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物理九年级大单元整体教学设计
第二十一章 《信息的传递》
本章内容分析
作为电磁学这部分的最后一章，学生已经有了电磁感应等知识，并且学过了声波，这样学生了解电磁波的知识就有了一定的基础。以信息的传递作为全章的线索，内容从有线通信到无线通信，从模拟通信到数字通信，从微波通信到光纤通信，重点讲述电磁波的产生和传播，无线电广播及电视信号的发射和接收过程，而电磁波在其他方面的应用则放在"科学世界"栏目中。
关于通信的方式，先讲有线通信，再讲无线通信。所以在第1节中介绍了电话。通过讲述电话的工作方式，使学生理解如何用电流把信息传递到远方。虽然现代电话的种类很多，但是老式电话的工作原理容易被学生理解，通过对老式电话话筒和听筒的原理分析，让学生了解声信号和电信号是如何相互转化的。然后通过图21.1-2表现各种类型电话的听筒和话筒的基本作用。
交换机在现代通信中起到了重大作用，而最早的交换设备就是电话交换机，所以，通过"电话刚问世的时候，一部话机要与多少部话机通话，就要有多少对电话线与外部相连。这样太浪费材料了，而且话机太多时根本做不到与每部电话都单独连线。
"自然引出电话交换机的问题。然后通过"想想议议""怎样才能减少电话线的数量？"的活动让学生体会电话交换机的工作原理。在展现电话交换机的发展历程中，使学生了解程控电话的实际功能。
数字通信是一种既古老又现代的通信方式，数字通信在现代通信中发挥着越来越重要的作用。教科书通过“电话信号分为模拟信号和数字信号两种”引入模拟通信和数字通信。并简要地介绍了模拟通信和数字通信，说明了数字通信的优势。
第2节主要介绍电磁波的产生和传播，并根据电磁波的波长和频率通过图 21.2-4展示了各种电磁波及它们的作用。在我们周围存在着各种频率的电磁波，但由于电磁波看不见、摸不着，教科书通过演示实验说明电磁波是如何产生和如何传播的。并给出了电磁波频率、波长和波速的概念。
我们的生活中已经离不开广播和电视了，教材通过框图的形式讲述了广播和电视的大致工作过程，并进一步介绍了微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信等，为学生展示了现代通信的发展方向。
如通过第1节的"想想议议"让学生理解电话交换机的基本原理和作用；通过"想想做做"用数字通信做小游戏，让学生感觉到数字通信并不神秘；通过讨论可否用地球的卫星﹣﹣月亮进行微波中继通信，激发学生展开丰富的想象；使学生对卫星通信更容易理解。
为了让学生能够理解光纤通信，设计了光沿着弯曲的水流传播的演示实验，通过演示，学生知道光不但能够沿直线传播，也可以沿着弯曲的水流传播，进而使学生理解光也能沿着光纤传播。不管光纤怎样弯曲，从它一端射入的光都会沿着它传播，再从另一端射出，从而可以用光传递大量的信息。
电磁波是很抽象的，人们看不见、摸不到它。通过演示实验"时断时续的电流能够产生电磁波"，让学生感知电磁波的真实存在。电磁波的产生很复杂，只讲到迅速变化的电流能产生电磁波。前面章节中讲了声波，所以用水波、声波类比电磁波，使其形象化、更容易被学生理解。
电磁波的波长和频率也是类比水波的波长、频率、波速给出的。通过声波的传递需要介质，引出问题﹣﹣电磁波传递是否需要介质。然后通过演示放在真空罩中的移动电话可以收到罩外传给它的电磁波，说明电磁波在真空中也可以传播。
广播、电视和移动通信的工作过程都涉及电磁波的发射和接收。所以，把这些内容放在了同一节中。发射电磁波的目的是利用它作为传递信号的载体。教科书利用图21.3-1讲解无线电广播的工作过程。这个图勾勒出了电磁波发射和接收过程的轮廓，可以帮助学生理解全过程。
因此，以传播信息的频率越来越高为线索，从无线电通信、微波通信讲到光纤通信，所用的频率越来越高了，并类比交通运输与道路的关系，形象地说，信息之路越来越宽了。现代信息社会中，我们需要交流越来越多的信息，这就需要把信息的通路"修得越来越宽。例如，微波比中波和短波的频率更高，可以传递更多的信息。
我们知道，光也是一种电磁波，而且频率很高。如果用光来通信，其容量要高出短波、微波百万倍、千万倍。光纤也可以像电缆一样做成多芯的光缆。光纤通信与有线电通信相似。以电话为例，在发送端，说话的声音通过电话机变成强弱变化的电信号，电信号进入激光发射机，经能量转换后，辐射出相应的强弱变化的光信号。
计算机与通信的结合成为信息社会的基础。全球信息网的建立，使人们通过一台联网的计算机，只要轻轻点击鼠标，就可以做到"秀才不出门，便知天下事"。通过图21.4-8说明了电子邮件的传送方式。学生可以根据自己的体会说出网络通信的更多应用。
本章课标要求
2.3.7知道波长、频率和波速。
2.4.6知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。。
本章核心素养
物理观念：
