北师大版九年级物理全一册 第三节 现代通信技术及其发展前景（表格式教案设计）

第三节现代通信技术及其发展前景（教学设计）

年级九年级学科物理教师

课题第三节现代通信技术及其发展前景

理解移动通信、网络通信、光纤通信、卫星中继通信的基本原理及技术特

物理观念

点

科学思维通过对比不同通信技术的异同，培养分析、归纳和推理能力

教学目标

科学探究结合生活实例，探究现代通信技术的应用场景及发展趋势

科学态度认识通信技术对社会发展的重要性，关注前沿通信技术（如5G、量子通信）

与责任的发展，树立科技报国的意识

本节《现代通信技术及其发展前景》是北师大版九年级全一册第十五章的重要内容，承

接前序电磁波相关知识，遵循“原理一特点一应用一前景”的逻辑线索展开。首先通过古

今通信方式的对比引入中题，依次讲解移动通信、网络通信、光纤通信、卫星中继通信的核

教材分析心原理与技术特点；再通过实例分析和对比，帮助学生理解不同通信技术的适用场景与优势

差异；最后拓展通信技术的发展前景，介绍5G、北斗系统、量子保密通信等前沿技术，实现

理论知识与实际应用、前沿科技的衔接，是培养学生物理观念、科学思维和科技素养的关键

章节。

九年级学生已基握电磁波的基本性质和传播特点，对手机、互联网、电视等现代通信设

备有丰富的生活体验，但对移动通信中基地台与交换中心的协作、卫星中继通信的中继原理

学情分析等抽象过程理解难度较大。学生具备基础的对比分析和归纳能力，但对不同通信技术的适用

场景及技术优势差异缺乏系统认知，需要通过情境演示、示意图解析和实例探究，帮助突破

概念理解和过程认知的难点。

各类现代通信技术（移动通信、网络通信、光纤通信、卫星中继通信）的工作原理与特

教学重点

点；现代通信技术的发展前景及对社会的影响

移动通信中基地台、交换中心的协作原理：日星中继通信的中继原理：

教学难点

理解不同通信技术的适用场景及技术优势的差异

手机、对讲机、路由器、光纤实物模型、卫星通信示意图、各类通信技术工作原理动画、

教学准备

调幅调频信号对比演示器、通信技术相关练习题课件

教学过程

展示飞鸽传书、驿站送信、烽火传信等古代通信方式的图片，再播放现代手机通话、互联网视频、卫

星通信的实景视频。

【提问】从占代的飞鸽传书到现代的卫星通话，信息传递方式发生了翻天覆地的变化。现代通信技术

是如何实现远距离、高效、稳定的信息传递的？不同的通信方式背后又隐藏着怎样的物理原理？带着这些

问题，我们今天来探究现代通信技术及其发展前景。

【设计意图】通过古今通信方式的强烈对比，引发学生认知冲突，激发探究兴趣，自然引入本节课核

心内容。

学习新课一、移动通信

【核心概念讲解】

1.传统电话座机：必须通过电话线连接电信局交换机，依靠导线中的音频电流传送话音，仅能在固定地

点使用。

2.电话交换机作用：通过人工或程序控制方式，实现多用户之间的线路切换，提高线路使用效率。

3.手机通信原理：手机通过电磁波传递信息，兼具发射机和接收机双重身份，但发射功率小、无交换

