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(shù)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(fā)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(jié)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(xiàn)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(xiàn)各種類型電話的聽筒和話筒的基本作用。
交換機在現(xiàn)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(shù)量？"的活動讓學生體會電話交換機的工作原理。在展現(xiàn)電話交換機的發(fā)展歷程中，使學生了解程控電話的實際功能。
數(shù)字通信是一種既古老又現(xiàn)代的通信方式，數(shù)字通信在現(xiàn)代通信中發(fā)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(shù)字信號兩種”引入模擬通信和數(shù)字通信。并簡要地介紹了模擬通信和數(shù)字通信，說明了數(shù)字通信的優(yōu)勢。
第2節(jié)主要介紹電磁波的產生和傳播，并根據(jù)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(wèi)星通信、光纖通信、網絡通信等，為學生展示了現(xiàn)代通信的發(fā)展方向。
如通過第1節(jié)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(shù)字通信做小游戲，讓學生感覺到數(shù)字通信并不神秘；通過討論可否用地球的衛(wèi)星﹣﹣月亮進行微波中繼通信，激發(fā)學生展開豐富的想象；使學生對衛(wèi)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(xù)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(jié)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(fā)射和接收。所以，把這些內容放在了同一節(jié)中。發(fā)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(fā)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(xiàn)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(fā)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(fā)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(lián)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(jù)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(fā)展的影響。。
本章核心素養(yǎng)
物理觀念：
1.了解：信息傳播的發(fā)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(shù)字通信的基本區(qū)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(wèi)星通信的特點：光纖通信的原理和優(yōu)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(yǎng)學生的觀察、思考、分析、討論、總結、歸納的能力。
科學態(tài)度與責任：激發(fā)學生對信息技術的興趣和好奇心，培養(yǎng)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(fā)展的影響。
（二）學業(yè)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(shù)字通信的基本區(qū)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(wèi)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(shù)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(jù)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(yè)激發(fā)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(yǎng)。
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(fā)現(xiàn)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(yī)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(fā)？