1.了解：信息传播的发展过程，初步了解电话是怎样把信息传递到远方的；电话交换机的作用；模拟通信和数字通信的基本区别；电磁波的特点及应用；描述电磁波的物理量，以及电磁波的传播特点；无线电广播的大致工作过程；声音，图像信号的产生传播和接收过程；微波通信的特点；卫星通信的特点：光纤通信的原理和优点；
理解：移动电话的工作原理和特点；网络通信的组成和通信形式；
知道：电磁波，电磁波的产生和传播；电磁波的波谱。
物理思维：通过探究过程，进一步体会科学探究方法。
科学探究：培养学生的观察、思考、分析、讨论、总结、归纳的能力。
科学态度与责任：激发学生对信息技术的兴趣和好奇心，培养学生积极参与信息社会建设的意识和责任感。
单元教学目标
（一）内容目标
1、通过实验了解物质的物理属性，如弹性、磁性、导电性和导热性等。
2、通过实验认识磁场。知道地磁场。
3、通过实验了解电流周围存在的磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。
4、通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与哪些因素有关。
5、通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产、生活中的应用。
6、知道波长、频率和波速。
7、知道电磁波。知道电磁波在真空中的传播速度。了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。
（二）学业目标
1.通过观看视频，能说出电话是怎样把信息传递到远方的。通过分析、讨论，了解电话交换机的用处。通过小游戏、分析、讨论，了解模拟通信和数字通信的基本区别。
2.通过实验及自学，能说出波长、频率和波速，能说出电磁波在真空中的传播速度。
3.通过观看视频，能说出无线电广播、电视的大致工作过程，能说出移动电话是怎样工作的。通过自学，常识性能了解微波通信、卫星通信、光纤通信和网络通信。
五、教学重点：
对知识的梳理和理清解答问题的思路，掌握解题方法，提高分析问题的能力。
六、教学难点：
数字通信和模拟通信；电波的波速、波长和频率。
七、学情分析，教学建议：
依据课程标准、教材和学情分析，制定指向高阶思维的学习目标和评价任务，设计问题链，以实验为载体促进学生高阶思维的形成，课后反思与作业激发学生的元认知，评价学生高阶思维的达成度。
围绕目标设计评价任务，基于评价以“问题-任务-活动”方式开展大单元情景教学，彰显“教-学-评一致性”的核心理念，促使单元教学指向学科核心素养。
八、本章活动主题：
开心一刻——请寄胸腔
德国著名物理学家威廉·康拉德·伦琴在1895年发现了一种特殊射线，取名叫伦琴射线，就是我们常说的“X”射线，X射线能向够不同程度地射透各种完全不透光的物质，使得X射线成为医疗诊断上一种强有力的工具，伦琴为此荣获诺贝尔物理学奖。
不久，伦琴收到一封信，向他邮购射线。伦琴在回信中幽默的说：“目前，我手头没有射线的存货，而且邮寄射线是一件相当麻烦的事情，不能奉命。这样吧，你把胸腔给我寄来！”
聪明的同学，笑完之后，你受到哪些启发？
九、教学过程性评价细目设计
学习任务 现代顺风耳 ——电话 电磁波的海洋 广播、电视和移动通信 越来越宽的信息之路
优秀 1.知道电话是怎样把信息传递到远方的。 2.知道电话交换机的作用。 3.熟知模拟通信和数字通信，了解它们的基本区别： 1.熟知电磁波的产生和传播。 2.熟知波长、波率和波速。 3.熟知电磁波在真空中的传播速度。 4.知道电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 1.知道无线电广播的大致工作过程. 2.知道电视的工作原理。 3.知道移动电话是怎样工作的。 1.知道微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。 2.通过学习现代通信知识，并查阅资料，认同科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。
良好 1.了解电话是怎样把信息传递到远方的。 2.了解电话交换机的作用。 3.知道模拟通信和数字通信，了解它们的基本区别： 1.知道电磁波的产生和传播。 2.知道波长、波率和波速。 3.知道电磁波在真空中的传播速度。 4.了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 1.了解无线电广播的大致工作过程. 2.大致了解电视的工作原理。 3.了解移动电话是怎样工作的。 1.了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。 2.通过学习现代通信知识，了解科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。
