20.3跨学科_电磁波与信息技术 课件（29页PPT）-2025-2026学年沪科版（2024）物理九年级全一册

20.3跨学科_电磁波与信息技术
第二十章 电磁波与信息时代
沪科版2024版物理九年级全册
20.3 跨学科_电磁波与信息技术 教案
一、教学目标
（一）知识与技能目标
学生能够阐述电磁波在信息技术领域的核心作用，明确其作为信息载体实现数据传输与通信的原理。
掌握常见信息技术设备（如手机、卫星通信系统、无线网络设备等）中电磁波的具体应用方式及工作流程。
了解信息技术中与电磁波相关的数据编码、加密等技术知识，初步理解其基本原理。
（二）过程与方法目标
通过跨学科案例分析、小组合作探究与实践操作，培养学生整合物理与信息技术知识解决实际问题的能力。
引导学生经历从现象观察到原理分析的思维过程，提升逻辑推理与抽象思维能力，增强跨学科学习意识。
（三）情感态度与价值观目标
让学生感受电磁波技术对信息技术发展的巨大推动作用，体会跨学科知识融合的魅力，激发探索科学技术的兴趣。
培养学生正确使用信息技术的意识，认识到科学技术在社会发展中的重要责任，树立积极的科学态度和创新精神。
二、教学重难点
（一）教学重点
电磁波在信息技术中的应用原理及具体实现方式。
信息技术与电磁波知识之间的内在联系与相互作用。
（二）教学难点
理解信息技术中涉及的电磁波复杂传输与处理过程，如多路信号复用、抗干扰技术等。
引导学生打破学科界限，实现物理与信息技术知识的有效融合与应用。
三、教学方法
案例分析法、小组合作探究法、实践操作法、讲授法
四、教学过程
（一）情境导入（5 分钟）
展示一段现代智慧城市生活的视频，其中包含人们使用手机支付、通过无线网络远程办公、观看卫星电视等场景。
提问引导：“在刚才的视频中，我们看到了丰富多彩的现代生活场景，这些便捷的生活方式都离不开信息技术。而信息技术能够实现信息的快速传递与处理，背后离不开电磁波的支持。那么，电磁波与信息技术之间究竟有着怎样紧密的联系呢？今天我们就从跨学科的角度来探究这个问题。”
（二）新课讲授
1. 电磁波：信息技术的基础载体（12 分钟）
理论讲解：
回顾电磁波的特性，如可以在真空中传播、传播速度快等，强调这些特性使其成为信息技术中理想的信息载体。
讲解在信息技术中，声音、图像、文字等信息都需要先转化为电信号，再通过调制技术加载到电磁波上进行传输。
案例分析：
以手机通信为例，展示手机通信原理图，分析手机如何将语音信号转化为电信号，通过调制加载到特定频率的电磁波上发射出去，以及基站和其他手机接收、解调信号的过程。
介绍卫星通信，讲解卫星如何接收地面发射的电磁波信号，进行放大、变频等处理后再转发回地面，实现远距离通信，让学生理解电磁波在跨地域信息传输中的重要作用。
2. 信息技术中的电磁波应用技术（15 分钟）
无线网络技术：
利用多媒体课件展示无线网络的工作原理，讲解 Wi-Fi 设备如何通过特定频段的电磁波（如 2.4GHz 或 5GHz）实现设备之间的连接与数据传输。
组织学生进行简单的无线网络设置实践操作（在安全的教学网络环境下），如连接校园 Wi-Fi，观察设备搜索信号、输入密码连接的过程，引导学生思考其中电磁波的作用。
数据编码与加密：
引入数据编码概念，讲解在信息技术中，为了更高效地传输和处理信息，需要将信息进行编码，转化为适合电磁波传输的数字信号形式。以二进制编码为例，说明其如何通过电磁波的不同状态（如信号的有无、强弱）进行表示和传输。
简要介绍数据加密技术与电磁波的关系，如为了保证信息传输的安全，会对加载在电磁波上的信号进行加密处理，让学生了解信息技术在保障信息安全方面对电磁波应用的拓展。