九、教學過程性評價細目設計
學習任務 現(xiàn)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(yōu)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(shù)字通信，了解它們的基本區(qū)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(fā)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(wèi)星通信、光纖通信、網絡通信。 2.通過學習現(xiàn)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(shù)字通信，了解它們的基本區(qū)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(fā)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(wèi)星通信、光纖通信、網絡通信。 2.通過學習現(xiàn)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(shù)字通信，了解它們的基本區(qū)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(fā)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(wèi)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(xiàn)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2節(jié) 電磁波的海洋
第2節(jié) 電磁波的海洋
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 《電磁波的海洋》由“電磁波是怎樣產生的”和“電磁波是怎樣傳播的”兩部分構成。教學重點是電磁波的傳播，難點是電磁波的波長、波速和頻率，突破教學難點的關鍵是與水波的波長、波速、頻率進行類比。
2.學習者分析 九年級學生學習物理的方法和能力較八年級均有較大提升，可以讓其自主探究，討論學習，這樣可以更好地激發(fā)學生的探究欲望和學習興趣，培養(yǎng)發(fā)散性、創(chuàng)造性思維。
3.學習目標確定 1.通過動手實驗和教師講解，知道電磁波是如何產生的。 2.通過教師講解和上網查詢，掌握電磁波傳播的知識，知道波長、頻率和波速的關系。 3.通過學習電磁波的知識，了解電磁波的應用及其對人類生活和社會發(fā)展的影響。
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理解電磁波的概念、特性與傳播方式。2了解電磁波譜及其在生活中的應用。3掌握電磁波速度與頻率、波長的關系。學科能力通過觀察和分析日常生活中的電磁波應用，理解電磁波的重要性。通過實驗探究，了解電磁波的產生與傳播條件。科學態(tài)度激發(fā)對電磁波技術的興趣和好奇心；培養(yǎng)科學探究的精神和團隊合作能力。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(chuàng)設情境
上節(jié)課我們知道了：固定電話之間有電話線連接著，信息是由電流通過電話線傳遞的。那么，我們現(xiàn)在使用的手機，并沒有電話線連接，它是靠什么傳遞信息的呢？ 要研究信息的傳遞，就要研究電磁波。 表演“小魔術”：把正在播放的收音機放入金屬盒，信號受到干擾，引入電磁波的知識。 學生思考、討論。 學生觀看“小魔術”表演，并了解“電磁波”的知識。 通過溫故知新，引起學生的思考。交代本節(jié)課將學習的內容，“小魔術”激發(fā)學生的學習興趣。
任務二：電磁波是怎樣產生的
展示學生熟知的水波、聲波。提問：木棍在水面上振動會產生水波；說話時聲帶的振動在空氣中形成聲波。那么，電磁波是怎樣產生的呢？ 演示實驗：電磁波的產生 實驗器材：干電池、小燈泡、鋼鋸條、直流電流表、收音機、導線等。 將收音機調至AM頻段，用導線夾將鋼鋸條接入電路，小燈泡發(fā)光、電流表偏轉。用夾子在粘有透明膠帶的一面從左至右滑動，小燈泡明暗交替，一閃一閃；同時電流表指針往復擺動，收音機揚聲器發(fā)出“喀喀”聲。而在鋼鋸條未粘有透明膠條的一面滑動導線夾時，收音機未發(fā)出“喀喀”聲。 分析：實驗現(xiàn)象說明了什么？ 實驗結論：變化的電流能在周圍產生電磁波。 學生觀看水波、聲波的圖片，思考、討論問題。 學生觀看演示實驗，了解實驗器材。 學生觀察小燈泡明暗、電流表的示數(shù)變化，聽收音機的“喀喀”聲，感受電磁波。 學生就觀察到的實驗現(xiàn)象進行分析，得出：小燈泡交替亮滅，說明電流發(fā)生了變化。收音機“喀喀”聲，說明產生了無線電信號。 學生嘗試總結實驗結論。 通過學生熟悉的知識引出新知識，在學生已有認知的基礎上學習，能降低學習難度，增加學生積極性。 通過實驗演示，讓事實和現(xiàn)象說話，引導學生觀察實驗現(xiàn)象、分析、總結實驗結論，從而突破教學重點。同時，也培養(yǎng)了學生的觀察能力、分析能力、歸納總結的能力。
