到某顆通信衛(wèi)星發(fā)射成功的新聞。顧名思義，這顆衛(wèi)星的主要用途是通信。這是怎樣的一個過程呢？新知講解一、衛(wèi)星通信如圖所示，在衛(wèi)星通信中，地面站向人造衛(wèi)星發(fā)射電磁波；衛(wèi)星作為中繼站，將接收到的電磁波進行處理，并發(fā)送給另一個或幾個地面站，或轉(zhuǎn)發(fā)給另一顆衛(wèi)星；接收方的地面站接到衛(wèi)星發(fā)來的電磁波，就獲得了發(fā)送方地面?zhèn)鱽淼男畔?，實現(xiàn)了信息的傳遞。新知講解一、衛(wèi)星通信衛(wèi)星與地面站，衛(wèi)星電話之間進行通信在整個過程中，衛(wèi)星只是“二傳手”，但沒有它，信息傳遞將戛然而止。人造衛(wèi)星是個中繼站——“二傳手”新知講解一、衛(wèi)星通信今日的地球已經(jīng)被一張電磁波的大網(wǎng)嚴嚴實實罩起來，通過這個通信網(wǎng)絡(luò)，幾乎在地球上任意一個地方都可以將信息即時發(fā)往世界各地，在已瞬間傳遍全球。由通信衛(wèi)星組成的信息網(wǎng)覆蓋整個地球新知講解一、衛(wèi)星通信我國北斗導航衛(wèi)星向地面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)時使用的是無線電波。2021年11月，改用了星地間激光信號通信后，激光通信要比無線電通信快上一百萬倍，導航精度又提升了40倍。由通信衛(wèi)星組成的信息網(wǎng)覆蓋整個地球新知講解二、光纜通信光導纖維（簡稱“光纖”）的發(fā)明，實現(xiàn)了這個設(shè)想。如圖所示，光從光纖的一端入射后，在光纖的內(nèi)壁上反復反射，直至在另一端出射，整個過程光能損失少。如果我們讓入射光攜帶上信息，那么信息就完成了從光纖一端到另一端的傳遞，這就是光纜通信的原理。光在光纖中傳播，光能損耗非常少新知講解光纖通信之父高錕“光纖”——高速公路；光——車。高錕，出生于江蘇省金山縣，畢業(yè)于倫敦大學，曾任香港中文大學校長，華裔物理學家，中國科學院外籍院士。他長期從事光導纖維在通訊領(lǐng)域運用的研究，被譽為“光纖通訊之父”，2009年曾獲得諾貝爾物理學獎。高錕1933-2018新知講解二、光纜通信由于光纖具有傳輸距離長，高抗干擾等特性，在20世紀80年代中期以后，我們的通信網(wǎng)絡(luò)中的骨干網(wǎng)及區(qū)域網(wǎng)以逐漸由電纜替換為光纜。光在光纖中傳播，光能損耗非常少新知講解二、光纜通信僅僅一根光纖，傳遞的信息畢竟有限，為了提高傳輸效率，在實際應用中鋪設(shè)的是由許多跟經(jīng)過技術(shù)處理的光導纖維組成的纜，也就是我們熟知的“光纜”。光在光纖中傳播，光能損耗非常少新知講解二、光纜通信

1988年，在美國與英國之間鋪設(shè)了越洋海底光纜系統(tǒng)，全長6700km。這是第一條跨越大西洋的通訊海底光纜，標志著海底光纜時代的到來。1989年，跨越太平洋，全長13200km的海底光纜建設(shè)成功，從此海底光纜取代了海底電纜。光在光纖中傳播，光能損耗非常少新知講解二、光纜通信2021年11月，我國北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)又進行了一項新的實驗——北斗衛(wèi)星與地面之間使用激光信號進行了開創(chuàng)性的高速通信實驗，實驗結(jié)果顯示利用激光通訊可使得信號傳輸速率提升百萬倍。激光通信具有方向精準，亮度高，單色激光頻率固定，容易接收，激光通信還有高速率、高保密性和無需頻率申請許可等優(yōu)點，激光通訊是一種革命性的通信技術(shù)，代表了電磁波通訊的未來。新知講解二、光纜通信2021年11月，我國北斗衛(wèi)星與地面之間使用激光信號進行了高速通信實驗，結(jié)果顯示利用激光通訊使得信號傳輸速率提升百萬倍。北斗衛(wèi)星與地面使用激光實驗新知講解三、移動通信據(jù)報道，截至2020年年底，我國手機普及率達到92%。手機已成為我們工作、生活的一部分。那么，手機是如何實現(xiàn)彼此間通信的呢？這主要基于20世紀七八十年代數(shù)字技術(shù)、電子技術(shù)的快速發(fā)展，以及由美國貝爾實驗室推出的“蜂窩系統(tǒng)”理論。新知講解三、移動通信

