【核心素养目标】人教版九年级物理 第二十一章 信息的传递教案

第二十一章 信息的传递
第1节 现代顺风耳——电话
一、教学目标
1.物理观念
（1）了解电话是如何把声音传递到远方的。
（2）了解电话交换机的作用。
（3）了解模拟通信和数字通信的基本区别。
2.科学思维
归纳电话是如何传递信息的。
3.科学态度与责任
通过讲述贝尔发明电话的过程，激发学生不怕困难、积极探索的精神。
二、教学重难点
1.重点：电话是怎样把信息传递到远方的。
2.难点：电话交换机的作用。
三、教学过程
（一）导入
如果我们想了解远在他乡的亲友的近况，你可以怎么做？
（二）新课教学
1.电流把信息传到远处
教学情境：简单介绍贝尔发明电话的过程，然后让同学阅读教材第145～146页。小组交流讨论下列问题：
（1）最简单的电话是由哪两部分组成的？
（2）电话是怎么样传声的？
知识归纳：
（1）电话由听筒和话筒组成。
（2）话筒由金属盒、炭粒、膜片构成。
（3）听筒由电磁铁、螺线管、膜片构成。
（4）话筒的作用：把声音信号转变为电流信号。
（5）听筒的作用：把电流信号转变为声音信号。
说明：一部电话机的话筒应该与对方的听筒相连接，对方的话筒与本机的听筒相连接，这样才能听到对方的声音。
2.电话交换机
教学情境：阅读教材第146页的电话交换机部分，小组交流讨论下列问题：
（1）一个区有5部电话，如果一部电话机只能固定地与另一部电话机接通，要使这5部电话机中的任意两部都能互相接通，要架设多少对电话线？
（2）如何减少线路的数量，但仍能保证5部电话中的任意两部可以互相通话？
知识归纳：
(1)电话交换机的交换方式：第一种是人工交换，第二种是电话自动交换。
(2)电话交换机作用：提高线路的利用率。
3.模拟信号和数字信号
教学情境：教师让学生通过举手来传递数字信号。两个同学离远一些，举手表示“1”，不举手表示“0”，通过“0”“1”的不同排列传递信息。通过这个实验让学生了解数字通信。带着问题阅读教材第148页的相关内容，小组交流讨论下列问题：电话信号分为哪两种，什么叫做模拟信号？什么叫做数字信号？它们各有什么特点？
知识归纳：
电话信号分为数字信号和模拟信号两种。
（1）用电流传递信号叫做模拟信号。它的特点：将声音转化为信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样。
（2）用不同符号的不同组合表示的信号叫做数字信号。它的特点：将一系列点和画组合的信号就可以代表一个完整的句子。
四、布置作业与教学反思
第2节 电磁波的海洋
一、教学目标
1.物理观念
（1）了解电磁波的产生和传播。
（2）知道光是电磁波、电磁波在真空中的传播速度。
（3）知道波长、频率和波速的关系。
2.科学思维
归纳电磁波在不同波段有不同的作用。
二、教学重难点
1.重点：电磁波的产生、传播、应用。
2.难点：电磁波的产生、传播条件。
三、教学过程
（一）导入
为什么可以利用遥控器选择电视节目？播音员的话语、动听的音乐通过什么被收音机接收的？在这些现象中，人们是通过什么来传递信号的？
（二）新课教学
1.电磁波是怎样产生的
教学情境：打开收音机的开关，将调谐旋钮旋至没有电台的位置，将音量开大，取一节干电池和一根导线，拿到收音机附近，先将导线的一端与电池的负极相连，再将导线的另一端与电池的正极相摩擦，它们时断时续地接触，从收音机里听到什么？
知识归纳：迅速变化的电流在周围空间产生电磁波。
2.电磁波是怎样传播的
教学情境：声音的传播需要固体、液体、气体等介质。电磁波的传播需要介质吗？
知识归纳：
（1）电磁波的传播不需要介质。
（2）电磁波在真空中的传播速度为3×108m/s。电磁波频率的单位是赫兹（Hz），常用单位：千赫（kHz）和兆赫（MHz）。
（3）在一列波的传播中，凸起的最高处，叫做波峰；凹下的最低处，叫做波谷；邻近的两个波峰（或波谷）的距离叫做波长，单位是米（m）。
（4）电磁波的频率、波长和波速的关系：波速=波长×频率。即c=λf。
（5）通常用于广播、电视和移动电话的电磁波叫做无线电波。
说明：电磁波在空间中是向各个方向传播的。光是一种电磁波。
教学情境：大家阅读教材第152页的科学世界“微波炉”，讨论后进行总结归纳。
知识归纳：
（1）微波炉是用来加热食品的，食物分子在微波作用下剧烈振动，使得内能增加，温度升高。
（2）微波炉中不能使用金属容器，它会损坏微波炉。
四、布置作业与教学反思
第3节 广播、电视和移动通信
一、教学目标
1.物理观念
（1）了解无线电广播的工作过程。
（2）了解电视的工作过程。
（3）了解移动电话的工作过程。
2.科学态度与责任
体会现代科技在实际生活中的应用价值。
二、教学重难点
1.重点：无线电信号的发射和接收过程。
2.难点：了解广播、电视和移动电话的工作过程。
三、教学过程
（一）导入
电视、电话已经走进了千家万户，有了电视能让我们坐在家里了解世界，有了移动电话使通讯更加方便。那么它们是怎样利用电磁波来传递声音信号和图像信号的呢？