能力，需依靠基地台和交换中心转接，可在信号覆盖范围内任意使用。

4.移动通信工作过程：

①手机I发射信号，被最近的基地台I接收；

②基地台I通过光缆将信号传到交换中心；

③交换中心寻找通话对象手机2,通过光缆将信号传到离手机2最近的基地台2；

④基地台2将信号传给手机2。

【实例演示】播放手机通话时基地台与交换中心协作的动画，展示对讲机、车载小型电台等常见移动

通信设备。

【典例1】华为觎麟“9000S5G”芯片惊艳全球，使用该芯片的手机可以实现卫星通话，卫星与手机之间

的信息传递依靠（）

A.空气B.电磁波C.超声波D.次声波

【答案】B

【详解】空气是声音传播的介质之一，但不是卫星与手机之间信息传递的方式。超声波和次声波都属

于声波，声波的传播需要介质，不能在真空中传播。手机实现卫星通话说明信号需要在真空中传播，而电

磁波可以在真空中传播。故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

【典例2】某国产品牌手机具有北斗卫星消息的收发功能，如图所示，在身处荒漠无人区等无地面网络

信号覆盖环境下，该手机可通过畅连APP将文字和位置信息向外发出，信息是通过______（选填“超声波’…次

声波”或“电磁波”）传递的，手机收到信息会发“响铃”，铃声是由于发声物体产生的。

【答案】电磁波振动

【详解.】卫星通信是利用电磁波来传递信息的，所以手机通过畅连APP发信息是通过电磁波传递。

⑵声音是由物体振动产生的，铃声是发声物体振动产生。

学习新课二、网络通信

【核心概念讲解】

1.计算机网络定义：将许多独立工作的计算机通过硬件和软件连接起来，实现信息传递的系统，是计算

机技术和通信技术结合的产物，是国家信息化水平的重要标志。

2.计算机网络层次（按覆盖范围分类）：

①个域网：连接近距离个人数字设备，如蓝牙连接手机和电脑；

②局域网：传输范闱较近（如学校、办公楼），通过交换机和服务器连接；

③城域网：覆盖一个城市或地区的高速网络；

④广域网：覆盖多个城市、国家甚至全球，互联网是典型的广域网。

【示意图解析】展示广域网组成拓扑图，讲解服务器、路由器、交换机等设备的作用，演示计算机之

间通过网络传递信息的过程。

3.常见网络通信方式：电子邮件、QQ、微信、微博、MSN、YY语音等。

【核心概念讲解】

1.基础原理：光是电磁波，可见光波长仅几百纳米，比无线电波短，被调制的光可携带更多信息，激光

器的诞生实现了这一设想。

2.激光特点：颜色纯、方向高度集中、强度大（注意不能直射眼睛）。

3.光导纤维（光纤）：由专门材料制造的纤维，激光在其中传播，可避免干扰和能量损失，具有绝缘

体特性，传输高频光，不怕雷电和高压、抗干扰能力强。

4.光缆与应用：若干光纤集成束，外包保护层形成光缆，多铺设在地下管道中，适用于远距离通信，

可应用于长途电话、有线电视、电视会议、互联网等领域。

5.传播过程：携带信息的光从光纤一端入射后，在光纤内壁上反复反射，直至从另一端出射.

