九年级物理第二十一章信息的传递.docx
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九年级物理第二十一章信息的传递
第二十一章信息的传递
第一节现代顺风耳—电话
【教学目标】
知识与技能
1．了解电话是如何把声音传递到远方的；
2．了解电话交换机的用处；
3．了解模拟通信和数字通信的基本区别。
过程与方法
1．通过看录像、老师讲解，了解电话是如何传递信息的；
2．通过学生的讨论和活动，说明电话交换机的作用；通过学生活动展示什么是数字通信。
情感、态度与价值观
1．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，了解技术改革对人类社会发展的作用，提高学生的学习兴趣。
2．通过学生讨论和活动，增强学生的学习主动性和合作意识；
【教学重难点】
重点：
电话原理及模拟通信和数字通信的基本区别。
难点：
了解电话交换机的应用。
【教学准备】或【实验准备】
教师用（学生每组）：
多媒体、演示电话机一部、视频资源
【教学过程】
一、联系时事热点、创设情景，引入新课
【时事热点创设问题情境、引入课题】
2014年3月8日凌晨2点40分，马来西亚航空公司MH370航班一架载有239人、由吉隆坡飞往北京的波音777于万米高空突然消失,举世震惊。
中、美、马等十一国联合搜救；多少国人牵肠挂肚、24小时守候手机期待搜救的最新消息……
【揭示课题】
✓古人是如何传递信息的？
✓现代人事如何传递信息的？
电话为什么能够传声呢？
（设计意图：
联系时事热点；类比古今人类传递信息的途径；引起学生的思考，激发学生的学习兴趣、求知欲。
）
二、合作探究，建构知识
（一）电流，把信息传到远方
1．电话的构造
2．话筒与听筒。
（一）体验感受、互动研讨
1播放视频，了解贝尔和他的“电话”
电话走进了千家万户，你知道电话是谁发明的吗？
（设计意图：
学生了解历史，崇尚科学。
）
2．观察老电话机，了解电话的构造
【看一看】电话由那两部分组成？
【议一议】人发出声信号经过电线传到了被叫的耳朵？
打电话的时候你看到电话线在振动吗？
话筒、听筒、电话线的作用是什么？
【拆一拆】
1话筒、听筒的构造是怎样的？
2话筒是怎样将声信号转化为电信号的？
3听筒是怎样将电信号转化为声信号的？
【归纳总结】
1话筒由金属盒、碳粒（碳精）、膜片构成.
人对话筒说话时，声波使膜片振动，膜片忽松忽紧地压挤碳粒，使金属盒的整体电阻忽大忽小，在电路里就产生了强弱按声音振动而变化的电流，使声音转化为变化的电流.
2听筒由永磁铁、螺线管、薄铁片（膜片）构成.
当电路中忽强忽弱的电流通过听筒里的螺线管的时候，磁铁对听筒薄铁片的吸力就发生忽大忽小的变化，薄铁片就振动起来使变化的电流转化为声音.