合格 1.初步了解电话是怎样把信息传递到远方的。 2.初步了解电话交换机的作用。 3.了解模拟通信和数字通信，了解它们的基本区别： 1.了解电磁波的产生和传播。 2.了解波长、波率和波速。 3.了解电磁波在真空中的传播速度。 4.初步了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。 1.初步了解无线电广播的大致工作过程. 2.大致了解电视的工作原理。 3.初步了解移动电话是怎样工作的。 1.初步了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。 2.初步了解科技为人类生活带来的便利，提高学科学的兴趣。
十、教学流程图（思维导图展现整个整体单元教学的思路及课时安排）
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第二十一章 信息的传递
第2节 电磁波的海洋
第2节 电磁波的海洋
课题
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 《电磁波的海洋》由“电磁波是怎样产生的”和“电磁波是怎样传播的”两部分构成。教学重点是电磁波的传播，难点是电磁波的波长、波速和频率，突破教学难点的关键是与水波的波长、波速、频率进行类比。
2.学习者分析 九年级学生学习物理的方法和能力较八年级均有较大提升，可以让其自主探究，讨论学习，这样可以更好地激发学生的探究欲望和学习兴趣，培养发散性、创造性思维。
3.学习目标确定 1.通过动手实验和教师讲解，知道电磁波是如何产生的。 2.通过教师讲解和上网查询，掌握电磁波传播的知识，知道波长、频率和波速的关系。 3.通过学习电磁波的知识，了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。
4.学习评价设计 学习评价自我评价表项目评价内容掌握情况很好一般不好科学知识1理解电磁波的概念、特性与传播方式。2了解电磁波谱及其在生活中的应用。3掌握电磁波速度与频率、波长的关系。学科能力通过观察和分析日常生活中的电磁波应用，理解电磁波的重要性。通过实验探究，了解电磁波的产生与传播条件。科学态度激发对电磁波技术的兴趣和好奇心；培养科学探究的精神和团队合作能力。小组评价表评价内容得分标准成员一成员二成员 三团队精神5分：能高效分工合作完成任务 3分：重大问题能有效沟通 1分：各自独立，不能完成任务实施能力5分：能准确设计详细的实验过程和所用实验道具。 3分：能设计出大概方框架，但不够准确和详细。 1分：不能设计出任何过程和方案。结果展示能力5分：小组完成任务并解答正确。 3分：小组 任务，但解答部分正确，部分错误。 1分：小组完成任务，但解答全部不正确。总分
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：创设情境
上节课我们知道了：固定电话之间有电话线连接着，信息是由电流通过电话线传递的。那么，我们现在使用的手机，并没有电话线连接，它是靠什么传递信息的呢？ 要研究信息的传递，就要研究电磁波。 表演“小魔术”：把正在播放的收音机放入金属盒，信号受到干扰，引入电磁波的知识。 学生思考、讨论。 学生观看“小魔术”表演，并了解“电磁波”的知识。 通过温故知新，引起学生的思考。交代本节课将学习的内容，“小魔术”激发学生的学习兴趣。
任务二：电磁波是怎样产生的
展示学生熟知的水波、声波。提问：木棍在水面上振动会产生水波；说话时声带的振动在空气中形成声波。那么，电磁波是怎样产生的呢？ 演示实验：电磁波的产生 实验器材：干电池、小灯泡、钢锯条、直流电流表、收音机、导线等。 将收音机调至AM频段，用导线夹将钢锯条接入电路，小灯泡发光、电流表偏转。用夹子在粘有透明胶带的一面从左至右滑动，小灯泡明暗交替，一闪一闪；同时电流表指针往复摆动，收音机扬声器发出“喀喀”声。而在钢锯条未粘有透明胶条的一面滑动导线夹时，收音机未发出“喀喀”声。 分析：实验现象说明了什么？ 实验结论：变化的电流能在周围产生电磁波。 学生观看水波、声波的图片，思考、讨论问题。 学生观看演示实验，了解实验器材。 学生观察小灯泡明暗、电流表的示数变化，听收音机的“喀喀”声，感受电磁波。 学生就观察到的实验现象进行分析，得出：小灯泡交替亮灭，说明电流发生了变化。收音机“喀喀”声，说明产生了无线电信号。 学生尝试总结实验结论。 通过学生熟悉的知识引出新知识，在学生已有认知的基础上学习，能降低学习难度，增加学生积极性。 通过实验演示，让事实和现象说话，引导学生观察实验现象、分析、总结实验结论，从而突破教学重点。同时，也培养了学生的观察能力、分析能力、归纳总结的能力。
任务三：电磁波是怎样传播的
