高中物理 第6章 電磁波與信息時代 第2節(jié) 走進信息時代教師用書 魯科版選修1-1
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第2節(jié) 走進信息時代 課 標(biāo) 解 讀 重 點 難 點 1.了解人類通信的歷程． 2.知道四種常見的通信方式的基本特征，了解它們各自的用途． 3.了解互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，體會它對人們生產(chǎn)生活方式產(chǎn)生的巨大影響．同時關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)的負面影響. 1.衛(wèi)星通信、互聯(lián)網(wǎng)．(重點) 2.幾種通信方式的理解．(難點) 人類“通信”的歷程 1.基本知識 (1)古代，信息傳遞：烽火狼煙，擊鼓鳴金，飛鴿傳書．(寫出三種) (2)電磁波信息傳播的主要形式為：①電磁波空間傳播；②人造地球衛(wèi)星；③光纖通訊．信息傳播速度接近光速，傳播方式得以廣泛應(yīng)用． 2．思考判斷 (1)電報是1837所莫爾斯發(fā)明的．(√) (2)電話是1876年愛迪生發(fā)明的．() 信息高速公路及互聯(lián)網(wǎng) 1.基本知識 (1)微波通信：優(yōu)點是通信容量大、傳輸穩(wěn)定、抗災(zāi)能力強；缺點是只能采用空間波傳播，必須用中繼站的方法增加通信距離． (2)衛(wèi)星通信：優(yōu)點是覆蓋面大、通信距離長，不受地理環(huán)境限制．主要分為國際衛(wèi)星通信、區(qū)域衛(wèi)星通信、國內(nèi)衛(wèi)星通信． (3)光纖通信：優(yōu)點是頻帶寬、容量大、中繼距離長、抗干擾性好、保密性強等．它是人類信息傳輸史上一次大的革命． (4)移動通信：指移動體之間或移動體與固定體之間的通訊，目前進入公用電話網(wǎng)的移動通信主要有蜂窩移動電話、無線尋呼、無繩電話3種． (5)因特網(wǎng)是連接千百萬臺用于商店、學(xué)校及研究機構(gòu)的計算機的全球性網(wǎng)絡(luò)． 因特網(wǎng)和其他小網(wǎng)絡(luò)連接在一起被稱為信息高速公路． (6)負面影響 ①信息數(shù)量超過了信息所能處理或應(yīng)用的水平． ②過時、有害信息泛濫成災(zāi)． ③網(wǎng)絡(luò)信息的安全性下降，知識產(chǎn)權(quán)的保護十分困難． 2．思考判斷 (1)GPS是利用3顆衛(wèi)星組成的全球定位、導(dǎo)航及授時系統(tǒng)．() (2)微波中繼站類似于接力賽跑，將信息越傳越遠．(√) 3．探究交流 你知道世界上有哪些衛(wèi)星定位系統(tǒng)嗎？ 【提示】 目前有美國的GPS，俄羅斯的“格洛納斯”系統(tǒng)，中國和歐洲合作研制的“伽利略”系統(tǒng)，我國自主研制開發(fā)的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)． 對通信方式的理解 【問題導(dǎo)思】 1．微波通信要靠什么來實現(xiàn)遠距離傳輸？ 【提示】 中繼站． 2．光纖通信的原理是什么？ 【提示】 使用激光技術(shù)和全反射技術(shù)． 1．微波通信 由于微波傳播只能采用空間波的傳播方式，因此靠中繼站接力來實現(xiàn)微波信號遠距離傳輸． (1)中繼站的功能：接收前站傳來的信號，加上能量經(jīng)放大后向下一站發(fā)射． (2)微波通信的特點：通信容量大、傳輸穩(wěn)定、抗災(zāi)能力強等． (3)數(shù)字微波通信的特點：噪聲小、頻帶寬、上下話路方便、更加經(jīng)濟可靠． 2．衛(wèi)星通信 通信衛(wèi)星系統(tǒng)由衛(wèi)星和衛(wèi)星通信地球站組成，同步衛(wèi)星在地球赤道上空36 000 km，相對地面靜止． (1)衛(wèi)星作為中繼站，將地面?zhèn)鱽淼奈⒉ㄐ盘柗糯蠛笤侔l(fā)射回地球．理論上只需三顆等距離同步衛(wèi)星就可實現(xiàn)全球覆蓋． (2)衛(wèi)星通信的特點：覆蓋面大、通信距離長、不受地理環(huán)境限制、投資少、見效快等． (3)GPS是利用6個軌道上24顆衛(wèi)星組成的全球定位、導(dǎo)航及授時系統(tǒng)． 3．光纖通信 把信號加在激光上在光導(dǎo)纖維中傳輸． (1)光纖通信的原理：采用可高速調(diào)制的激光光源，利用被調(diào)制的激光在用高純度的石英玻璃制成的細如發(fā)絲的光纖材料內(nèi)不斷發(fā)生全反射，將信號傳向終端． (2)光纖通信的特點：頻帶寬、容量大、中繼距離長、抗干擾性好、保密性強、成本低、傳輸質(zhì)量高等． 4．