【练一练】
（1）电话机听筒里发生的主要能量转化是（ ）
A．电能转化为机械能 B．机械能转化为电能
C．内能变成电能D．电能变成内能
（2）电话的听筒主要应用了电流的（ ）
A．热效应B．化学效应
C．磁效应D．三种效应都有
（二）电话交换机
过渡：
在电话刚问世的时候，一部电话机要与多少部电话机通话，就要有多少对电话线与外部相连。
请同学们画圆圈代表电话机，依次连接一下2部、3部、4部、5部、6部电话机两两相连，分别需用多少对电话线？
你能找出n部电话需要电话线的对数吗？
数量如此巨大的电话线太浪费材料了，而且话机太多数根本无法实现。
该怎么办呢？
【看一看】
教师播放视频，学生看视频，了解“交换机”的作用。
阅读课本内容，了解电话交换机在现实生活中的应用及其发展史
教师活动：
组织学生阅读课本内容，组内交流后回答下面的问题：
问题展示：
（用课件展示问题）
①一个地区的所有电话都接到什么上？
每部电话的号码都一样吗？
②如何实现不同地区间的电话相互通话？
③打电话时，如果出现“占线”现象，是否对方话机正在使用中？
④交换机的发展经过了哪几个阶段？
程控电话有哪些功能？
你对此了解多少？
（三）模拟通讯和数字通讯
1．游戏引入，理解模拟通讯
游戏一：
由10名同学，排成一字长队，第一名同学按老师手中的一个成语或一句话，声情并茂地完成一套动作，只做给第二名同学看，第二名同学再只做给第三名同学看，依次做到第十名同学。
最后请第一名和第十名同学同时做给同学们看，比较他们两个有没有差异。
点拨：
模拟信号就像刚才的游戏一样，当将声音转换成电流时，这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。
游戏二：
由一名学生执笔，在黑板上任意写下五个汉字，同学们分别给每个字标定代码，写在汉字的下面（代码的标定是任意的，可以是各种形状的不同组合，也可以是不同颜色的组合，还可以是横与竖的不同组合等）。
由10名同学，排成一字长队，第一名同学从黑板上的十个字的代码中，找出几组代码，能表达一定的意思为佳，只说给第二名同学听，第二名同学再把他所听到的只说给第三名同学听，依次直到第十名同学。
请每一名和第十名同学同时在黑板上写出他们传递的代码，其他同学一起来对比两者有无差异。
【归纳总结】
①用不同符号的不同组合表示的信号，叫做数字信号，这种通信方式叫做数字通信。
②通常的数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强。
另外，数字信号还可以通过不同的编码进行加密。
三、反馈练习：
见附件1师巡视检查
四、课堂小结：
本节课你有哪些收获？
还有哪些疑惑?
五、布置作业：
出示思考题题目见附件2
【板书设计】
第一节现代的顺风耳—电话
一、构造：
话筒：
把声信号变成电信号
听筒：
把电信号变成声信号
二．电话交换机
提高线路的利用率
三通讯方式：
模拟信号：
信号易丢失
数字信号：
抗干扰能力强
【教学反思】
一、教案的“亮点”
1．电话的构造与原理尽量体现方法与思想的设计。
如要想把声音信号变成电流信号，改变电流，该怎么办，可以利用欧姆定律想办法改变话筒的电阻，即老式电话的原理；可以利用电磁感应现象，把运动变成电流，即现代话筒的构造，总之讲解宜从其本质上讲，学生理解起来才透彻。
2．数字信号可以让学生多练习，我在课堂上让学生编拟数字密码，起到了很好的作用，学生兴趣高涨，达到了很好的效果。
二、教学中易出现的问题
1．即将技术新课，面临中考物理总复习。
往年的做法是一节课一章，草草收尾，腾出更多的时间来进行中考复习。
殊不知，最后两章的内容虽然考点不多，对于培养学生队伍里继续保持浓厚的兴趣，也起到十分关键的作用。
所以还是要重视。
2．本课要多找合适的视频，老式的手机、电话，让学生拆解，让他们体验到探究的乐趣。
并发动学生对“智能手机”的功能和模块组件进一步探究，方能与时俱进，提高学生的科学素养。
附件1
【反馈练习】
1．电话机中听筒的作用是（ ）
A.使电流直接转变为声音
B.将声音转变为电阻
C.使线圈的磁性随电流而变化,使膜片发生振动而产生声音
D.碳粒电阻随声音强弱变化,使电流随声音强弱变化
2.以下关于电话交换机的说法中，正确的是
A.程控交换机是利用电脑按照输入的程序“见机行事”的
B.一台程控交换机只能同时转接两部长途电话
C.打电话“占线”说明对方的话机一定在通话中
D.电话上的“来电显示”是由用户手机设定的，不需要程控交换机去完成
3.下列关于“模拟信号”和“数字信号”说法正确的是
A.“电报”信号属于模拟信号
B.数字信号比
模拟信号抗干扰能力强
C.模拟信号比数字信号抗干扰能力强
D.电子计算机是以模拟信号来工作的
4.数字通信是一种既现代又古老的通信方式，现代电话已全部采用数字信号进行处理。
若用“0”和“1”代表“开”和“关”这两个动作，组成一组数字信号，可以表达一句话。
例如：
“我相信你能行”的数字信号为“0、01、1、10、00”。
开关动作
开
关
开关
开开
关开
表示数字
0
1
01
00
10
中文意义
我
你
相信
行
能
请参照此代码和上述例子，用另一组信号表达你想说的一句话：
，其数字信号为 。
答案：
1.答案：
C 解析：
听筒内部是一个电磁铁，变化的电流使电磁铁的磁性强弱变化，对膜片的作用也不同，使膜片振动发声，所以是将电信号转换为声信号。
故C选项正确。
2.答案：
A
3.答案：
B
4.答案：
我相信我能行；0、01、0、10、00.
