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《实践 自制简易电报机方案+单元章末练习》
教学设计
课题 实践 自制简易电报机方案+单元章末练习 单元 18 学科 物理 年级 九
教材分析 本课节选自沪科版九年级物理“第十八章 磁及其相互作用”中的实践环节，以“自制简易电报机”为核心任务，融合电流的磁效应、电磁铁原理、通电导体在磁场中受力、电路设计与信息编码等多知识点，是典型的跨学科综合实践活动。内容贴近生活，具有鲜明的技术应用背景，有助于学生理解电磁技术在通信领域的实际价值。通过动手制作与调试，培养学生的工程思维、系统设计能力和科学探究精神。21世纪教育网独家资源
2022新课标要求 1.理解简易电报机“电流通断传递信号”的核心原理，关联“电流的磁效应”“电路连接”基础物理知识。2.知道电报机由发报键、电路、接收器（LED灯/蜂鸣器）构成，了解摩尔斯电码“短按（滴）、长按（嗒）”的基本规则。3. 了解电报机在通信史上的作用，感知“电信号传信息”的技术意义。
学习目标与核心素养 1.物理观念（1）知道通电导体周围存在磁场,知道电流的通断可产生变化的磁场,并能将这些知识与自制简易电报机的工作机制相联系。（2）能依据电报机的工作要求合理选择和连接电路元件,构建完整的电报机电路。2.科学思维（1）根据电报机的工作原理和功能要求,逻辑推理得到简易电报机的构成及电路设计。（2）制作过程中突出关键的物理原理和结构,提高学生的模型建构能力和抽象思维能力。3.科学探究 经历完整的设计、制作过程,提出问题、方案设计与实施、数据分析、交流评估等。4.科学态度与责任担当制作过程中要严格按照操作规范进行操作,认真对待每一个实验数据和现象,确保实验结果的准确性和可靠性。21世纪教育网独家资源
学情分析 九年级学生已掌握电流的磁效应、电磁铁的基本结构与工作原理，具备一定的电路连接能力与实验操作经验。但对“信号编码—电路控制—机械响应”这一完整的信息传递链路缺乏整体认知。部分学生存在动手能力弱、电路连接易出错、逻辑思维不严密等问题。教学中需通过情境驱动、分步引导和小组协作降低认知负荷，借助实物模型与可视化流程图帮助学生建立系统性思维，突破从“知识理解”到“技术实现”的瓶颈。
重点 简易电报机的工作原理及制作过程。
难点 设计制作方案及调整改进方案,使制作更简便、更高效率。
材料准备 底座板、 电池 、 电池盒、天线、接收板、发射板、接线器、普通按钮开关、 蜂鸣器、螺丝、螺丝刀、脚垫、LED灯、按键帽。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情境导入视频：莫尔斯电码想一想：你知道电报机的原理是什么吗？能否根据我们所学知识制作一个简易电报机，并自行编制电码，进行信息传递呢？ 观看视频：莫尔斯电码，并思考问题 引起学生学习的兴趣
讲授新课 一、活动方案任务一：查阅电报机的历史和原理，了解电报机的发明及其在使用过程中发挥的作用，撰写一篇调研论文.1.电报机的历史21世纪教育网独家资源(1)早期探索（18世纪末）1792年法国人克洛德·夏普发明了旗语电报系统，利用信号塔和旗帜传递信息，但依赖视线和天气，效率有限。 1832年，俄罗斯科学家谢林提出用电磁信号传递信息的设想。（2）莫尔斯电报机的诞生（19世纪中期）1837年美国画家塞缪尔·莫尔斯与物理学家阿尔弗雷德·韦尔合作，发明了有线电报机和莫尔斯电码（由点、划和空格组成），通过电流的通断传递信息。1844年第一条电报线路在美国巴尔的摩至华盛顿建成，莫尔斯发送了人类历史上第一条电报：“上帝创造了何等奇迹！”