1、第二十一章 信息的传递第1节 现代顺风耳电话教学目标一、知识与技能1.了解电话的基本结构以及电话是如何把声音传递到远方。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。二、过程与方法1.通过讨论和活动,说明电话交换机的作用和展示什么是数字通信,增强学生运用物理知识的观念和能力。2.通过讨论和活动,增强学生学习主动性和合作意识。三、情感、态度与价值观通过了解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。教学重点电话是怎样把信息传递到远方的及交换机的用处。教学难点模拟通信和数字通信的基本区别。教具准备多媒体课件。新课引入
2、如果我们想了解远在他乡的亲友的近况，你可以怎么做？由导出新课题电话。合作探究探究点一 电流把信息传递到远处活动1：教师介绍贝尔发明电话的过程，然后让同学们看PPT课件和阅读P145P146。小组交流讨论下列问题：（1）最简单电话是哪两部分组成？（2）电话是怎么样传声的？教师归纳总结：（1）电话由听筒和话筒组成。（2）话筒由金属盒、碳粒、膜片构成。人对话筒说话时，声波使膜片振动，膜片忽松忽紧的压挤碳粒，使金属盒的电阻忽大忽小，在电路里就产生了强弱随声音振动而变化的电流，是声音信号转化为变化的电信号。听筒由永磁铁、螺线管、薄铁片构成。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
3、的吸力就发生忽大忽小的变化，薄铁片在这种忽大忽小的力的作用下就振动起来，听筒薄铁片的振动情形跟话筒膜片的振动情形是一样的，就听到与话筒前面的讲话相同的声音。它是使变化的电信号转化为声信号。探究点二 电话交换机活动1：思考下面问题，一个区有5部电话，如果一部话机只能固定的同另一部话机接通，要使这5部话机中的任意两部都能花香接通，要架设多少对电话线。学生讨论交流后回答：要架设10对电话线。活动2：思考能够想出一个办法，要求减少线路的数量，但人能保证5部电话中的任意两部可以互相通话？学生讨论交流后回答：装交换机，就知需要5对电话线。活动3：播放交换机的发展过程，让学生从片中了解交换机的发展，以及电话
4、使人与人拉近彼此间的距离。探究点三 模拟信号和数字信号活动1 ：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模拟通信和数字通信活动2：带着问题阅读课本中相关的内容，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？同学们交流讨论后回答。归纳总结：电话信号分为数字信号和模拟信号两种。用电流传递信号叫做模拟信号，它具有的特点：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。用不同符号的不同组合表示的信号叫做数字信号，它具有的特点是将一系列点和画组合
5、的信号可以代表一个完整的句子。 莫尔斯电码板书设计 第1节 现代顺风耳电话 教学反思 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电话交换机让学生感受，通过设计几种电话的连线，感到多部电话机间的通信通过交换机相连确实才是一个好的办法，现代光缆通信已让“占线”减少了很多。3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。第2节 电磁波
6、的海洋教学目标一、知识与技能1.知道电磁波的产生。2.知道电磁波怎样传播,知道波长、频率和波速，知道电磁波在真空中传播的速度。3.了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。二、过程与方法通过演示实验，了解电磁波的产生,联系生活实际了解电磁波的传播。三、情感、态度与价值观通过对电磁波的学习,激发学生敢于向科学挑战、热爱科学的情感。教学重点电磁波的产生和传播。教学难点电磁波的波长、波速和频率的关系。教具准备水槽、木棍、音叉、铁架台、小球、收音机、千电池、导线、手机、塑料袋、木盒、真空罩、多媒体课件。新课引入生活中我们收听广播、看电视节目，广播中的声音怎么能从很远的地方传到这里呢？看到的电视节
7、目的图像是怎么从荧屏上得到的呢？从疑问中导入课题电磁波探究点一 电磁波是怎么样产生的活动1：我们前面提到过水波、声波。用实验来说明什么是水波、声波。实验1：手持木棍，让木棍下端接触水槽水面上，水面上有一圈一圈凸凹相间的状态从木棍接触水面处向外传播，形成水波。实验2：两个音叉并排放置，并离得很近，敲击其中一个音叉，和另一个音叉接触的小珠被弹起。音叉振动时，在空气中会有疏密相间的状态向外传播，形成声波。声波看不见，摸不到，但声波传到我们的耳朵，会引起鼓膜振动，使我们产生听觉。活动2：看完以上两个实验，那么思考电磁波是怎样产生的？请看看演示。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