數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，為了獲得最好的資源利用效率，每個基站的工作范圍經(jīng)過合理調(diào)配之后是一個小六角形，排列起來像蜂窩一樣，這就是“蜂窩系統(tǒng)”的名字的由來。新知講解三、移動通信當前最為普遍的手機通信系統(tǒng)主要由移動臺、基站和移動交換中心組成，它們形成一個數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，如圖所示。新知講解三、移動通信移動臺就是手機或車載電話，它既能發(fā)射無線電波，也能接收無線電波。新知講解三、移動通信為了便于攜帶，我們使用的手機體積一般不大，電磁波信號的發(fā)射和接收能力有限，想要與其他用戶通話就需要有大型無線電發(fā)射與接收設(shè)備轉(zhuǎn)換，這樣的設(shè)備就是基站?；荆╞asestation）也稱為基地臺，它是一個固定的無線電臺，也可以將接收的手機信號傳遞到移動通信網(wǎng)，也可以將信號從移動通信網(wǎng)傳到手機上。新知講解三、移動通信

基站之間怎么連入移動通信網(wǎng)并相互協(xié)調(diào)呢？它們都與移動交換中心連接。移動交換中心（MSC）是整個移動通信網(wǎng)絡(luò)的核心，所有移動臺發(fā)來的信息都要經(jīng)由它分揀、處理、傳遞。同時，移動交換中心還擔負著移動通信網(wǎng)絡(luò)與固定電話網(wǎng)（座機），甚至是與互聯(lián)網(wǎng)的連接，是一個業(yè)務龐大、頭緒繁多的信息樞紐。新知講解三、移動通信所有移動臺發(fā)來的信息都要經(jīng)由移動交換中心分揀、處理、傳遞。還擔負著移動通信網(wǎng)絡(luò)與固定電話網(wǎng)，甚至是與互聯(lián)網(wǎng)的連接。新知講解三、移動通信移動臺、基站、移動交換中心三種設(shè)備良好銜接，相互配合，我們才可以使手機通話、發(fā)短信、上網(wǎng)。新知講解四、信息革命與人類文明

物質(zhì)、能量與信息，是人類社會生存與發(fā)展不可缺少的三大支柱。在人類文明的發(fā)展歷程中，信息的生成和傳播一直備受關(guān)注。

在我國古代，人們用烽火臺進行遠距離緊急信息傳遞；“八百里快馬”是朝廷向地方官吏下達緊急命令的人工傳遞方式。雖然相比今天，古代的技術(shù)十分匱乏，但急于轉(zhuǎn)告消息的迫切的心，仍驅(qū)使當時的人們尋找各種傳遞信息的手段。新知講解四、信息革命與人類文明利用鴿子具有的歸巢本能并加以訓練，就可以使它成為合格的信使。據(jù)記載，古埃及的漁民，每次出海捕魚都會攜帶鴿子，以便傳遞求救或漁訊消息。然而，在19世紀之前的幾千年里，由于科學技術(shù)進步緩慢，信息技術(shù)一直沒有什么實質(zhì)性的進展。新知講解四、信息革命與人類文明從18世紀末至19世紀中葉，隨著持續(xù)電流的獲得以及對電磁感應現(xiàn)象的洞悉，人們開始嘗試著用電流來傳遞信息。1835年，美國畫家莫爾斯經(jīng)過苦心研究，發(fā)明了第一臺實用的有線電報機，使摒棄古老信息傳遞方式的曙光初現(xiàn)。莫爾斯1791-1872新知講解四、信息革命與人類文明

1862年，偉大的物理學家麥克斯韋通過理論預言電磁波的存在。20多年后，德國物理學家赫茲用實驗證實了麥克斯韋的預言，并揭示了電磁波時代的序幕。從那時起的幾十年，無線電報、電話、無線電廣播、電視、雷達等紛至沓來。這些新生事物，極大地提高了信息傳遞效率，推動了人類文明的車輪滾滾向前。麥克斯韋1831-1879新知講解四、信息革命與人類文明