【实物演示】展示光纤实物模型和光在光纤中传播的实验装置，观察光的反射传播现象。

【典例3】2024年茂县羌历年无人机表演活动中，空中无人机群组成“天下九寨沟，大美阿坝州”字样,

如图所示。表演时，给无人机传递信息利用的是（）

A.电磁波B.光纤C.次声波D.超声波

【答案】A

【详解】电磁波传播范围广，传播速度快，无人机在空中接收和传递信息是利用电磁波；光纤需要有

线连接不适用；次声波、超声波难以在空气中远距离有效传递无人机表演所需的复杂信息，故A符合题意,

BCD不符合题意。

故选Ao

【典例4】携带信息的光从光纤的一端入射后，在光纤的内壁上反复____,直至从另一端出射。光纤

具有、等特性，光缆通信能量损耗非常小。

【答案】反射传输距离长高抗干扰

【详解•】［1］携带信息的光从光纤的一端入射后，在光纤的内壁上反复反射，直至从另一端出射。这是

因为光纤的内壁具有特殊的光学特性，能让光发生全反射，从而使光可以沿着光纤传输。

[2]⑶光纤通信具有诸多优良特性，其中传输距离长是因为光纤对光信号的损耗小，能让光信号在长距

离传输后仍保持较强的信号强度；高抗干扰是由于光信号在光纤内部传输，不易受到外界电磁干扰等因素

的影响，所以光缆通信能量损耗非常小，适用于长距离、高质量的信息传输场景。

学习新课四：卫星中继通信

【核心概念讲解】

【.通信P・星特点：需与地球保持相对静止，发射到赤道上空36000km、与赤道平面共面的圆形轨道（地

球静止轨道），绕地球一周时间与地球自转一周时间相等、方向相同。

2.中继原理：用三颗地球同步卫星可实现全球通信，类似接力赛跑，过程为：①地面A点向卫星1发

送微波；②卫星1放大后向B点发送并向卫星2转发；③卫星2放大后向C点发送，实现远距离通信。

3.我国成就：1984年4月8日成功发射第•颗地球静止轨道试验通信卫星“东方红二号"；2018年

5月21口发射“鹊桥”中继星，解决地面与月球背面嫦娥四号探测器的通信问题，2019年1月3口实

现人类首次月球背面着陆、首次月背与地球通信。

【动画演示】播放卫星中继通信工作过程动画和嫦娥四号月背通信实景视频，讲解卫星中继的关键技

术。

学习新课五:通信技术的发展前景

【核心内容讲解】

1.信息化时代基础：我国建成以光缆为主体的主干通信网，计算机和智能手机普及，卫星电视覆盖全国。

2.关键技术发展：4G、5G移动通信技术普及，提升数据传输效率和速度；物联网、人工智能兴起，

推动社会数字化演进。

3.前沿技术应用：

①北斗卫星导航系统：我国自主研制、独立运行，全球全天候、全天时提供高精度定位、导航、授时

服务，应用于国家安全、交通运输、农林渔业等多个领域：

②量子保密通信：我国走在世界前列，“墨子号”量子科学实验卫星实现数百万米星地双向量子通信，

具备洲际量子保密通信技术。

【拓展阅读】展示我国通信技术发展成就图片，介绍“墨子号”卫星和北斗系统的最新应用成果。

【典例5】关于卫星通信，下列说法正确的是（）

A.要完成全球卫星通信至少需要4颗地球同步卫星

B.通信卫星只能用来传递声音信号

C.卫星通信就是利用卫星来向地面发射电磁波

D.通信卫星既能传递声音信号，又能传递图像信号

【答案】D

【详解】A.在地球周围均欠放置3颗地球同步卫星，就可实现全球通信，并非至少需要4颗，故A

错误；

B.通信卫星能传递的信号类型丰富，不只是声音信号，像图像信号等也能传递，故B错误；

C.卫星通信的原理是地面站发射电磁波，通信卫星作为中继站进行转发，而不是卫星向地面发射电磁

波,故C错误；

D.通信卫星可以传递声音信号，也能够传递图像信号等多种信号，故D正确。

故选D。

【典例6】2025年1月7日，我国在西昌干星发射中心使用“长征二号乙”运载火箭，成功将“实践一十

五号''卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。下列说法中正确的是()