3. 跨学科问题探究（12 分钟）
小组合作任务：
提出问题：“在偏远山区，手机信号有时很弱甚至没有信号，从电磁波和信息技术的角度分析，可能有哪些原因？可以采取哪些解决措施？”
将学生分成小组，每组围绕问题进行讨论。教师引导学生从电磁波的传播特性（如受地形阻挡、距离衰减等）、基站建设与信号覆盖等信息技术方面综合分析原因，并探讨可能的解决方案，如建设信号增强基站、采用卫星通信辅助等。
小组汇报与交流：
各小组派代表汇报讨论结果，其他小组进行补充和质疑，教师进行总结和点评，强调跨学科知识融合在解决实际问题中的重要性。
（三）课堂小结（5 分钟）
与学生一起回顾本节课内容，梳理电磁波与信息技术的关联知识：电磁波作为信息载体在通信中的应用、信息技术中电磁波相关技术、跨学科解决实际问题的思路。
再次强调跨学科学习的意义，鼓励学生在日常生活中多观察、多思考，发现更多物理与信息技术知识融合的实例。
（四）课堂练习（6 分钟）
手机通信过程中，将语音信号加载到电磁波上的过程叫做（ ）
A. 解调
B. 调制
C. 编码
D. 加密
Wi-Fi 设备通常使用的电磁波频段有（ ）（多选）
A. 2.4GHz
B. 5GHz
C. 10GHz
D. 15GHz
请结合电磁波和信息技术知识，简要说明为什么在电梯中手机信号通常较弱。
（五）布置作业
调查一种新兴的信息技术（如 5G、物联网、量子通信等），分析其中电磁波的应用情况，撰写一篇 500 字左右的调查报告。
完成教材课后相关练习题，巩固本节课所学知识。
五、教学资源
多媒体课件：包含电磁波与信息技术相关原理动画、案例图片与视频等。
教学网络环境：用于学生进行无线网络连接实践操作。
智能手机、无线路由器等设备实物或模型。
六、教学反思
在跨学科教学中，需关注学生对不同学科知识融合的接受程度。对于复杂技术原理的讲解，可进一步优化案例和教学方式，确保学生理解。同时，加强对学生小组合作探究过程的引导，提高学习效果，后续教学中不断探索更有效的跨学科教学策略 。
这份教案围绕跨学科融合设计，注重知识讲解与实践结合。你若对教学环节安排、案例选取等有不同想法，欢迎随时提出，我会进一步优化。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
探索新知
光导纤维简称光纤。
光纤是传输光信号的介质。
一.光纤
利用桌上老师提供的手电筒一只，彩色透明纸，光纤来探究：
①不同颜色的光在光纤中传播的现象；
②光在光纤弯曲成不同角度（甚至环状）时的传播情况。注意观察现象，并归纳结论。
不同颜色的光在光纤里只发生反射.
光导纤维中激光是以不断反射的形式向前传播的，因而光缆也可以不沿直线铺设。
电话、电视、广播等信号以及数据文件可以在光纤构成的“信息高速公路”上传播，并且互不干扰。
光纤的特点：
⑴信息容量大。
⑵传输速度快。
⑶传输距离远。
⑷频带极宽。
⑸抗干扰能力强。
⑹保密性强。
⑺经济。
要点归纳
(1)光纤通信原理：利用携带信息的激光从光导纤维的一端射入，在内壁多次反射，从另一端射出，这样就把它所携带的信息传到了远方（如下图）。
(2)光纤通信特点：由于光的频率很高，在一定时间内可以传输大量信息。光纤通信可长距离传输信息，容量大，不怕雷击，不受电磁干扰，通信质量高，保密性好。
二.现代电信网络
现代通信网络由光纤通信（激光通信）、卫星通信、微波通信、移动通信和因特网（网络通信）组成，实现了信息的大容量、高速度传输，形成了“信息高速公路”。
什么是卫星通信？要完成全球通讯，至少需要几颗卫星？
利用卫星把地面送来的信号接收下来，进行放大，然后转发给另外的地面站，称为卫星通信，需3颗.