8、，取一节干电池和一截导线，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？同学们交流、讨论后回答：在收音机里听到“喀喀”的杂音。这是因为在导线与电池组成的电路中产生了快速变化的电流，变化的电流产生了电磁波，收音机接收了这一电磁波，并把它放大转换成声音，这就是我们听到的“喀喀”声。探究点二 电磁波是怎么样传播的活动1：波是自然界普遍存在的现象。电磁波就是当导体中有快速变化的电流时，会向周围空间发射电磁波。我们知道声波的传播需要介质，那么电磁波的传播是否也需要介质？我们想想如何做实验才能知道电磁波传播是否也需要介质？请同学
9、们设计实验探究（启发：回忆声音的传播需要介质的实验）同学们交流、讨论后回答：实验1:把无线寻呼机放在塑料袋，再放入水槽中，打电话请寻呼台呼叫，寻呼机能够收到信号。这个实验说明，电磁波在液体中能够传播。实验2：把无线寻呼机放在密闭的木制的盒子里，呼叫，能够收到信号。这个实验说明电磁波在固体中能传播。实验3：把无线寻呼机放在真空罩中，呼叫，寻呼机能够收到信号。这个实验说明，电磁波在真空中能够传播。活动2：月球上没有空气，声音无法传播。但是电磁波能够在真空中传播，所以宇航员在月球上可以用电磁波来通信。大家看屏幕（微机模拟不同形式的电磁波），观察到什么？同学们交流、讨论后回答：看到一圈一圈明暗相间的状
10、态向外传播；看到一圈一圈凸凹相间的状态向外传播。教师归纳总结：凸凹相间说明有凸起部分和凹下部分，这样向上部分就形成像山峰似的浪尖，叫做波峰；向下部分就形成凹谷，叫做波谷。每上、下振动一次就形成一个波峰和波谷，若上、下振动若干次，那么这列水波就以波峰波谷波峰波谷向外传播出去。相邻两个波峰（或波谷）间的距离是一定的，这个距离叫波长（）。波在1秒内出现的波峰数（或波谷数），叫做频率（f)。电磁波频率的单位也是赫兹（Hz），也可以用千赫（kHz）和兆赫（MHz）。真空中电磁波的波速为c，它等于波长和频率f的乘积：c=f ， c=2.99792458108 m/s= 3105 km/s探究点三 电磁波家
11、族和应用电磁波是个大家族，通常用于广播、电视和移动电话的频率为数百千赫至数百赫的那一部分，叫做无线电波。日常生活中可以看到各种各样的天线，它们有的是发射电磁波的，有的是接收电磁波的，我们就生活在电磁波的海洋中。板书设计教学反思电磁波是一种看不见、摸不到的东西，由于学生可能对“电磁波”这个名词还有些陌生，并不能深入体会到电磁波的存在。根据教材内容在安排本节时，是由学生身边生活事例来引入新课的,并通过事例和演示实验的方法,注重让学生在从身边的知识、熟悉的事物中去感受到新生事物的思想。本节内容密切联系生活，与社会活动紧密结合，为学生学习无线电知识，做好了铺垫，让学生进一步体会物理学与社会生活息息相关
12、。有条件的情况下还可以借助网络进行教学,可以让学生更直观的、更生动的了解知识。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.了解声音、图像信号的产生、传播和接收过程。3.理解移动电话的工作原理和特点。二、过程与方法结合生活实际,通过对本节知识的学习,提高学生应用科学文化知识解决实际问题、总结概括的能力。三、情感、态度与价值观通过了解广播、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。教学重点无线电广播的工作过程。教学难点无线电广播的工作过程。教具准备多媒体课件。教学过程新课引入我们知道c=f,由于电磁波的频率和波长可以各不相同，所以用途也不同
13、。电磁波可以用来进行无线电通信，其中与我们日常生活紧密相关的就是无线电广播、电视和移动电话。有了无线电广播和电视，就把我国古代传说中的“千里眼”“顺风耳”的神话变成了现实。有了移动电话使通讯更加方便。那么怎样利用电磁波来传递声音和图像信号呢？我们先想想人们原来是如何传递信息的？学生回答：（1）烽火，人们在烽火台点燃火，用烟来传递战争（信息）。（2）人们用鸽子传递信件（信息）。（3）人们通过用马、火车、飞机等交通工具邮寄信件的方式来传递信息。（多媒体播放图片）教师：从回答中我们看出什么？学生讨论、交流后回答：传递信息要有像烟、鸽子、马、火车、飞机等这些工具。传递信息要有载体。教师：对，那么无线电
