20.3 跨学科：电磁波与信息技术 教案（表格式） 2025-2026学年物理沪科版九年级全一册

第三节　跨学科:电磁波与信息技术
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
物理观念:了解光纤通信、现代电信网络、互联网等传递信息的方式,了解电磁波在高效传递信息中的关联及作用。
科学思维:能从跨学科视角了解电磁波与信息技术的关联,能了解光纤通信、现代电信网络、互联网等及其与生产生活的关联。
科学探究:能基于观察和案例分析,体会电磁波在现代信息技术中的广泛应用及其作用。
科学态度与责任:能感受电磁学与其他学科融合的技术进步对社会发展的推动作用,能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响。能为我国在电磁波技术应用方面的成就而自豪。
教学重点:了解电磁波在高效传递信息中的关联及作用。
教学难点:从跨学科视角了解电磁波与信息技术的关联。
教师准备:课件、两个手机、 带电池的光线束等。
学生准备:手电筒一只、彩色透明纸若干、光纤一束等。
教学环节 设计意图
一、创设情境　导入新课 视频导入1:观看视频《新闻联播:5G并网》 新闻联播的主要内容是,在有5G信号的地方,全国各电信运营商之间信号互通,打破了运营壁垒。是个好事情,也是电磁波传递信息的大事情。 这条新闻你是怎样知晓的 你能描述这条新闻如何从北京到达我们这台多媒体播放的 学完这节课你就能说明白了。 情境导入2:老师展示图片。 老师:图片上是什么 有什么作用 学生:烽火台,传递敌情等信息的。 老师:它一直是传递信息慢的标志。你可不要小瞧这种传递信息的方式,它可利用电磁波。 学生笑。 老师:白天看狼烟,晚上看篝火,不是利用的电磁波吗 老师:这种接力赛式传递信息的方式到今天我们都还用。是哪一种呢 今天我们就来学习。 学源于思,思源于疑。创造情景,引导学生带着任务问题,怀有兴趣地去学习新内容
二、新课讲解　探究新知 探究点一　光纤通信 1.观看光纤讲解的视频,了解光纤传递信息的基本原理。 2.结合视频材料,阅读课本P187~188“光纤通信”部分内容。 (1)光纤是光导纤维的简称,光纤是利用　光波　传输信号的。 (2)光纤传送信息容量　很大　,光纤很细,它主要利用光在光纤内以　反射　的方式。 3.光纤通信有哪些优点 请交流、讨论,最后请各小组选派代表汇报结果,达成共识。 (1)信息容量大。 由于光波的频率远高于无线电波的频率,所以,光波所运载的信息容量远大于无线电波。一根光纤能同时传输相当于10 000根电话线的信息量。在光纤组成的信息高速公路上,可以同时传递若干个电视频道信号。 随着科学技术的发展,光纤能传送的信息容量还会更大。 (2)传输速度大。因为传输的是光信号。光纤是至今为止传输速度最快的传输介质。 (3)传输距离远。光纤很细,(细如发丝)有内外两层,光在内层传播,如图。因此,光纤的抗干扰能力强,能减少信号衰减,适用于远距离、大容量信息。 观看视频,大体感知,然后看课本明确知识,解决问题,再进行活动加深理解,符合学生认知规律
(4)不怕潮湿、不怕腐蚀,线路能量损耗较小。 (5)无漏信号和串音,安全可靠,保密性强。 4.学生活动 (1)阅读课本P188“迷你实验室”部分。 (2)活动准备:手电筒一只、彩色透明纸若干、光纤一束。 (3)活动步骤 ①将不同颜色的彩色透明纸蒙在手电筒的玻璃上,再将光纤的一端垂直放置其上,仔细观察不同颜色的光在光纤中传播的现象。 ②将光纤弯曲成不同的角度(可以弯成环状),观察光在光纤中的传播,并与①进行比较。 (3)实验现象 ① 将红色透明纸蒙在手电筒的玻璃上时,在光纤的另一端看到红光;将绿色透明纸蒙在手电筒的玻璃上时,在光纤的另一端看到绿光…… ②将光纤弯曲成不同的角度,甚至成环状,仍能在光纤的另一端看见与①中相同的现象。 (4)实验结论 不同颜色的光都能沿着光纤传播,不管光纤怎样弯曲,从一端射入的光都会从另一端射出。 探究点二　现代电信网络 1.师生互动:初识现代电信网络构成及通信环节 (1)场景模拟:某个同学生病了,我要通知家长来,把学生带回去看病,这个过程需要三个信息传递过程,首先老师要用手机电话通知家长,孩子生病了;其次家长来之后,在门口告电话知老师,家长到了;老师该如何通知学生到门口和家长集合呢 (2)问题:找两组4名同学表演。 ①一组两名同学,一名同学直接喊名字告知,用时10 s。 ②另一组两名同学手拿手机,一名同学拨号、连接、告知,用时25 s。 为什么用手机利用电磁波传递信息反而更费时呢 所传递的信息是如何传递的呢 提示:所传递的信号必须经过很多有线、无线网络构成的现代电信网络送达。 (3)阅读并分析课本P189图2014“电话网络示意图”。 分析图中有哪些通信方式,利用到了哪些电磁波 示例:光纤通信,光信号。 2.卫星通信 (1)卫星把地面站送来的信号接收下来,进行放大,然后转发给另外的地面站。 该活动可以让学生直接接触光纤,初步了解其传输光的特点,加深对光纤的认识,加强对知识与生活联系的理解,提高探究能独立解决问题能力 该活动使学生对信息传递有了直观感受,初步感知信息传递需要经过一定流程和环节
(2)通信卫星大多相对地球“静止”——同步卫星。 3.微波通信:微波通信每隔几十千米建一座接力站,接收并放大信号,继续传送。 这是因为:微波是沿直线传播的,而地球表面有一定的弧度,在实现远距离微波通信时,要每隔几十千米左右设一微波站。发射台发出信号后,经中间的微波站接收并放大信号后,再转发到下一个微波站,就像接力赛跑一样,所以微波通信又称微波接力通信。 4.移动通信:移动电话用微波信号与电话网络联系。移动通信的基地台是按蜂窝的构造布局的,这样的布局大大增加了无线电覆盖的有效面积,减少了转接信息的基地台数量。因而移动电话也被称为“蜂窝电话”。 蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式,在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来,进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性,并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。 5.查阅资料,了解手机改进历程中的典型案例,体会通信技术的进步对社会发展的影响,与同学们讨论交流你的看法。 6.阅读课本P190“学科综合”部分,了解第五代移动通信技术。观看视频《了解5G》。 探究点三　互联网 1.因特网的英文名称是Internet,又称互联网。它将分布于世界各地的计算机网络连接起来,用来传输　计算机信号　。 2.观看互联网的发展及未来的视频,了解互联网的发展及未来预期。 3.信息时代的便利: (1)因特网使信息在全球范围内得到了高速共享。 (2)因特网为我们提供了崭新的学习方式——网络学校。 (3)网上医院使异地的病人得到国内外高水平名医的诊治。 该部分内容开放性比较强,随着时代发展变化比较快,所以提倡让学生去收集信息,让学生来讲,有可能比老师讲得还好,讲得还多,教学效果也更好 观看视频,了解5G
4.拓展讨论 (1)会有宇宙网吗 如果太空旅行变得非常普遍的话,互联网可能会向太空发展。但是,这样的通信太慢了。假设在地球与火星之间通信,请算一算无线电波从地球传到火星再返回地球,需要多少分钟。我们能发明一种比光跑得更快的波吗 (2)以后的人们是否还需要书籍呢 与同学一起,交流讨论、描绘信息时代的社会和文化。 5.阅读课本P191~192“学科综合”部分,了解北斗导航,并查阅资料,了解“5G+北斗”的卓越功能,完成一篇关于信息技术的应用将给人们生产生活带来怎样变化的科学猜想报告。 让学生立足现在,面向未来,畅想未来的通信联系方式,进行思想品德教育
三、归纳概括　课堂小结 学生讨论发言,梳理本节知识要点,老师随时补充。(“课堂小结”内容见PPT课件) 培养学生归纳总结的意识和能力
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
第三节　跨学科:电磁波与信息技术
一、光纤通信
1.光纤通信原理:以光的反射方式传播光信号。
2.光纤通信的优点
二、现代电信网络
1.卫星通信
2.微波通信
3.移动通信
三、互联网
见PPT课件。
该节内容现实意义和社会意义都很大,跟生活、生产联系密切,但对于初中学生而言,没有专业的知识作为依托,理解这些问题呀,只能停留在表面,讲课本内容,他们也理解不到位,理解不深刻。
　　所以在教学中,在明确主要知识点的同时,主要提供给学生一些视频、图片素材,让他们对电磁波跟信息技术的跨学科综合有个大体的了解。另外也设计了一些小的实验和活动,让学生参与其中,尽量活跃课堂气氛和提高学生学习兴趣。学生学习效果跟他们平时的知识积累、课外探索所接触到的事物有关,所以学习结果可能因人而异。