附件2
【课后作业】
1.1876年_________发明了电话，这是人类历史上最伟大的发明之一。
、最简单的电话是由______、________和_______组成，它们是_______联在电路里。
2.下列说法中错误的是（ ）
A.话筒的作用都是把声信号变成电信号
B.听筒和扬声器都是把电信号变成声信号
C.一般电话之间都是通过电话交换机来转接的
D.数字信号就是只能用数字表示的信号
3.当甲、乙两部电话接通后，小明与小虹就对课堂上所学习“电话”知识展开了讨论．以下说法中正确的是（ ）
A．甲的听筒和甲的话筒，乙的听筒和乙的话筒分别串联在两个不同的电路中
B．甲电话的听筒和乙电话的听筒是串联连接的，甲电话的话筒和乙电话的话筒是串联连接的
C．甲的听筒和话筒，乙的听筒和话筒都是串联在一个电路中使用
D．甲电话的听筒和乙电话的话筒是串联在一个电路中，乙电话的听筒和甲电话的话筒是串联在另一个电路中
4.下列叙述中，正确的是（ ）
A．话筒的作用是把声音直接传递到受话人的听筒
B．话筒的作用是把忽强忽弱的电流信号转化成声音信号
C．话筒的作用是把声音的振动转化为强弱变化的电流信号
D．话筒的作用是把电流直接送到受话人的听筒
5.在上海的小明家里刚刚装上电话，他想给北京的姑姑打个电话问候，可电话在“占线”。
请你帮他分析一下，下列哪种情况能造成这种现象（ ）
A．有人正给小明打电话
B．小明的姑姑正在用电话
C．上海和北京之间有太多的用户在通话
D．以上情况都有可能
答案：
1答案：
贝尔；话筒；听筒；电话线；串
2答案：
D3答案：
D4答案；C5答案：
C
第2节电磁波的海洋
【教学目标】
知识与技能
1、简述电磁波的产生和传播 ；
2、说出电磁波在真空中的传播速度 ；
3、简述波长、频率和波速的关系；
过程与方法
通过演示了解电磁波的产生及电磁波在真空中的传播；
情感、态度与价值观
通过学习电磁波的知识，了解科技为人类带来的便利，养成主动学习科学的习惯；
【教学重难点】
重点：
电磁波的产生与传播；
难点：
电磁波在真空中的传播；
【教学准备】
手机（两部）、收音机、真空罩、抽气机、导线、电池、锉刀，多媒体课件。
【教学过程】
一、创设情景，引入新课
事件概况：
2014年3月8日凌晨2点40分，一架马航波音777-200客机在起飞后2小时与苏邦空中交通管制台失去联系。
机上共有239人，载有154名中国乘客。
空中客机怎么会与地面失去联系呢？
空中客机靠什么与地面建立联系？
（设计意图：
利用世人都观注的“马航客机失联”事件引入新课，引起学生的思考，激发学生的学习兴趣。
）
二、合作探究，建构知识
（一）电磁波是怎样产生的
【提出问题】电磁波在信息的传递中扮演着十分重要的角色。
那么电磁波是怎样产生的？
又是怎样传播的呢？
【演示实验】体验感受电磁波的存在
在打开的收音机的附近，让电池的负极与一根锉良好接触，正极连接一根导线，拿着导线头，让它们与锉接触，并在锉面上滑动。