14、通信的载体是什么？学生回答：电磁波我们今天就来学习有关的知识。合作探究探究点一 无线电广播信号的发射和接收活动1：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。它是怎样传递信息的呢？看屏幕（微机课件演示无线电广播的工作过程）。同学们通过看和讨论回答出：无线电广播信号是由广播电台发射的。话筒把声音的信号变成音频信号（就相当于写信的人把信写好），但音频电信号不能用来直接发射电磁波。载波发生器产生高频振荡电流（相当于能够运载信件的信鸽、马、火车、飞机等交通工具），然后用调制器把音频电信号加载到高频电磁波（载波）上（类似于把信件装在了信鸽、马、火车、飞机等交通工具
15、上）。由发射天线发射电磁波（类似于装载着信件的信鸽、马、火车、飞机出发）。信号的接收由收音机完成，并且要使用天线（相当于各站点）。天线能接收传播过来的所有电磁波，而没有选择。如把天线接收的电磁波全部变成声音，那只是一片嘈杂声，什么也听不清。为了从众多的电磁波中选取我们所需要的某一频率的电磁波，必须使用“调谐装置”来完成。选出的特定频率的信号，通过收音机内的电子电路再把音频信号检出来，进行放大，送到扬声器。扬声器把音频电信号换成声音，我们就听到广播电台的节目。探究点二 电视的发射和接收。活动1：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？看屏幕（微机课件演示电视工作
16、过程）。学生看完讨论、交流得出结论：电视用电磁波传递图像信号和声音信号。声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似。图像信号的工作过程是：摄像机把图像变成电信号，发射机把电信号加载到频率很高的电磁波上，通过天线发射出去。电视机的接收天线把这样的高频信号接收下来，通过电视机把图像信号取出来并放大，由显像管把它还原成图像，所以从电视上就能看到图像。探究点三 移动电话 活动:1：我们知道怎么能看到电视的画面和听到它的声音，它们都要发射和接收不同的电磁波。移动电话和无绳电话又是怎样工作的？（出示手机、无绳电话实物）它们与固定电话有什么区别？阅读课本的相关知识，同学们讨论、交流后得出结论：移动
17、电话没有电线，也就是移动电话的声音信号不是由导线中的电流来传递。移动电话的声音信号是由空间的电磁波来传递的。活动2：移动电话的声音信号由电磁波来传递，它的发射台和接收台在哪里呢？同学们讨论、交流后得出结论：移动电话既是无线电发射台，又是无线电接收台。对手机讲话时，它用电磁波发射到空中；同时它又能从空中捕获电磁波，得到对方讲话的信息。活动3：手机的体积小，发射功率不大，它的天线也很简单（有内置天线和外置天线），灵敏度不高，它能直接发射高频电磁波和接收高频电磁波吗？学们讨论、交流后得出结论：不能，它跟其他用户通话要靠较大的固定无线电台转播，如移动公司和联通公司的固定的电台，这些固定的电台叫做基地台
18、。活动4：我们知道了移动电话的工作过程。那么，（出示无绳电话机）无绳电话机是怎么工作的呢？学们讨论、交流后得出结论：无绳电话机的主机和子机上各有一个天线，它们通过无线电波来沟通。无绳电话的主机接在市话网上，相当于一个小型基地台。现在大家阅读课本“科学世界”，了解什么是音频、视频、射频和频道。板书设计教学反思1.本节课涉及物理新名词多，无线电发射和接收的过程抽象，还有与高中知识衔接，所以不好理解，我用信鸽送信的例子把抽象的问题具体化。信鸽高频振荡电流（载波），信音频信号、视频信号。2.本节课的重点是了解无线电广播的大致工作过程。在讲课的时候我抓住重点词：调制、调制器、调谐、调谐器解调、检波器，并
19、反复强调了他们之间的关系。反复强调的原因是他们都是这节课的新名词，还在无线电信号发射和接收过程其重要作用。3.知识仍然要采用通过现象探究原理的思路进行讲解，让学生说怎么听广播怎么用手机打电话等，然后在探究应该具有怎么样的原理才能实现这样的现实场景，这样学生接受起来会比较自然，讲课也会顺畅很多。第4节 越来越宽的信息之路教学目标一、知识与技能常识性了解微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。二、过程与方法通过自主合作学习本节知识，培养学生敢于发表自己见解的意识,提高学生应用物理知识解决实际问题的能力。三、情感、态度与价值观通过学习现代通信知识，了解科技为人类带来的便利,提高学生学习科学的兴趣,使
20、学生养成关心科学前沿的意识。教学重点了解现代通信知识。教学难点了解现代通信知识。教具准备多媒体课件。教学过程新课引入上节课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？看屏幕（微机播放）。学生们交流、讨论后说：电视传播的信息比声音广播多。电视除能通过声音得到信息，还可以看到它的周围环境、色彩、天气等等信息。教师归纳总结：信息理论表明，作为载体的无线电波频率越高，相同时间内传输的信息就越多。因此，几十年来，无线电通信，电视广播等所用的频率越来越高，我们可以形象地说，信息之路越来越宽了。那我们今天就来学习相关的知识。合作探究探究点一 微波通信活动