A.火箭的燃料需要具有较小的热值

B.卫星随火箭加速上升时，机械能一直不变

C.火箭加速上升时，将动能转化为重力势能

D.在轨运行的卫星是通过电磁波与地面联系的

【答案】D

【详解】A.火箭的燃料需要具有较大的热值，在同样情况下，可以释放更多的热量，故A错误；

B.卫星随火箭加速上升时，速度增大，则动能增大，高度增加，则重力势能变大，所以机械能变大，

故B错误；

C.火箭加速上升时，速度增大，则动能增大，高度增加，则重力势能变大，并不是动能转化为重力势

能，故C错误；

D.电磁波可以在真空中传播，在轨运行的卫星是通过电磁波与地面联系的，故D正确。

故选D。

【典例7］我国在西昌卫星发射中心使用“长征三号乙”运载火箭，成功把“实践二十五号“卫星发射升空。

(1)卫星与地面指挥中心是通过______进行联系的。

(2)发射火箭时，火箭向下喷出高温、高压燃气而升空，该现象可以说明物体间力的作用是_______的。

(3)发射火箭时，发射塔架下巨大的水池上方会升起大量“白雾”，“白雾”是水蒸气_______(填物态变化

名称）形成的。

（4）火箭工作时，依次开启助推一级发动机、二级发动机和三级发动机，这些发动机均依靠电子点火器

点火，这些电子点火器一定是_______（选填“串联”或“并联”）的。

【答案】（1）电磁波;（2）相互：（3）液化；（4）并联

【详解】（1）由于电磁波可以在真空中传播，电磁波传播速度快，传播范围广，所以卫星通信利用电

磁波传递信息。

（2）发射火箭时，火箭向下喷出高温、高压燃气，由于力的作用是相互的，燃气对火箭产生向上的反

作用力，推动火箭升空。

（3）高温燃气使水池中的水汽化形成水蒸气，水蒸气上升，遇到冷空气后，液化成小水滴，形成“白

雾”。

（4）火箭工作时，依次开启助推一级发动机、二级发动机和三级发动机，则各级点火器在工作时，能

独立工作，互不影响，所以是并联连接.

1.新素材北京时间2024年11月16日2时32分，天舟八号成功对接于空间站天和核心舱后向端口。

交会对接完成后，天舟八号将转入组合体飞行段。信息从空间站传回地球，利用的是（）

A.电磁波B.光导纤维C.超声波D.次声波

【答案】A

【详解】电磁波可以在真空中传播，且可以传递信息。空间站利用电磁波将信息从空间站传回地

课

堂球，故A符合题意，BCD不符合题意。

练故选A。

习

2.如图所示是我国自主研制的隐身战斗机歼-35A,其与地面通信是利用（）

■

A.电磁波B.超声波

C.次声波D.光导纤维

【答案】A

【详解「‘隐形战机”可以有效避开雷达的探测，主要是它表面有一种特殊材料，能够增强对电磁波

的吸收.减弱电磁波反射回雷达,从而有效避开敌方的侦测,飞机与地面指挥中心联系也是通过电磁

波来实现的，故A符合题意，BCD不符合题意。

故选Ao

3.关于2025年春晚中用到的无线麦克风，下列说法不正确的是（）

A.将声音信号转换为电信号

B.通过电磁波传输信号

C.传输频率属于可见光波段

D.接收器将电信号还原为声音信号

【答案】C

【详解】A.无线麦克风工作时，能将声音信号转换为电信号，故A正确，不符合题意。

B.无线麦克风是通过电磁波来传输信号的，这样能实现无线传输，故B正确，不符合题意。

C.无线麦克风传输频率属于无线电波频段，而非可见光波段，可见光人眼可直接看到，与无线麦

克风信号传输无关，故C错误，符合题意。

D.接收器接收到电信号后，会将其还原为声音信号，从而实现声音的播放，故D正确，不符合

题意。

故选C。

4.2025年5月29日，长征三号乙运载火箭托举天问二号探测器直冲霄汉，地面控制中心通过—

波与探测器传递信息，这种波在真空中的传播速度是m/s,探测器在随火筋加速升空过程中，

机械能，以地面为参照物，探测器是的。

【答案】中磁3x108增大运动

【详解】［1］地面控制中心通过电磁波与探测滞传递信息。因为电磁波可以在真空中传播，且能携

带信息，适合用于深空探测器与地面的通信。

s

［2］电磁波在真空中的传播速度是3xl0m/so

13］探测器在随火箭加速升空过程中，机械能增大。因为探测器速度增大，动能增大，高度升高，

重力势能增大，而机械能等于动能与重力势能之和，所以机械