資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
物理九年級大單元整體教學設計
第二十一章 《信息的傳遞》
本章內容分析
作為電磁學這部分的最后一章，學生已經有了電磁感應等知識，并且學過了聲波，這樣學生了解電磁波的知識就有了一定的基礎。以信息的傳遞作為全章的線索，內容從有線通信到無線通信，從模擬通信到數字通信，從微波通信到光纖通信，重點講述電磁波的產生和傳播，無線電廣播及電視信號的發射和接收過程，而電磁波在其他方面的應用則放在"科學世界"欄目中。
關于通信的方式，先講有線通信，再講無線通信。所以在第1節中介紹了電話。通過講述電話的工作方式，使學生理解如何用電流把信息傳遞到遠方。雖然現代電話的種類很多，但是老式電話的工作原理容易被學生理解，通過對老式電話話筒和聽筒的原理分析，讓學生了解聲信號和電信號是如何相互轉化的。然后通過圖21.1-2表現各種類型電話的聽筒和話筒的基本作用。
交換機在現代通信中起到了重大作用，而最早的交換設備就是電話交換機，所以，通過"電話剛問世的時候，一部話機要與多少部話機通話，就要有多少對電話線與外部相連。這樣太浪費材料了，而且話機太多時根本做不到與每部電話都單獨連線。
"自然引出電話交換機的問題。然后通過"想想議議""怎樣才能減少電話線的數量？"的活動讓學生體會電話交換機的工作原理。在展現電話交換機的發展歷程中，使學生了解程控電話的實際功能。
數字通信是一種既古老又現代的通信方式，數字通信在現代通信中發揮著越來越重要的作用。教科書通過“電話信號分為模擬信號和數字信號兩種”引入模擬通信和數字通信。并簡要地介紹了模擬通信和數字通信，說明了數字通信的優勢。
第2節主要介紹電磁波的產生和傳播，并根據電磁波的波長和頻率通過圖 21.2-4展示了各種電磁波及它們的作用。在我們周圍存在著各種頻率的電磁波，但由于電磁波看不見、摸不著，教科書通過演示實驗說明電磁波是如何產生和如何傳播的。并給出了電磁波頻率、波長和波速的概念。
我們的生活中已經離不開廣播和電視了，教材通過框圖的形式講述了廣播和電視的大致工作過程，并進一步介紹了微波通信、衛星通信、光纖通信、網絡通信等，為學生展示了現代通信的發展方向。
如通過第1節的"想想議議"讓學生理解電話交換機的基本原理和作用；通過"想想做做"用數字通信做小游戲，讓學生感覺到數字通信并不神秘；通過討論可否用地球的衛星﹣﹣月亮進行微波中繼通信，激發學生展開豐富的想象；使學生對衛星通信更容易理解。
為了讓學生能夠理解光纖通信，設計了光沿著彎曲的水流傳播的演示實驗，通過演示，學生知道光不但能夠沿直線傳播，也可以沿著彎曲的水流傳播，進而使學生理解光也能沿著光纖傳播。不管光纖怎樣彎曲，從它一端射入的光都會沿著它傳播，再從另一端射出，從而可以用光傳遞大量的信息。
電磁波是很抽象的，人們看不見、摸不到它。通過演示實驗"時斷時續的電流能夠產生電磁波"，讓學生感知電磁波的真實存在。電磁波的產生很復雜，只講到迅速變化的電流能產生電磁波。前面章節中講了聲波，所以用水波、聲波類比電磁波，使其形象化、更容易被學生理解。
電磁波的波長和頻率也是類比水波的波長、頻率、波速給出的。通過聲波的傳遞需要介質，引出問題﹣﹣電磁波傳遞是否需要介質。然后通過演示放在真空罩中的移動電話可以收到罩外傳給它的電磁波，說明電磁波在真空中也可以傳播。