卫星通信
同步卫星
微波通信
微波通信像接力赛，每隔几十千米修建一座接力站，接受并放大信号，继续传递。
微波接力通信的通信容量大，建设费用低，抗灾害性强，能满足各种电信业务的传输质量要求，是一种被广泛应用、具有强大生命力的通信方式。
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。因而移动电话也被称为“蜂窝电话”。
互联网
因特网将分布于世界各地的计算机网络连接起来用来传递计算机信号。
信息时代的利与弊
⑴给人带来方便的同时，也给罪犯许多可乘之机。如网络骗子、手机短信骗子等。
⑵电磁辐射。如手机、电脑对人体的辐射危害等。
⑶在传播有用信息的同时，假信息、不良信息、有害信息等也得以泛滥。如黄色、暴力影片、图片、文字等毒害青少年。
知识点1 光纤通信
1. 历经四十年的发展，中国光纤光缆行业已经占据世界半壁
江山，为现代通讯做出了突出贡献，体现了大国精神、大国
担当。光纤通信传输信息的载体是( )
B
A. 微波 B. 光波
C. 无线电波 D. 超声波
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2. ［2024·广州］如图，光导纤维在传递信息时，光从内芯
的一端传输到另一端，其原理应用了光的( )
B
A. 折射 B. 反射
C. 色散 D. 直线传播
【点拨】光纤通信，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，故选B。
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3. “加快建设科技强国，实现高水平科技
自立自强”是中国科技发展的指导方向。在大数据、云计算的
当今时代，计算机通过光纤接入互联网。下列关于光纤的说
法正确的是( )
A
A. 利用光传输信息 B. 传输信息量很小
C. 利用电流传输信息 D. 传输信息时损耗大
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4.在一个无色大塑料瓶的侧壁靠底部的位
置钻一个小孔，用胶带粘住小孔，在瓶中
装满水，在瓶内的另一侧放一只激光电筒，
调节光束的方向，让光束正好能射中对侧
的小孔（如图所示）。揭下胶带，让水流
到下面的盆里，你会看到光束随弯曲的水流照到盆底，在盆
底形成一个光斑。
（1）实验中从瓶中流出的水柱相当于光
纤通信中的__________。由此说明用来进
行光纤通信的光纤____（填“能”或“不能”）
弯曲。
光导纤维
能
（2）在光纤通信中，每一根光纤____
能
（填“能”或“不能”）同时传导多束激光信号而不致相互干扰。
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知识点2 现代电信网络
5. 现代卫星通信能实时将世界各地的新闻传递到我们的眼前，
关于卫星通信，下列说法正确的是( )
D
A. 它是用超声波传递信息的
B. 它是用次声波传递信息的
C. 它是用激光传递信息的
D. 它是用微波传递信息的
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6. 第六代移动通信技术也被称为6G ，主要促进的就是物联网
的发展，6G仍在开发阶段。6G的传输能力可比5G 提升100倍，
1秒下载10部高清视频成为可能。下列说法正确的是( )
?
B
A. 6G 手机间是利用超声波传输信号
B. 6G 手机间发短信是利用电磁波传输信号
C. 6G比5G 处理数据的速度慢
D. 6G 手机利用传递信息的波不能在真空中传播
?
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7.现代电信网络主要由微波通信、______通信和______通信
三种方式组成。 作为信息载体的微波，因其波长较短，
______较高，相同时间内可以传输的信息较多。
卫星
移动
频率
【点拨】现在人类可以发射人造卫星，可通过卫星实现全球
同步通信。由于移动技术的成熟，也可实现移动通信。 作
为信息载体的微波，因其波长较短，频率较高，相同时间内
可以传输的信息较多。
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知识点3 互联网
8. 下列各种活动中，能通过互联网做到的是( )
B
A. 传送网购的运动鞋 B. 远程学习物理课程
C. 输送发电厂的电能 D. 传输纸质信件
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