20世紀上半葉的兩次世界大戰(zhàn)，是人類社會的災難，但也是科技的競技場?！岸?zhàn)”期間，英國雷達裝置幫助英國軍隊有效阻值了德國法西斯空軍跨越英吉利海峽的計劃。雷達等一系列軍事信息設(shè)備的成功，進一步推進了電磁波與電子技術(shù)的迅速發(fā)展。戰(zhàn)后，半導體技術(shù)，集成電路及芯片技術(shù)的不斷進步，使個人計算機得以迅速發(fā)展和普及。英國雷達新知講解四、信息革命與人類文明如果能讓計算機聯(lián)在一起，彼此交流，那是多么美妙的事情！這個設(shè)想在40多年前被美國國防部付諸實施。后來，計算機網(wǎng)絡(luò)被用到民間。漸漸地，聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)計算機越來越多。如今，已經(jīng)有數(shù)以十億計的計算機聯(lián)入這張大“網(wǎng)”中。新知講解四、信息革命與人類文明網(wǎng)絡(luò)的功能廣泛滲入社會各個領(lǐng)域，電子商務、電子政務、遠程教育、遠程醫(yī)療和網(wǎng)絡(luò)會議等正在普及。龐大、快捷的計算機網(wǎng)絡(luò)，使世界各地的人可以實現(xiàn)即時可視通話，人類就像生活在同一個“地球村”中。網(wǎng)絡(luò)也深深地改變著我們的思維方式、學習方式、工作方式、交流方式和生活方式。新知講解四、信息革命與人類文明今天，我們用電纜中的電流、空中的無線電波和光纜中的光波傳遞著信息，使天涯近咫尺，使須臾便可知曉天下，使萬卷收納掌中?????還會有怎樣的奇跡值得期待？不知道，因為信息技術(shù)革命仍在繼續(xù)。然而毋庸置疑，信息技術(shù)是瑰麗的現(xiàn)代人類文明的支柱之一。新知講解四、信息革命與人類文明今天，我們用電纜中的電流、空中的無線電波和光纜中的光波傳遞著信息，使天涯近咫尺，使須臾便可知曉天下，使萬卷收納掌中?????下圖是2021年12月9日進行“太空授課”。新知講解四、信息革命與人類文明中國北斗完成獨立組網(wǎng)，天河空間站的建設(shè)取得不菲的成績，還有祝融號登陸火星已超過100天，未來中國的6G衛(wèi)星通信技術(shù)也會取得更大的進展。截至2021年8月31日，我國已經(jīng)建成99.3萬個5G基站，全國所有地市級都實現(xiàn)了覆蓋。隨著5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，6G也已經(jīng)展開部署。8月份，我國在4小時內(nèi)連續(xù)發(fā)射3顆衛(wèi)星，使中國6G進一步引領(lǐng)全球。課堂練習1.下列說法不正確的是（）A.現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了地球的每一個角落B.現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)包括衛(wèi)星、光纜、移動通信方式C.衛(wèi)星作為中繼站，接收、處理、發(fā)射給地面站或另一顆衛(wèi)星D.激光不屬于電磁波D課堂練習2.下列說法正確的是（）A.光從光纖一端入射后，在光纖內(nèi)壁反復折射傳遞信息B.在光纖傳遞整個過程中光能損失非常少C.激光總是沿直線傳播的D.激光是華人高錕發(fā)明的B課堂練習3.下列關(guān)于移動通信說法錯誤是（）A.手機只能接收無線電波B.基站是固定的接收、處理、發(fā)送的無線電臺C.移動交換中心將信息分揀、處理、傳遞D.移動臺、基站、移動交換中心良好銜接、相互配合，我們才可以用手機通話、上網(wǎng)A課堂練習4.下列說法正確的是（）A.物質(zhì)、能量和信息是人類生存發(fā)展的支柱B.1835年英國莫斯發(fā)明了第一臺有線電報機C.英國的貝爾實驗室推出的“蜂窩系統(tǒng)”理論D.德國物理學家赫茲預測電磁波的存在A課堂練習5.2021年12月9日，神州十三號宇航員“太空授課”，其信號傳遞主要是（）A.衛(wèi)星通信B.移動通信C.光纜通信D.電磁波D課堂總結(jié)一、衛(wèi)星通信：衛(wèi)星作為中繼站，將接收到的電磁波進行處理，并發(fā)送給另一個或幾個地面站，或轉(zhuǎn)發(fā)給另一顆衛(wèi)星。二、光纜通信：光從光纖的一端入射后，在光纖的內(nèi)壁上反復反射，直至在另一端出射，整個過程光能損失少。光纖具有傳輸距離長，高抗干擾等特性。三、移動通信：由移動臺、基站