廣播、電視和移動通信的工作過程都涉及電磁波的發射和接收。所以，把這些內容放在了同一節中。發射電磁波的目的是利用它作為傳遞信號的載體。教科書利用圖21.3-1講解無線電廣播的工作過程。這個圖勾勒出了電磁波發射和接收過程的輪廓，可以幫助學生理解全過程。
因此，以傳播信息的頻率越來越高為線索，從無線電通信、微波通信講到光纖通信，所用的頻率越來越高了，并類比交通運輸與道路的關系，形象地說，信息之路越來越寬了。現代信息社會中，我們需要交流越來越多的信息，這就需要把信息的通路"修得越來越寬。例如，微波比中波和短波的頻率更高，可以傳遞更多的信息。
我們知道，光也是一種電磁波，而且頻率很高。如果用光來通信，其容量要高出短波、微波百萬倍、千萬倍。光纖也可以像電纜一樣做成多芯的光纜。光纖通信與有線電通信相似。以電話為例，在發送端，說話的聲音通過電話機變成強弱變化的電信號，電信號進入激光發射機，經能量轉換后，輻射出相應的強弱變化的光信號。
計算機與通信的結合成為信息社會的基礎。全球信息網的建立，使人們通過一臺聯網的計算機，只要輕輕點擊鼠標，就可以做到"秀才不出門，便知天下事"。通過圖21.4-8說明了電子郵件的傳送方式。學生可以根據自己的體會說出網絡通信的更多應用。
本章課標要求
2.3.7知道波長、頻率和波速。
2.4.6知道電磁波。知道電磁波在真空中的傳播速度。了解電磁波的應用及其對人類生活和社會發展的影響。。
本章核心素養
物理觀念：
1.了解：信息傳播的發展過程，初步了解電話是怎樣把信息傳遞到遠方的；電話交換機的作用；模擬通信和數字通信的基本區別；電磁波的特點及應用；描述電磁波的物理量，以及電磁波的傳播特點；無線電廣播的大致工作過程；聲音，圖像信號的產生傳播和接收過程；微波通信的特點；衛星通信的特點：光纖通信的原理和優點；
理解：移動電話的工作原理和特點；網絡通信的組成和通信形式；
知道：電磁波，電磁波的產生和傳播；電磁波的波譜。
物理思維：通過探究過程，進一步體會科學探究方法。
科學探究：培養學生的觀察、思考、分析、討論、總結、歸納的能力。
科學態度與責任：激發學生對信息技術的興趣和好奇心，培養學生積極參與信息社會建設的意識和責任感。
單元教學目標
（一）內容目標
1、通過實驗了解物質的物理屬性，如彈性、磁性、導電性和導熱性等。
2、通過實驗認識磁場。知道地磁場。
3、通過實驗了解電流周圍存在的磁場。探究并了解通電螺線管外部磁場的方向。
4、通過實驗，了解通電導線在磁場中會受到力的作用，知道力的方向與哪些因素有關。
5、通過實驗，探究并了解導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。了解電磁感應在生產、生活中的應用。
6、知道波長、頻率和波速。
7、知道電磁波。知道電磁波在真空中的傳播速度。了解電磁波的應用及其對人類生活和社會發展的影響。
（二）學業目標
1.通過觀看視頻，能說出電話是怎樣把信息傳遞到遠方的。通過分析、討論，了解電話交換機的用處。通過小游戲、分析、討論，了解模擬通信和數字通信的基本區別。
2.通過實驗及自學，能說出波長、頻率和波速，能說出電磁波在真空中的傳播速度。
3.通過觀看視頻，能說出無線電廣播、電視的大致工作過程，能說出移動電話是怎樣工作的。通過自學，常識性能了解微波通信、衛星通信、光纖通信和網絡通信。
五、教學重點：
對知識的梳理和理清解答問題的思路，掌握解題方法，提高分析問題的能力。