移動通信 移動通信是指在移動體之間或移動體與固定體之間的通信． (1)移動電話機既是一個電磁波發(fā)射器，又是一個電磁波接收器，可以撥打電話，也能夠接聽電話． (2)基站：幫助移動電話機轉(zhuǎn)接信號的功率較大的固定的無線電臺叫基站，基站與電話交換機相連，移動電話與其他用戶通話時要通過基站． 移動通信的基地臺是按蜂窩結(jié)構(gòu)布局的，這種布局可以增加電磁波覆蓋的有效面積，避免基地臺的重復(fù)建設(shè)，因而移動電話也稱為“蜂窩移動電話”． (3)使用移動電話要講究場合，注意安全，防止電磁輻射．上課、考試、乘坐飛機、進入加油站不要使用移動電話． 關(guān)于同步衛(wèi)星，以下說法中正確的是( ) A．同步衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動周期和地球的自轉(zhuǎn)周期相同 B．同步衛(wèi)星和月球一樣每天繞地球一周 C．同步衛(wèi)星固定在空中一直不動 D．同步通信衛(wèi)星作為傳播微波的中繼站，地球上只要有兩顆就能覆蓋全世界 【審題指導(dǎo)】 根據(jù)同步衛(wèi)星的特點進行分析． 【解析】 所謂地球同步衛(wèi)星，即指衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同，與地球同步轉(zhuǎn)動，且在赤道上空的某地，站在地球上觀看(以地球本身為參照物)它在空中的位置是固定不動的，所以它可以代替微波中繼站來進行電磁波的中轉(zhuǎn)作用．全世界只要有三顆這樣的衛(wèi)星(當(dāng)然位置要選定好)就可以滿足全世界的需求，正確答案只有選項A. 【答案】 A 下列各種通信方式不屬于現(xiàn)代通信的是( ) A．衛(wèi)星通信 B．互聯(lián)網(wǎng)(有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)) C．戰(zhàn)場上的八百里加急 D．光纖通信 【解析】 由于衛(wèi)星通信、互聯(lián)網(wǎng)、光纖通信是二十世紀(jì)末逐漸發(fā)展起來的用電磁波傳輸信息的通信方式，屬于現(xiàn)代通信，而戰(zhàn)場上的八百里加急是一種古代通信方式． 【答案】 C 【備課資源】(教師用書獨具) 電磁輻射對人體傷害知多少 電磁輻射危害人體的機理主要是熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和積累效應(yīng)等. 1．熱效應(yīng)：人體內(nèi)70%以上是水，水分子受到電磁波輻射后相互摩擦，引起機體升溫，從而影響到身體其他器官的正常工作． 2．非熱效應(yīng)：人體的器官和組織都存在微弱的電磁場，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁波的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場就遭到破壞，人體正常循環(huán)機能會遭受破壞． 3．累積效應(yīng)：熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于人體后，對人體的傷害尚未來得及自我修復(fù)之前再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會發(fā)生累積，久之會成為永久性病態(tài)或危及生命．對于長期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會誘發(fā)想不到的病變，應(yīng)引起警惕！ 各國科學(xué)家經(jīng)過長期研究證明：長期接受電磁輻射會造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽力下降、血壓異常、皮膚產(chǎn)生斑痘、粗糙，甚至導(dǎo)致各類癌癥等；男女生殖能力下降、婦女易患月經(jīng)紊亂、流產(chǎn)、畸胎等癥． 隨著人們生活水平的日益提高，電視、電腦、微波爐、電熱毯、電冰箱等家用電器越來越普及，電磁波輻射對人體的傷害越來越嚴(yán)重．但由于電磁波看不見，摸不著，感覺不到，且其傷害是緩慢、隱性的，所以尚未引起人們的廣泛注意．家用電器盡量勿擺放于臥室，也不宜集中擺放或同時使用． 看電視勿持續(xù)超過3小時，并與屏幕保持3米以上的距離；關(guān)機后立即遠離電視機，并開窗通風(fēng)換氣，用洗面奶或香皂等洗臉． 用手機通話時間不宜超過3分鐘，通話次數(shù)不宜多．盡量在接通1～2秒鐘之后再移至面部通話，這樣可減少手機電磁波對人體的輻射危害． 具有防電磁波輻射危害的食物有：綠茶、海帶、海藻、裙菜、卵磷脂、豬血、牛奶、甲魚、蟹等動物性優(yōu)質(zhì)蛋白等. 1．下列傳播信息的方式中，傳遞信息最快的是( ) A．利用古代的驛站的形式傳播 B．利用發(fā)電報的形式傳遞信息 C．利用打電話的形式傳播 D．