21、1：为什么要用微波通信？大家阅读课本，讨论交、流后并回答问题。学生讨论、交流后回答：微波（microwave）的波长在10 m1mm之间，频率在30 MHz3105MHz之间，比中波和短波的频率更高，可以传输更多的信息。活动2： 微波具有哪些性质？大家阅读课本，讨论交、流后并回答问题。学生讨论、交流后回答：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50 km左右就建一个微波中继站。微波中继站可以把上一站传来的微波信号经过处理后，再发射到下一站，这就像接力赛跑一样，一站传一站，通过很多中继站，可以把信息传递到远方。活动3：能否用月亮地球的卫星作为中继站，实现微波通信？大家
22、讨论。学生讨论、交流后回答：能，但是用月亮作为中继站不好。因为月亮可以反射微波，但它离我们太远了，信号衰减，时间延迟。况且只有当两个通信点同时见到月亮时，才能完成这两点间的通信。所以用月亮作为中继站，信号不好，还可能有时接收不到信号。探究点二 卫星通信活动1：那么人造卫星做中继站可以吗？说出你了解的卫星通信的知识。（看屏幕，微机播放内容：人造卫星）让同学们讨论、交流说出自己的见解。教师归纳总结：卫星通信系统由通信卫星、地面站和传输系统组成。在地球的周围均匀地配置三颗同步通信卫星，就覆盖了几乎全部地球表面，可以实现全球通信。通信卫星就像一个无人值班的空中微波中继站，它从一个地面站接收发射来的信号
23、，经过放大变频后，再发送回另一个或几个地面站。现在一个地方出现的突发事件，全世界的人们几乎可以立刻看到现场的画面，这就是通信卫星带来的好处。探究点三 光纤通信活动1：人类自从用了电磁波这一宇宙中最快的速度进行通信以后，不断地向前发展。现代信息社会中，我们需要交流越来越多的信息，这就需要把这一信息之路修得越来越宽。我们已经知道，电磁波的传播速度等于光速。实际上光也是一种电磁波。与微波相比，光的频率更高，如果用光来通信，这条“高速公路”要比短波、微波的“公路”宽出百万倍、千万倍。但如何实现这一目的呢？看屏幕（微机播放光纤通信资料），通过讨论说出你对光纤通信的了解。同学们交流讨论后回答：（1）普通的
24、光源夹杂许多不同波长（频率）的光，方向性差。如果用它作载波，就像收音机同时接收到了许多频率节目，声音重叠在一起，让人无法分辨清楚。（2）1960年美国科学家梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，它能产生单一频率、方向高度集中的光激光（laser），才使光作为载波得以实现，用光进行通信成为现实。（3）通信用的激光一般在特殊的管道光导纤维（optical fiber）里传播。（4）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。（5）光导纤维是很细很细的玻璃丝，是用高纯度的石英玻璃拉制成的。（6）光缆是数条光纤敷上保护层，制成多芯光缆。活动2：光在光导纤维中传
25、输损耗小，可长距离传输。光纤通信，通信容量大，通信质量高，保密性好。光能沿弯曲的玻璃丝传播，观察演示，看到了什么？这个实验说明了什么。实验：把大塑料瓶用不透光的纸包上，瓶的侧壁开个小孔，塑料瓶内盛满水，水中有一个光源，观察水流时的光。同学们交流讨论后回答：看到水从小孔流出时，光随着弯弯的水流照到地面，在地面产生一个光斑。这个实验说明光可以沿弯弯的水流传播也可以沿玻璃丝传播，不管玻璃丝怎样弯曲都可以传播。探究点四 网络通信 :电子计算机的发明和应用给人们的工作、学习、生活带来了巨大的变化。计算机与通信的结合将成为21世纪信息社会的基础。全球信息网的建立，使人们通过一台联网的电脑，只要轻轻点击鼠标
26、，就可以做到“秀才不出门，便知天下事”。看屏幕（微机播放网络通信）了解网络通信。交流讨论你知道了哪些新的知识。同学们交流讨论后说: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、远程医疗等等。电子邮件的传递方式是活动2：网络通信在传播信息中越来越快捷方便。请同学们阅读科学世界“激光的应用”。板书设计第4节 越来越宽的信息之路（1）微波通信（2）卫星通信（3）光纤通信（4）网络通信教学反思这节课的容量比较大，名词术语多，也是比较抽象的，涉及到很多与我们身边的示例。所以多结合自己身边的现象来分析，这节课就不难理解。 1利用手机讲解微波。将身边用于微波通信用的高塔结合七里啊，学生就容易理解中继站的含义。 2将各地常见到的地面卫星接收天线能收到电视节目与卫星通信联系起来，学生页不难理解卫星通信 3光导纤维和家中的网络联系起来，让学生深切感受到这些东西，学生学起来就更有兴趣。 4讲述我国的通信技术的发展，增强学生的兴趣和爱好。