问题：
为什么旁边的收音机会发出“喀喀”声？
电磁波的产生：
当导体或电路中的某处有迅速变化的电流时，在周围空间就会产生向外传播的电磁波。
图片介绍：
上海东方明珠广播电视塔，高468米，发射广播和电视信号的顶端天线长118米。
广播电台、电视台及移动电话都是靠它们内部复杂的电子线路产生迅速变化的电流产生电磁波。
（设计意图：
通过演示实验，让学生感知电磁波的真实存在，创设物理情境,引起学生的学习欲望。
）
（二）电磁波是怎样传播的
【提出问题】电视塔发射电磁波也像声音的传播那样，需要介质吗？
【演示实验】把一个移动电话放入真空罩中，给这个电话打电话，这个电话能够收到此信号吗？
结论：
电磁波的传播不需要介质。
月球上没有空气，声音无法传播。
但是电磁波可以在真空中传播，所以宇航员在月球上用电磁波来通信。
想想画画：
木杆的上下振动,通过水使振动向外传播形成水波。
教师讲述：
跟水波类似，电磁波也有自己的频率、波长和波速。
（1）波长（λ）：
邻近的两个波峰（或波谷）的距离。
单位：
米
（2）频率（f）：
在1s内有多少次波峰或波谷通过，波的频率就是多少。
单位：
赫兹（Hz）千赫（kHz）兆赫（MHz）
（3）电磁波的波速（c）：
科学测量表明，真空中电磁波的波速c=2.99792485×108m／s≈3×105km／s
知识小结：
各种振动与波的关系
项目
振动源
波的形成
水波
木杆的上下振动
通过水使振动向外传播形成水波
声波
发音体的往复振动
通过空气使振动向外传播，形成声波
电磁波
导体中有方向、大小变化很快的电流
可以在真空中或介质中通过变化的电场和变化的磁场相互激发，形成电磁波
放飞思维：
电磁波的传播跟光一样，不需要介质，可以在真空中传播，且传播的速度也是c=2.99792458×108m/s，是否有似曾相识的感觉?
你能猜想得到什么？
知识拓展：
1、不同频率（或不同波长）的电磁波的传播速度都相同，同时电磁波的波长、频率和波速，满足：
波速=波长×频率即:
c=λf
上图所示的电磁波，频率低，波长较长，下图所示的电磁波，频率高，波长较短
2、电磁波是一个大家族，波长不同就有不同的作用。
通常用于广播、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
日常生活中的各种天线，有的是发射电磁波，有的是接收电磁波，我们生活中电磁波的海洋中。
（三）电磁波与我们的生活
那同学们知道电磁波在生产和生活中可以为我们做哪些事情呢？
媒体展示：
电磁波与我们的生活
电视台通过电磁波，将精彩的电视节目展现给我们。
微波炉：
表面和内部同时加热（水分子共振）；将电磁波的能量转化为食物的内能。
（设计意图：
让学生充分利用网络，扩大知识面，培养自主学习，互动学习，分析信息，获取知识的能力。
）
三、课堂小结：
这节课你学到了哪些知识？
还有哪些疑惑?