（二）新课教学
1.无线电广播信号的发射和接收
教学情境：阅读教材第154页的内容并总结归纳。
知识归纳：无线电广播信号的发射和接收分别由广播电台和收音机来完成。
2.电视的发射和接收
教学情境：通过同学们的回答，我们知道了无线电广播的工作过程。那么电视是如何工作的呢？阅读教材第155页的内容并总结归纳。
知识归纳：
电视用电磁波传递图像信号和声音信号。
3.移动电话
教学情境：阅读教材第156页的内容并总结归纳。
知识归纳：
（1）移动电话的声音信号是由空间的电磁波来传递的。
（2）移动电话既是无线电发射台，又是无线电接收台。
4.音频、视频、射频和频道
教学情境：阅读教材第157页“科学世界”部分的内容并总结归纳。
知识归纳：
（1）由声音变成的电信号，叫做音频信号。
（2）由图像变成的电信号，叫做视频信号。
（3）音频和视频的电流在空间激发电磁波能力很差，需要加载到频率更高的电流上，才能发射到空中，这种电流叫做射频电流。
四、布置作业与教学反思
第4节 越来越宽的信息之路
一、教学目标
1.物理观念
（1）了解卫星通信、光纤通信、网络通信。
（2）了解光纤通信的原理和优点。
（3）了解网络通信的发展过程和优点。
（4）知道发电子邮件的方法。
2.科学态度与责任
了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣。
二、教学重难点
1.重点：了解现代通信知识。
2.难点：了解现代通信原理。
三、教学过程
（一）导入
我们学习了无线电广播和电视的工作过程。那么电视广播和声音广播相比，在相同的时间内哪个传输的信息多？
（二）新课教学
1.微波通信
教学情境：阅读教材第158页的微波通信部分的内容，回答问题：
问题1：为什么要用微波通信？微波通信有什么优点？
知识归纳：
(1)微波是频率在30MHz至3×105MHz之间的电磁波。
(2)优点：频率高、容量大，一条微波线路可以同时开几千甚至几万条电话线路。
问题2：微波通信有什么缺陷？如何解决？
知识归纳：
微波的性质更接近于光波，大致沿直线传播，不能沿地面绕射，因此需每隔50km左右就建一个微波中继站。
问题3：月亮能否作为中继站,原因是什么
知识归纳：月亮作为中继站，信号不好，还可能有时接收不到信号。
2.卫星通信
教学情境：阅读教材第159页的卫星通信部分的内容，回答问题：
问题1：如何实现全球通信的？
知识归纳：
(1)同步卫星：公转周期与地球自转周期相同的卫星，从地面上看，它好像悬挂在空中静止不动。
(2)在地球的周围均匀地配置3颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球面，可以实现全球通信。
问题2：通信卫星的板状两翼有何功能？
知识归纳：通信卫星的板状两翼是太阳能电池，将太阳能转化为电能，供卫星使用。
3.光纤通信
教学情境：阅读教材第160页的光纤通信部分的内容，回答问题：
问题1：什么是光纤通信？为什么要用光纤通信？
知识归纳：
（1）光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。
（2）光是一种比微波频率更高的电磁波，带宽要宽出千百万倍，可以传输更多信息。
问题2：光纤通讯为什么用激光？
知识归纳：普通的光源夹杂了许多不同频率的光，难携带信息。激光则是频率单一，方向高度集中的光。
问题3：激光在光导纤维里是如何传播的？
知识归纳：
（1）通信用的激光一般在特殊的管道——光导纤维里传播。
（2）光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。
拓展：
光纤通信的优点：（1）传输频带极宽，通信容量很大。
（2）光纤衰减小，无中继设备，传输距离远。
（3）频率稳定，信号传输质量高。
（4）光纤抗电磁干扰，保密性好。
4.网络通信
教学情境：网络对我们的生活有着十分重要的影响，你通过网络发送或接收邮件以及聊天时，信息是怎样传递的？阅读教材第161页的网络通信部分的内容，交流讨论你知道了哪些新的知识。
知识归纳：世界上最大的计算机网络叫做因特网（Internet），这样就能做到资源共享。在因特网上可以收发电子邮件（E-mail），还可以查阅资料，看新闻、购物、和朋友聊天、进行远程教育、远程医疗等。
说明：要想使用网络通信，首先要申请一个电子信箱，才能使用电子邮件进行通信。电子邮件具有电话一样的快捷，信件一样的方便，还可以在任意一台联网的计算机上查看，它除了传递文字以外，还可以传递照片、语言及任何信息。
5.科学世界：激光的应用
教学情境：激光除了在通信方面有着不小的用途，在其他方面也有广阔的应用前景，请同学们阅读教材第162页的“科学世界”部分的内容：激光的应用。
知识归纳：
激光的优点：平行度好——精确测距；亮度高——激光切割，激光武器等。
四、布置作业与教学反思