六、教學難點：
數字通信和模擬通信；電波的波速、波長和頻率。
七、學情分析，教學建議：
依據課程標準、教材和學情分析，制定指向高階思維的學習目標和評價任務，設計問題鏈，以實驗為載體促進學生高階思維的形成，課后反思與作業激發學生的元認知，評價學生高階思維的達成度。
圍繞目標設計評價任務，基于評價以“問題-任務-活動”方式開展大單元情景教學，彰顯“教-學-評一致性”的核心理念，促使單元教學指向學科核心素養。
八、本章活動主題：
開心一刻——請寄胸腔
德國著名物理學家威廉·康拉德·倫琴在1895年發現了一種特殊射線，取名叫倫琴射線，就是我們常說的“X”射線，X射線能向夠不同程度地射透各種完全不透光的物質，使得X射線成為醫療診斷上一種強有力的工具，倫琴為此榮獲諾貝爾物理學獎。
不久，倫琴收到一封信，向他郵購射線。倫琴在回信中幽默的說：“目前，我手頭沒有射線的存貨，而且郵寄射線是一件相當麻煩的事情，不能奉命。這樣吧，你把胸腔給我寄來！”
聰明的同學，笑完之后，你受到哪些啟發？
九、教學過程性評價細目設計
學習任務 現代順風耳 ——電話 電磁波的海洋 廣播、電視和移動通信 越來越寬的信息之路
優秀 1.知道電話是怎樣把信息傳遞到遠方的。 2.知道電話交換機的作用。 3.熟知模擬通信和數字通信，了解它們的基本區別： 1.熟知電磁波的產生和傳播。 2.熟知波長、波率和波速。 3.熟知電磁波在真空中的傳播速度。 4.知道電磁波的應用及其對人類生活和社會發展的影響。 1.知道無線電廣播的大致工作過程. 2.知道電視的工作原理。 3.知道移動電話是怎樣工作的。 1.知道微波通信、衛星通信、光纖通信、網絡通信。 2.通過學習現代通信知識，并查閱資料，認同科技為人類生活帶來的便利，提高學科學的興趣。
良好 1.了解電話是怎樣把信息傳遞到遠方的。 2.了解電話交換機的作用。 3.知道模擬通信和數字通信，了解它們的基本區別： 1.知道電磁波的產生和傳播。 2.知道波長、波率和波速。 3.知道電磁波在真空中的傳播速度。 4.了解電磁波的應用及其對人類生活和社會發展的影響。 1.了解無線電廣播的大致工作過程. 2.大致了解電視的工作原理。 3.了解移動電話是怎樣工作的。 1.了解微波通信、衛星通信、光纖通信、網絡通信。 2.通過學習現代通信知識，了解科技為人類生活帶來的便利，提高學科學的興趣。
合格 1.初步了解電話是怎樣把信息傳遞到遠方的。 2.初步了解電話交換機的作用。 3.了解模擬通信和數字通信，了解它們的基本區別： 1.了解電磁波的產生和傳播。 2.了解波長、波率和波速。 3.了解電磁波在真空中的傳播速度。 4.初步了解電磁波的應用及其對人類生活和社會發展的影響。 1.初步了解無線電廣播的大致工作過程. 2.大致了解電視的工作原理。 3.初步了解移動電話是怎樣工作的。 1.初步了解微波通信、衛星通信、光纖通信、網絡通信。 2.初步了解科技為人類生活帶來的便利，提高學科學的興趣。
十、教學流程圖（思維導圖展現整個整體單元教學的思路及課時安排）
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第二十一章 信息的傳遞
第1節 現代順風耳——電話
第1節 現代順風耳——電話
課題
課型 新授課 √ 復習課 試卷講評課 其他課