展示图片：两个音叉并排放置，距离很近，敲击其中一个，能看到另外一个音叉接触的乒乓球会跳起。 提问：声波和电磁波都是波，声波可以在固体、液体和气体中传播，而真空则不能传声；那么电磁波传播途径是否和声波一样呢？ 演示实验：真空罩中的手机 将一部手机置于一密封玻璃罩内，用另一部手机呼叫它，可以听到玻璃罩内的手机发出的铃声，同时看见手机屏幕闪烁。然后，用抽气机逐渐向外抽气会发现铃声越来越小，但玻璃罩内的手机屏幕仍然闪烁。同时呼叫它的手机也仍然是连通状态。 观察实验现象，能得出什么实验结论？ 你能举出哪些真空可以传播电磁波的事例？ 电磁波的物理量：跟水波类似，电磁波也有自己的波速、频率和波长。 （1）波速：波传播的快慢。单位是米/秒（m/s）。 真空中电磁波的波速为c，真空中c =2.997 924 58×108 m/s；空气中，接近真空光速。 （2）频率：1 s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少。 电磁波频率的单位也是赫兹（Hz）。因为通常电磁波的频率都很高，所以常用的单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。 （3）波长：邻近的两个波峰（或波谷）的距离。单位是米（m）。 组织学生阅读课本第152页。提问：电磁波的家族有哪些？ 电磁波家族：有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、 γ射线等。各种光和射线都是波长不同的电磁波。 什么是无线电波？ 1）定义：电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分，叫做无线电波（无线电技术中使用的电磁波）。 2）特点：无线电波的波长从几毫米到几千米，通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段，包括长波、中波、短波、微波等。 结合生活中的事例，回答电磁波的应用有哪些？ 1）无线电波：用于广播、电视和移动电话；2）红外线：家电的遥控器；3）微波：可用来加热食品；4）紫外线：灭菌；5）X射线：医学上用来做透视检查；6）γ射线：金属探伤；7）探测宇宙：射电望远镜。 学生观看声波的传播现象，思考电磁波的传播是不是和声波一样都需要介质呢。 学生观看演示实验，思考、分析，并得出实验结论：电磁波能在真空中传播。 学生讨论，举例：在太空中的宇航员可以用无线电波与地面站进行联系。 学生了解并能描述电磁波的三个物理量。 学生记住真空中电磁波的传播速度。 学生观察波长图片，理解波长这个物理量的概念。 学生阅读课本第152页图21.2-4电磁波图片，并回答问题。 学生讨论、组织语言，并回答无线电波的定义、特点和频率范围。 学生思考、讨论。尝试回答电磁波有哪些应用事例。 通过图片展示声波的传播，顺势提问电磁波的传播，适当对学生进行学习迁移能力的培养。 通过演示实验寻找答案，用事实揭示电磁波可以在真空中传播。同时，激发学生学习兴趣和探索欲望。 引导学生将物理知识联系生活实际，学以致用。 通过描述电磁波的三个物理量，引导学生知道，全面了解电磁波的几个要素。 通过组织学生自学课本，回答电磁波的家族、 无线电波、电磁波的应用等问题，进一步深入了解、学习电磁波的相关知识。且在此过程中，培养了学生的自主学习能力、讨论分析能力、语言表达能力、总结归纳能力等。 将物理知识联系生活实际，学以致用。
任务五：总结反思
通过本节课的学习，你学到了什么？你还有什么问题？ 归纳本课所学 培养学生总结归纳的能力。
6.板书设计 第2节 电磁波的海洋 一、电磁波的产生 1．变化的电流能在周围产生电磁波 2．实质：电磁场能量由近及远的传播 二、电磁波的传播 1．电磁波可在真空中传播 2．波长、频率 3．真空中电磁波传播速度：c=3×108 m/s 三、电磁波的应用：微波炉、雷达等
7.作业与拓展学习设计 1.如图所示，将导线一端与电池负极连接，用另一端与电池正极快速断续接触，可以听到收音机发出“咯、咯”声，表明收音机接收到了（ D ） A．热量 B．声波 C．光能 D．电磁波 2.天问一号于2021年5月在火星着地，火星车次表层探测雷达使用电磁波可以探测火星土壤的地下分层和厚度。包含两个通道，低频通道（15×106Hz~95×106Hz）可以穿透10-100米的深度；高频通道（0.45×109Hz~2.15×109Hz）可以穿透3-10米的深度，图是电磁波家族，下列选项正确的是（ B ） A．低频通道的电磁波在真空中传播速度是340m/s B．低频通道的电磁波波长比高频通道电磁波波长长 C．低频通道的电磁波在真空中的波速比高频通道电磁波慢 D．高频通道电磁波是x射线 3.下列家用电器中应用电磁波工作的是（ A ） A．微波炉 B．电熨斗 C．空调 D．洗衣机
8.特色学习资源分析、技术手段应用说明 多媒体、手机（两部）、真空置、收音机、导线、电池等。
9.教学反思与改进 这节课的最后，可以引导学生自己用思维导图形式归纳出来。梳理本节课的知识框架，掌握重点知识及相关计算公式。
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