飛鴿傳書 【解析】 選項A、D是古代傳遞信息的方式，信息量少且傳遞慢；發(fā)電報還要解碼；而電話卻是可以直接通話的，故打電話最快． 【答案】 C 2．比較下列各類傳遞信息的方法，在相同時間內(nèi)能傳遞信息最多的是( ) A．電話 B．電報 C．書信 D．可視電話 【解析】 電話只傳遞聲音，電報、書信只傳遞文字，可視電話聲音、文字、圖像均可傳送，所以可視電話傳遞信息最多． 【答案】 D 3．如圖621所示是地球上的人利用衛(wèi)星進行通訊的示意圖，結(jié)合示意圖簡要說明衛(wèi)星通信的原理． 圖621 【解析】 通信客戶將信號發(fā)至地方站1，從地方站1發(fā)出無線電信號，這個微弱的信號被衛(wèi)星天線接收后，首先在通信轉(zhuǎn)發(fā)器中放大、變頻，最后再由通信衛(wèi)星天線把放大后的無線電波發(fā)向地方站2，地方站2再將信號發(fā)到通信客戶． 【答案】 見解析 學(xué)業(yè)達標(biāo)測評(十八) (建議用時：45分鐘) 1．發(fā)明電話的是( ) A．莫爾斯 B．愛迪生 C．赫茲 D．貝爾 【解析】 由人類“通訊”歷程史可知，貝爾發(fā)明了電話，故D正確． 【答案】 D 2．光纖通信具有的優(yōu)點是( ) A．頻帶寬，容量大 B．中繼距離長 C．抗干擾性好，保密性強 D．傳輸質(zhì)量高，成本也高 【解析】 光纖通信由于具有頻帶寬、容量大、中繼距離長、抗干擾性好，保密性強、成本低、傳輸質(zhì)量高等許多優(yōu)點，成為當(dāng)今世界最有發(fā)展前途的通信技術(shù)，故A、B、C正確． 【答案】 ABC 3．大量信息的存儲和多用戶的使用，對信息安全提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，下列四項中對計算機系統(tǒng)的信息危害最大的是( ) A．內(nèi)存大小 B．計算機病毒 C．電腦的存儲速度 D．電腦的計算速度 【解析】 由于網(wǎng)絡(luò)的巨大開放性，信息安全將會受到嚴(yán)重危害，其中計算機病毒像“幽靈”一樣籠罩在廣大計算機用戶心頭，給人們造成巨大的心理壓力，極大地影響了現(xiàn)代計算機的使用效率，由此帶來的無形損失是難以估量的． 【答案】 B 4．在下列裝置中，既能發(fā)射又能接收電磁波的是( ) A．收音機 B．移動電話 C．固定電話 D．電視機 【解析】 收音機和電視機只能接收電磁波，固定電話接收和發(fā)送的是電流信號，只有移動電話可發(fā)射和接收電磁波． 【答案】 B 5．在光纖通信中，用來傳遞信息的光應(yīng)該是( ) A．普通光源發(fā)出的光 B．太陽光 C．激光 D．以上三種光 【解析】 激光具有很好的單色性和方向性，是理想的通信光源． 【答案】 C 6．關(guān)于信息高速公路，下列說法正確的是( ) A．信息高速公路是為郵車設(shè)計的專用公路 B．信息高速公路是車輛可高速通行的公路 C．信息高速公路是由光纖、衛(wèi)星與微波通信等技術(shù)與設(shè)備組成的高速信息傳輸通道 D．信息高速公路上信息傳播速度接近超音速飛機的速度 【解析】 信息高速公路是由光纖、衛(wèi)星與微波通信等技術(shù)與設(shè)備組成的高速信息傳輸通道，故A、B錯C對，信息高速公路上信息的傳播速度接近光速，故D錯． 【答案】 C 7．?dāng)?shù)字信號比模擬信號具有的優(yōu)點是( ) A．抗干擾能力強 B．容易加密 C．便于計算機處理 D．傳輸簡單 【解析】 數(shù)字信號比模擬信號具有的優(yōu)點是抗干擾能力強，容易加密和便于計算機處理． 【答案】 ABC 8．光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù)．目前，我國正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)．下列說法正確的是( ) A．光纖通信利用光作為載體來傳播信息 B．光導(dǎo)纖維傳遞光信號是利用光的衍射原理 C．光導(dǎo)纖維傳遞光信號是利用光的色散原理 D．目前廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維是一種非常細的特制玻璃絲 【解析】 光纖通信是把信號加在激光上在光導(dǎo)纖維中傳輸，廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維是一種非常細的石英玻璃絲，光導(dǎo)纖維傳遞光信號是利用光的全反射原理，故A、D正確，B、C錯誤． 【答案】 AD 9．北京廣播電臺發(fā)射“中波”段某套節(jié)目的信號、家用微波爐中的微波、VCD機中的激光(可見光)、人體透視用的X射線，都是電磁波，它們的頻率分別為f1、f2、f3、f4，由小到大排序正確的是( ) A．f1>f2>f3>f4 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