四、课堂检测：
见附件1教师巡视、讲评
五、布置作业：
见附件2
【板书设计】
第二节电磁波的海洋
一、电磁波的产生
电磁波是由变化的电流产生的
二、电磁波的传播
1．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播。
2．长、频率与波速的关系式为：
c=λf。
三、电磁波的应用
1．微波炉；
2．雷达。
【教学反思】
我们生活在电磁波的海洋里，学生对“电磁波”这一概念并不陌生，但是要把看不见、摸不着的电磁波讲的直观还是有一定难度的。
本节亮点：
1、利用世人都观注的“马航客机失联”事件引入本课，让学生切实感触电磁波就在我们身边，而且对人类生活带来及大的方便，很容易激发学生学习热情，也让学生初步理解电磁波的作用。
2、通过水波讲电磁波，让学生更容易认识有关电磁波的几个概念，利用演示实验介绍电磁波是怎样产生的，电磁波是怎样传播的，使学生在实验中领略科学的气氛，使学生对陌生的知识产生亲切感。
本节不足：
1、电磁波的传播不需要介质，本节课只做了一个真空罩的实验，如果能多做一些能证明电磁波能在固体、液体中传播的实验，并通过生活的实例来说明电磁波的传播，会更让学生信服。
2、对于电磁波的应用，比如微波炉、雷达知识，学生比较陌生，但对于家庭中普遍存在的电器――微波炉，在应用中的一些常识，比如为什么不能使用金属容器，微波炉的外壳是金属壳，炉门的玻璃为什么要上有金属网，没有给学生作具体的介绍，只好让学生课下借助网络媒体来拓展知识，通过网络查寻，也是对本节内容一个很好的课外补充。
附件1
【课堂检测】
1、目前，很多汽车的驾驶室里都装有GPS（全球卫星定位系统）接受装置，GPS接收器通过接受卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航，卫星向GPS接收器传送信息依靠的是（）
A．激光 B．红外线 C．紫外线 D．电磁波
2、2012年9月25日，“辽宁号”航空母舰成功完成舰载机起飞降落等各项训练任务。
通过卫星电视，这一消息迅速传遍全国，给国人以振奋。
就此事以下说法正确的是（）
A.这一消息是通过超声波传播的
B.这一现象说明电磁波可以传播声音和图像信号
C.人们几乎同时知道这一消息，说明电磁波传播不需要时间
D.电磁波的传播必须借助卫星
3、在我们的生活中，3G手机通信业务已经非常普遍，使用3G手机不仅可以通话，还可以随时通过无线网络上网。
下列说法正确的是（ ）
A．电磁波和声波都是由物体的振动产生的
B．电磁波和声波在空气中的传播速度都是340m/s
C．手机无线上网是利用电磁波传输信息
D．电磁波和声波一样不能在真空中传播
4、如图是一台收音机的屏板，当向左调指针（图中黑块）时，所接收的电磁波（）
A．频率变大，波长变大 B．频率变大，波长变小
C．频率变小，波长变小 D．频率变小，波长变大
5、我市目前已全面开通了3G手机通信业务，广大用户可随时通过无线网络上网。
这无线网络是利用 传输信号，它在真空中传播速度为 m/s。
6、隐形飞机是一种先进的军用飞机，可以减小被雷达发现的几率。
隐形飞机主要用的是材料，它能减少飞机对电磁波的，使雷达很难发现它。
7、将正在放音的收音机放入一个金属网中，注意收音机的音量变化，你将观察到的现象是；若将正在放音的录音机放入金属网则（填“会”或“不会”）出现上述现象，其原因是。
由于空间充满电磁波，常对某些精密仪器产生干扰，用什么方法可以消除？
附件2
【作业】
1、查阅资料或错助媒体，了解电磁波对人的危害有哪些。
2．查阅资料或错助媒体，了解隐形飞机机身的材料有什么特殊性？
3、社会调查：
现在家庭中使用的电器很多，如电冰箱、洗衣机、微波炉、空调，还有收音机、电视机、手机等，哪些会发出电磁波？
有什么事实支持你的说法？
附：
课堂检测参考答案
1、D2、B3、C4、D5、电磁波3×1086、吸波反射
7、收音机的音量减弱不会金属网能屏蔽电磁波用金属网将精密仪器包起来或将精密仪器放在金属盒内。
第3节广播、电视和移动通信
【教学目标】
一、知识与技能
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过程。
3.了解移动电话是怎样工作的。
二、过程与方法
通过了解广播、电视和移动电话的工作过程，初步认识科技对现代生活的影响。
三、情感态度与价值观
通过学习广播、电视和移动通信，体验现代应用科技的价值。
【教学重点】
无线电信号的发射和接收过程。
【教学难点】
移动电话的工作过程。
【教学准备】