1.教學內容分析 《現代順風耳一電話》是第二十一章“信息的傳遞”中的第一節，電話是現代家庭常見的通信工具，學生對其通信原理有一定的了解。這節課充分體現了新的課程標準“從生活走向物理，從物理走向社會”這一發展的理念。本節通過圖片對通信發展進行回顧，使學生們對現代通信的快捷和便利有一個感性的認識，同時我們采用循循善誘的方式逐步讓學生對電話的內部結構、連接電話的網絡的了解，通過舉例以及動畫讓學生熟悉模擬通信與數字通信的基本知識，為后面電磁波及移動通信奠定基礎。
2.學習者分析 初中生還仍然是以形象思維為主，變抽象的知識為形象的全員活動，就可以變難為易，深入淺出，使學生易于接受。電話是常見的通信工具，學生對電話通信有著一定的了解。學生在前面的章節已經學習了電流，所以學生對于“電流把信息傳遞到遠方”理解起來也不困難，在這個環節學生可能遇到的困難更多在于電流是如何能把信息傳遞出去，所以教學中應該突出重點理解電話機是如何利用電流把信息遞到遠方的。
3.學習目標確定 1.通過多媒體圖片以及電路圖分析，初步了解電話是怎樣把信息傳遞到遠方的。 2.通過討論與思考，引出交換機，并了解交換機的作用。 3.通過多媒體演示及舉例，了解模擬通信和數字通信的基本區別。
4.學習評價設計 學習評價自我評價表項目評價內容掌握情況很好一般不好科學知識1了解電話是怎樣把信息傳遞到遠方的。2了解電話交換機的作用。3了解模擬通信和數字通信的基本區別。學科能力通過討論和活動，說明電話交換機的作用和展示什么是數字通信，增強運用物理知識的觀念和能力。通過學生討論和活動，增強學習主動性和合作意識。科學態度激發積極探索的精神，了解技術改革對人類社會發展的作用，提高學習興趣。小組評價表評價內容得分標準成員一成員二成員 三團隊精神5分：能高效分工合作完成任務 3分：重大問題能有效溝通 1分：各自獨立，不能完成任務實施能力5分：能準確設計詳細的實驗過程和所用實驗道具。 3分：能設計出大概方框架，但不夠準確和詳細。 1分：不能設計出任何過程和方案。結果展示能力5分：小組完成任務并解答正確。 3分：小組 任務，但解答部分正確，部分錯誤。 1分：小組完成任務，但解答全部不正確。總分
5.學習活動設計
教師活動 學生活動 設計意圖/學習評價
任務一：創設情境
無情的地震會給國家和人民帶來巨大的生命財產損失。而通信系統是生命線系統的重要組成部分，在災情傳播、應急救援和社會維穩方面發揮著重要作用。 提問：地震發生初期，人們要想問候親朋好友，直接打電話可不可以？ 提示：地震發生后，所有的信號塔、基地臺都被摧毀，不僅電話不能正常使用，手機、電腦也都不能正常工作了。為了有效地抗震救災，通信公司把車載信號塔和車載衛星接收器帶到現場，才能暫時恢復通信。 那么，電話是怎樣把信息傳遞到遠方的呢？ 學生觀看地震圖文資料。 學生思考、討論，并回答。 學生認真聆聽。 學生思考。 結合地震時對通信的需求，創設課堂情境。激發學生的興趣和求知欲，問題引入本節課題。
任務二：電流把信息傳到遠方