任務三：電磁波是怎樣傳播的
展示圖片：兩個音叉并排放置，距離很近，敲擊其中一個，能看到另外一個音叉接觸的乒乓球會跳起。 提問：聲波和電磁波都是波，聲波可以在固體、液體和氣體中傳播，而真空則不能傳聲；那么電磁波傳播途徑是否和聲波一樣呢？ 演示實驗：真空罩中的手機 將一部手機置于一密封玻璃罩內，用另一部手機呼叫它，可以聽到玻璃罩內的手機發(fā)出的鈴聲，同時看見手機屏幕閃爍。然后，用抽氣機逐漸向外抽氣會發(fā)現(xiàn)鈴聲越來越小，但玻璃罩內的手機屏幕仍然閃爍。同時呼叫它的手機也仍然是連通狀態(tài)。 觀察實驗現(xiàn)象，能得出什么實驗結論？ 你能舉出哪些真空可以傳播電磁波的事例？ 電磁波的物理量：跟水波類似，電磁波也有自己的波速、頻率和波長。 （1）波速：波傳播的快慢。單位是米/秒（m/s）。 真空中電磁波的波速為c，真空中c =2.997 924 58×108 m/s；空氣中，接近真空光速。 （2）頻率：1 s內有多少次波峰或波谷通過，波的頻率就是多少。 電磁波頻率的單位也是赫茲（Hz）。因為通常電磁波的頻率都很高，所以常用的單位還有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。 （3）波長：鄰近的兩個波峰（或波谷）的距離。單位是米（m）。 組織學生閱讀課本第152頁。提問：電磁波的家族有哪些？ 電磁波家族：有無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、 γ射線等。各種光和射線都是波長不同的電磁波。 什么是無線電波？ 1）定義：電磁波中用于廣播、電視和移動電話的是頻率為數(shù)百千赫至數(shù)百兆赫的那一部分，叫做無線電波（無線電技術中使用的電磁波）。 2）特點：無線電波的波長從幾毫米到幾千米，通常根據(jù)波長或頻率把無線電波分成幾個波段，包括長波、中波、短波、微波等。 結合生活中的事例，回答電磁波的應用有哪些？ 1）無線電波：用于廣播、電視和移動電話；2）紅外線：家電的遙控器；3）微波：可用來加熱食品；4）紫外線：滅菌；5）X射線：醫(yī)學上用來做透視檢查；6）γ射線：金屬探傷；7）探測宇宙：射電望遠鏡。 學生觀看聲波的傳播現(xiàn)象，思考電磁波的傳播是不是和聲波一樣都需要介質呢。 學生觀看演示實驗，思考、分析，并得出實驗結論：電磁波能在真空中傳播。 學生討論，舉例：在太空中的宇航員可以用無線電波與地面站進行聯(lián)系。 學生了解并能描述電磁波的三個物理量。 學生記住真空中電磁波的傳播速度。 學生觀察波長圖片，理解波長這個物理量的概念。 學生閱讀課本第152頁圖21.2-4電磁波圖片，并回答問題。 學生討論、組織語言，并回答無線電波的定義、特點和頻率范圍。 學生思考、討論。嘗試回答電磁波有哪些應用事例。 通過圖片展示聲波的傳播，順勢提問電磁波的傳播，適當對學生進行學習遷移能力的培養(yǎng)。 通過演示實驗尋找答案，用事實揭示電磁波可以在真空中傳播。同時，激發(fā)學生學習興趣和探索欲望。 引導學生將物理知識聯(lián)系生活實際，學以致用。 通過描述電磁波的三個物理量，引導學生知道，全面了解電磁波的幾個要素。 通過組織學生自學課本，回答電磁波的家族、 無線電波、電磁波的應用等問題，進一步深入了解、學習電磁波的相關知識。且在此過程中，培養(yǎng)了學生的自主學習能力、討論分析能力、語言表達能力、總結歸納能力等。 將物理知識聯(lián)系生活實際，學以致用。
任務五：總結反思
通過本節(jié)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(yǎng)學生總結歸納的能力。
6.板書設計 第2節(jié) 電磁波的海洋 　　一、電磁波的產生 1．變化的電流能在周圍產生電磁波 2．實質：電磁場能量由近及遠的傳播 　　二、電磁波的傳播 　　1．電磁波可在真空中傳播 　　2．波長、頻率 3．真空中電磁波傳播速度：c=3×108 m/s 三、電磁波的應用：微波爐、雷達等
7.作業(yè)與拓展學習設計 1.如圖所示，將導線一端與電池負極連接，用另一端與電池正極快速斷續(xù)接觸，可以聽到收音機發(fā)出“咯、咯”聲，表明收音機接收到了（　D　） A．熱量 B．聲波 C．光能 D．電磁波 2.天問一號于2021年5月在火星著地，火星車次表層探測雷達使用電磁波可以探測火星土壤的地下分層和厚度。包含兩個通道，低頻通道（15×106Hz~95×106Hz）可以穿透10-100米的深度；高頻通道（0.45×109Hz~2.15×109Hz）可以穿透3-10米的深度，圖是電磁波家族，下列選項正確的是（ B ） A．低頻通道的電磁波在真空中傳播速度是340m/s B．低頻通道的電磁波波長比高頻通道電磁波波長長 C．低頻通道的電磁波在真空中的波速比高頻通道電磁波慢 D．高頻通道電磁波是x射線 3.下列家用電器中應用電磁波工作的是（ A ） A．微波爐 B．電熨斗 C．空調 D．洗衣機
8.特色學習資源分析、技術手段應用說明 多媒體、手機（兩部）、真空置、收音機、導線、電池等。
9.教學反思與改進 這節(jié)課的最后，可以引導學生自己用思維導圖形式歸納出來。梳理本節(jié)課的知識框架，掌握重點知識及相關計算公式。
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