学生课前收集、整理的资料，收音机、电视机和移动电话各一台，教师用多媒体课件。
【教学过程】
【创设情境激趣诱思】
一、[新课导入]
课件展示图片
导入语：
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和图像信号呢？
【板书课题】21.3广播、电视和移动通信
（设计意图：
通过生活中常用的电视、手机等图片引入电磁波的广泛应用，通过问题激发学生的思考，激发学生的求知欲。
）
二、【合作互动探究新知】
无线电广播信号的发射和接收
1.无线电广播信号的发射过程
1.无线电广播信号的发射过程——广播电台
[自学提纲]
通过阅读课本154页，完成课件展示的内容：
（时间3min）
1.无线电广播信号的发射和接收分别由________和________来完成。
2.用________传递声音信号，需要把声音信号转变为电信号加载到________上，再把载有这种信号的电磁波向外界发射出去，在接收处需要把加载在电磁波上的信号取出并放大，然后还原为________。
[精讲点拨]
电磁波传递信息又快又远，无线电通信就是利用它作为“载体”来传递信息，进行无线电通信。
发射电磁波是为了利用它作为传递信号的载体，正如放飞信鸽是为了用信鸽来传送信件一样。
无线广播的信号由广播电台以电磁波的形式向外发射。
如图所示是无线电广播的发射过程。
在电台，播音员的声音首先通过话筒转化成电信号，然后用调制器把音频电信号加载到高频电磁波（载波）上，再通过天线发射到空中，传向各地。
这就如同将信缚到了鸽子身上，飞鸽携带信息飞向各地相似。
这里无线电广播传递的是声音。
在电台先要把声音变成电信号，如同家鸽只能缚上信纸而不能携带口信（人可传话）。
但电信号较弱不能直接用来发射，所以要加到高频（载波）上，这样才能传播得远。
2.无线电广播信号的接收过程
2.无线电广播信号的接收过程——收音机
[精讲点拨]
如图是无线电广播的接收过程。
收音机的天线，是接收电磁波的。
收到各种各样的电磁波都变化成声音是嘈杂的，所以收音机要选台接听，转动收音机调谐器的旋钮，可以从中选出特定频
率的信号。
收音机内的电子线路再把“声音信号”从中取出，如同摘下飞鸽身上的信件，然后进行放大，送到扬声器里。
扬声器把音频电信号转换成声音，这样我们就真正接收到了声音的信息。
（设计意图：
通过课件展示图片对比，把发射和接收无线电信号比喻成信鸽送信，类比可以让抽象的知识更加具体，学生更容易理解。
）
电视信号的发射和接收
1.电视信号及其伴音的发送
[自学提纲]
通过阅读课本155页，完成课件展示的内容：
1.电视信号的发射和接收，分别由________和________来完成。
2.电视用________同时把________信号发射到四周空间，电视机的接收天线把高频电视信号接收下来，通过电视机把图像信号和声音信号取出并放大，然后把它还原成图像和声音。
[精讲点拨]
1.电视信号及其伴音的发送——电视台
电视台与广播电台相类似，是负责发射信号的，但是电视台的发射不仅有声音信号，而且还多了图像信号，因此电视台的发射装置多了摄像机，摄像机就是将图像信号变成电信号的装置。
2.电视信号及其伴音的接收——电视机
电视机与收音机相似，它是负责接收信息的装置，是接收声音与图像信息的装置，因此电视机比收音机先进。
电视机的接收天线把接收到的信号接收下来，声音由收音部分完成转换，图像部分由显像管还原成图像。
移动电话
1.移动电话的工作原理
1.移动电话的工作原理
移动电话，我们俗称"大哥大"，是目前最先进的个人无线通讯设备。
每一个移动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中；同时它又相当于一个收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信息。
无线电波可以遍布空间的任何角落，所以可以随地接收。
手持电话由于体积很小，发射及接收的功率不大，它的天线也很简单，灵敏度不高。
因此，它跟其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转接。
这种固定的电台叫做基地台，跟电话交换机相连。
靠基地台的帮助能把移动电话的微弱的信号放大，从而再与外界进行联系。
为保证通话的质量，必须建立较多的无线电台进行信号的传递。
这种基地台经常要建在高处，因此城
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