展示電話機模型： 組織學生進行實驗：各小組觀察桌上的電話機，指出哪端是話筒，哪端是聽筒，然后用螺絲刀把話筒和聽筒拆開看一看里面的構造是怎樣的，哪個部分里面有電磁鐵。 展示話筒和聽筒的結構原理圖。提問：話筒和聽筒有不同作用，它們分別是如何工作的？ 提示：①話筒把聲信號變成電信號。當你對著話筒講話時，膜片時緊時松地壓迫碳粒，它們之間的電阻隨之發生改變，流過碳粒的電流就會相應改變。這個碳粒整體類似以前學過的滑動變阻器，于是形成了隨聲音變化的電流信號。 ②聽筒把電信號變成聲信號。聽筒內有一個電磁鐵，磁鐵上繞著線圈。磁鐵吸引一塊薄鐵膜片，傳入聽筒的電流流過線圈。由于電流的不斷變化，電磁鐵對膜片的作用也隨之變化，使膜片振動，在空氣中形成聲波。 學生觀察桌上的電話機模型。 學生進行實驗，邊操作，邊思考，得出結論：手持電話，上端是聽筒，靠近耳朵，下端是話筒，靠近嘴巴。聽筒就像以前學過的揚聲器，它里面有電磁鐵。 學生觀察“話筒和聽筒的結構原理圖”。針對問題，思考、討論。 學生認真聆聽，理解話筒和聽筒的作用及工作原理。 通過實物展示，讓學生直觀感受電話機。 通過動手實操，增加了課堂氛圍，激發了學習興趣。同時，也培養了學生的觀察思考、動手能力、小組協作能力。 組織學生分組進行合作交流，思考并形成自己的見解，成員之間針對有爭論價值的問題展開討論。培養了學生分析問題的能力。
任務三：電話交換機
展示電話機的使用。提問：電話是怎樣連接起來的？ 一部電話機的話筒應該與對方的聽筒相連接，對方的話筒與本機的聽筒相連接，這樣才能聽到對方的聲音。所以實現通話按說應該有四根導線，可實際輸出時變成了兩根線。 進一步提問：一個地區有5部電話，如果一部話機只能固定地同另一部話機接通，要使這5部話機中的任意兩部都能互相接通，要架設多少對電話線？ 繼續提問：你能否想出一個辦法，要盡量減少線路的數量，但仍能保證5部電話中的任意兩部可以相互通話？ 提示：通過電話交換機讓眾多的線路變得簡單些。 那么，電話交換機是怎樣連接的？ （1）一個地區的電話都接到同一臺交換機上，每部電話都編上號碼。使用時，交換機把需要通話的兩部電話接通，通話完畢再將線路斷開。 （2）如果在一臺交換機與另一臺交換機之間連上若干電話線，這樣兩個不同的交換機的用戶就能互相通電話了。 思考：請你解釋電話占線的現象。 學生觀察，思考、討論，并回答。 學生思考、討論，并回答：如果一部話機只能固定地同另一部話機接通，要使這5部話機中的任意兩部都能互相通話，必須把這5部電話兩兩連接起來，一部電話要引出4對線，5部電話就是20對線，但有一半重復了，所以要架設10對電話線。 學生思考、討論，并回答：采用電話交換機，可以減少線路數量，每部電話與交換機相連就可以實現任意兩部之間的通話，需要5對電話線即可： 學生討論回答，嘗試說出電話交換機的連接方法。 學生思考、討論。并回答：占線時對方話機并不一定在使用，但連接兩臺交換機之間的連線一定在使用，長途時比較常見。 通過問題引導學生思考，知道電話連接的原理。再通過進一步提問，引導學生深入思考，從而循循善誘，引導學生的思路跟著課堂節奏走。 通過要求減少線路的數量，引出“交換機”的作用，引導學生將交換機納入解題思路，從而解決問題。 進一步探討交換機的連接。學生嘗試給出交換機的連接方法。教師補充完善。師生合作得出結論，加深知識印象。 聯系生活實際，激發學生思考、分析問題，解決問題。
任務四：模擬通信和數字通信
