师：同学们，我们学习初中物理人教版九年级全一册第21单元——广播电视和移动通讯，以及越来越宽的信息之路。现在回顾一下之前所学内容。导线中电流的迅速变化会在空间激起电磁波，电磁波能在真空中传播。电磁波有几个要素，波峰、波谷，相邻两个波峰或波谷的距离叫波长。频率指1秒内波峰或波谷同步的次数，单位是赫兹。电磁波在真空中传播速度是2.997×10?米每秒。我们知道电磁波可传递信息，老师手里有两台对讲机，它们就能利用电磁波传递信息。现在老师把其中一台对讲机放在这里，对着它说话，看看另一台能不能听到声音。喂，您好！（另一台对讲机传出声音）我们听到声音了。那如果老师把对讲机拿到500米以外，对着这部对讲机说话，另一台还能不能听到声音呢？对讲机又是如何实现远距离通话的呢？大家结合之前学的知识想一想。
生：（思考、讨论）
师：有的同学想到了，对讲机里有话筒和听筒。对着对讲机说话时，话筒将声音转化为音频电信号，再利用电磁波把音频电信号传播出去，另一部对讲机接收到音频电信号，通过听筒再将其转化为声音。我们来认识一下音频电信号，它的频率从几十赫兹到几万赫兹，和声音类似。通信理论表明，电磁波频率低于10万赫兹时，会被地表吸收，无法有效传播。如果这两部对讲机用音频电信号这种低频电磁波传播，就不能有效传输出去。那对讲机到底如何实现远距离通话呢？我们来看个视频，看看能否得到启发。
（播放古代飞鸽传书视频）
师：以古代飞鸽传书为例，我们要先写信，再把信绑在信鸽上，然后放飞信鸽飞向目的地，在接收地从信鸽上取下信，最后读信。这个过程中信鸽是传递信息的媒介。回到刚才的问题，低频电磁波不能远距离传输，就像缺少传递信息的“信使”。通信理论还告诉我们，电磁波频率高于10万赫兹时，可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，具备远距离传输能力。我们把这种高频电磁波称为射频。能不能把高频电磁波作为传递信息的“信使”呢？这两部对讲机要实现远距离通话，用的就是高频电磁波。无线电广播信号的发射和接收过程与此类似。麦克风将声信号转化为电信号，就像写信；载波发生器发出高频电磁波，如同传递信息的信鸽；调制和放大器中的调制电路把音频电信号加载到高频电流上，好似把信绑在信鸽上；最后利用天线将电磁波发射到空中，就像放飞信鸽，这是无线电广播信号的发射过程。那它又是如何接收的呢？天线接收各种各样的电磁波，就像一张大网把各种“信鸽”都网起来。这里还有个选台过程，调谐器选择需要的电台载波信号，比如以安徽音乐广播的高频信号为例，它发出频率为89.5兆赫兹的高频电磁波，我们通过收音机选台选到89.5兆赫，就能选择需要的电台载波信号。接着通过解调电路将音频电信号从载波信号中复原出来，就像从信鸽上取下信。最后扬声器把音频电信号转化为声音。类似地，电视的发射与接收也用到电磁波，电视利用电磁波传递图像和声音信号。
我们来解释一下图像和视频的关系。关于视频处理，人类视觉的时间敏感度和分辨率因视觉刺激类型和特征而异，且个体之间也不同。人类视觉系统每秒可处理10 - 12个图像并单独感知，速率更高时就被视为运动。简单说，一秒内出现10 - 12个以上图像，人类看到的就不是单个画面，而是动画。电视标准是每秒放映25帧，即每秒放映25幅画面以达到动画效果。我们生活中用手机拍摄视频也类似，这是拍摄视频的设置界面，视频帧率写着60FPS，意味着手机一秒捕捉60幅画面。由此我们了解了图像和视频的关系，图像电信号频率在几十赫兹到几百万赫兹之间。我们看看图像信号的工作过程，摄像机拍摄时将图像转化为图像电信号，话筒收集声音转化为音频电信号，发射机把音频电信号和图像电信号加载到高频电流上，最后天线将高频电信号发射到空中。电视机又是如何接收的呢？天线接收音频电信号和图像电信号，通过接收机里的解调电路，从高频电流中复原出图像电信号和音频电信号，再利用显示器将图像电信号转化为图像，扬声器将音频电信号转化为声音，这就是电视接收和工作的过程。在生活中，利用电磁波传递信息更广泛的是手机，那手机是如何实现通信的呢？我们看看手机通信的基本原理。
当在手机上讲话时，手机麦克风拾取声音，通过MIC传感器和IC将声音转化为数字信号，数字信号以多个0和1的形式表示声音。手机内部天线接收这些0和1，并以电磁波形式传输出去。电磁波通过改变幅度、频率、相位等波浪特征传输0和1，比如以频率特征为例，低频和高频分别代表0和1的传输。若能把这些电磁波传输到朋友手机里，就能建立通话。但电磁波无法长距离传输，因为受实物障碍、电气设备等环境因素影响，传输中信号会不断衰减。实际上，即便没有这些因素，因地球是球形结构，电磁波能量也不会永远持续。为解决这些问题，人们发明手机信号塔，并采用蜂窝技术。
在蜂窝技术中，地理区域被分为六边形单元格小区，每个小区都有自己的信号塔和频数。通常这些信号塔通过电线，更具体说是光缆连接，这些光缆铺设在地下或海里，提供国家或国际连接。手机产生的电磁波被所在小区信号塔接收，转化为高频光脉冲，传送到信号塔底部的基础收发器进行进一步信号处理，处理后信号继续传输到目的地信号塔。目的地信号塔接收信号脉冲后，以电磁波形式向外辐射，朋友手机收到信号，经过反向处理，声音就能被朋友听到。由此可见，移动通话并非完全无线，也使用了有线载体。
通过视频我们了解了手机通话原理，当今通信处于5G时代，5G正在逐渐普及。我们通过视频了解一下什么是5G通信，5G将带来什么改变。5G采用大规模天线、超密集组网、新型多址技术、多屏补接入及新型网络架构等关键技术，实现了超高速率、超低时延、超高密度三大特点。根据规划，5G下行峰值处理未来可达每秒20G比特，是4G的20倍，下载一部4K高清电影不到2秒钟。如果说3G是汽车速度，4G是飞机速度，那5G就是火箭速度。5G时延未来将低至一毫秒，是4G的1%，3G的1/200。人类最快眨眼速度是200毫秒，也就是说眨眼间，5G已能传输100次。比作百米赛跑，发令枪一响，4G刚起步，5G已跑了100个来回，能让观看视频不再卡顿，玩游戏快人一步，更让自动驾驶、远程机器人操控、虚拟现实交互等对响应速度要求极高的应用成为可能。5G可支持超高密度物联网终端连接，每平方公里连接的物联网终端数量将达到100万，超过4G的10倍。身边的汽车、自行车、冰箱、空调、电饭锅，到水表、煤气表，甚至桌椅、花瓶等未来都能轻松联网，尽在掌握。如果说4G解决了人与人的连接，创造移动互联网时代，5G不仅提升人与人的连接速度，还解决人与物、物与物的连接，与各行各业深度融合，实现智能汽车、数字家庭等，带来前所未有的产业合力，开启万物互联新时代，改变社会。中国移动5G也用电磁波传递信息，理论表明，作为载体的电磁波频率越高，相同时间内传递的信息越多。之前学的调频广播、电视、手机通讯用的都是电磁波中的微波。什么是微波呢？我们来了解一下。微波信号波长在10米到1毫米之间，频率在30兆赫兹到3×10?兆赫兹之间。微波频率很高，几乎沿直线传播，在地球上不发生衍射。那如何实现远距离通信呢？可以每隔50千米建一个微波中继通信站，实现微波通信的接收和放大，就像接力赛一样。