引導學生自主學習P148頁內容。提問：（1）什么是模擬通信？（2）什么是數字通信？（3）模擬通信與數字通信各有什么特點？ （1）模擬通信：在話筒將聲音轉換成信號電流時，這種信號電流的頻率、振幅變化的情況跟聲音的頻率、振幅變化的情況完全一樣，“模仿”著聲信號的“一舉一動”。這種電流傳遞的信號叫做模擬信號，使用模擬信號的通信方式叫做模擬通信。 （2）數字通信：用不同符號的不同組合表示的信號叫數字信號，這種通信方式叫數字通信。 （3）優缺點： 模擬信號在長距離傳輸和多次加工、放大的過程中，信號電流的波形會改變，從而使信號丟失一部分信息，表現為聲音、圖像的失真，嚴重時會使通信中斷。 數字信號只包含兩種不同的狀態，形式簡單，所以抗干擾能力特別強。現代的電話已經全部都采用數字信號進行傳輸和處理。 活動：設計一種數字通信的方法，進行信息傳遞。 現用兩位數表示26個英文字母，方法如下：01表示“A”；02表示“B”；03表示“C”；。。。。。。25表示“Y”；26表示“Z”；00表示“空格”；27表示“，”；28表示“！”。試試看，將下面的密碼破譯出來，并翻譯成漢語。密碼：141500160109141927141500070109141928 學生自主學習P148頁內容。針對問題思考、討論，總結歸納。 學生總結“模擬通信”的概念，并結合圖文進行理解。 學生總結“數字通信”的概念。 學生比較兩種通信，總結出二者的優缺點，體會數字通信的優勢。 學生分組協作，積極參與活動。 通過問題設置，引導學生自主學習教材內容，思考、討論、歸納總結，從而理解模擬通信和數字通信的概念。同時，鍛煉了學生的自主學習能力、思考分析能力和歸納總結能力。 通過兩種通信的比較，體會數字通信的好處。 通過游戲類活動的開展，引導學生積極參與，學以致用。開闊學生視野，培養學生利用所學知識解決新問題的能力。
任務五：總結反思
通過本節課的學習，你學到了什么？你還有什么問題？ 歸納本課所學 培養學生總結歸納的能力。
6.板書設計 第1節 現代順風耳——電話 （1）話筒：把聲信號轉化為電信號. （2）聽筒：把電信號轉化為聲信號. （3）同一部電話中，話筒和聽筒是并聯的；話筒與對方的聽筒是串聯的。 二、電話交換機的作用 減少電話線的數量，提高線路的利用率。 三、模擬通信與數字通信 （1）信號電流的頻率、振幅變化的情況跟聲音的頻率、振幅變化的情況完全一樣，“模仿”著聲信號的“一舉一動”。這種電流傳遞的信號叫做模擬信號，使用模擬信號的通信方式叫做模擬通信。 （2）用不同符號的不同組合表示的信號叫數字信號，這種通信方式叫數字通信。
7.作業與拓展學習設計 1.關于電話的工作過程，有如下描述：①膜片忽松忽緊，擠壓碳粒；②人對著話筒說話時，聲波使膜片振動；③電阻忽大忽小；④磁鐵對鐵片的吸引力忽大忽小，使鐵片振動，振動情形與說話情形相同；⑤在電路中產生強弱按聲音的振動而變化的電流。合理的順序是（ D ） A．①②③④⑤ B．②①④③⑤ C．①②③⑤④ D．②①③⑤④ 2.北京某人給上海的朋友打電話，信號的傳遞過程是：從北京人的電話上通過電話線傳到北京 的電話交換機上，再從 北京 的電話交換機上通過電話線傳到 上海 的電話交換機上，又從上海 的電話交換機上傳到上海朋友家的電話上. 3.如圖所示，利用數字通信進行傳輸信號的是（ ACD ）
8.特色學習資源分析、技術手段應用說明 多媒體、 電話機或電話機模型。
9.教學反思與改進 這節課的教學活動最好多找合適的老式手機、電話，讓學生拆解，讓他們體驗到探究的樂趣。并發動學生對“智能手機”的功能和模塊組件進一步探究，方能與時俱進，提高學生的科學素養。針對模擬信號和數字信號可以讓學生通過練習，加強對概念的理解和認識。
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