（"What hath God wrought!"）（3）技术革新与全球化 1858年第一条跨大西洋电报电缆铺设成功（虽短暂使用，但开启洲际通信时代）1872年法国人贝洛特发明多工位电报机，提高传输效率19世纪末无线电报（马可尼发明）出现，摆脱电线限制，进一步推动通信革命。21世纪教育网独家资源（4）衰落与转型20世纪初，电话和无线电技术兴起，电报逐渐淡出民用领域，但仍在军事、航海等领域使用至20世纪末。2.电报机的原理（1）核心部件①发报机：由按键（发送电码）、电池（供电）和电磁继电器（控制电流）组成。 ②收报机：包含电磁铁、音叉或纸带记录装置（将电流信号转化为声音或文字）。（2）信号传输 发报员通过按键控制电路通断，形成莫尔斯电码的点（短信号）和划（长信号）， 电流沿导线传递，收报机的电磁铁根据电流变化吸引金属片，触发音叉发声或驱动打印装置记录电文。（3）莫尔斯电码21世纪教育网独家资源每个字母、数字和符号对应唯一电码组合，电报员需通过听觉或视觉识别电码并翻译成文字。国际求救信号SOS：··· - - - ···3. 电报机的历史作用（1）加速信息传播 将跨洋信息传递时间从数月缩短至数分钟，彻底改变商业、新闻和政府决策的节奏。（2）推动社会变革历史作用经济促进股市、铁路运输和国际贸易的实时协调。 政治加速外交谈判，如美国内战期间林肯通过电报指挥战局。 文化催生新闻行业，推动“电报体”简洁写作风格的流行。（3）军事与战略影响一战、二战中，电报成为军事通信的核心工具，但同时也催生了密码学的发展，如恩尼格玛密码机。21世纪教育网独家资源恩尼格玛密码机（4）技术遗产 电报机奠定了数字通信的基础，莫尔斯电码的二进制思想对计算机科学产生深远影响。任务二:查阅资料并设计简易电报机，准备相关实验器材(如电磁铁、电池、导线、纸带等)，参照自己的设计方案，制作一台简易的电报机，并用其发送信息。21世纪教育网独家资源设计简易电报机1.实验原理通过开关控制电路通断，电流驱动蜂鸣器发声，长按对应摩尔斯电码“划”（-），短按对应“点”（·），实现基础信号传递。2.实验器材底座板、 电池 、 电池盒、天线、接收板、发射板、接线器、普通按钮开关、 蜂鸣器、螺丝、螺丝刀、脚垫、LED灯、按键帽。视频：设计简易电报机二、交流评价从效率、便捷、美观等方面来评价各组制作的电报机，思考如何进一步改进。评价维度评价内容效率信号传输是不是很稳定，按键按下去能否立刻响应，有没有出现中断情况。21世纪教育网独家资源便捷操作逻辑是否清晰，电池安装是否很方便，是否方便搬运。美观从布局是否对称、走线是否有序、有没有个性化设计改进方案效率改进用焊接替代胶带固定接线，缩短按键行程，在关键接口贴“正负极标识”便捷升级用鞋盒/塑料盒做简易外壳，设计可拆卸电池仓（不用拆线换电池），简化操作键（只留“发送/确认/复位”3个核心键）； 美观提升用彩纸/颜料统一外壳颜色，导线用扎带整理成束（隐藏杂乱），零件尽量贴紧底板（避免高低错落），可加小装饰（如贴纸、手绘图案）但不影响功能；三、拓展研究请查阅相关资料，了解历史上人类的通信方式的变化过程。时代通讯方式原始阶段-18世纪动作、吼叫、烟雾、鼓声、烽火、书信、驿站、信鸽19 世纪中叶1837 年莫尔斯发明电报机，1858 年跨大西洋电缆铺设成功，电报网络覆盖全球主要大陆。19 世纪末—20 世纪中叶1876 年贝尔发明电话，固定电话、传真、电报并行，构成早期“电信”体系。 20 世纪后半叶1973 年首部手机诞生，1G 模拟蜂窝网开启移动语音时代；2G 数字网引入短信；3G/4G 把互联网与手机融合，实现多媒体与高速数据。21 世纪电子邮件、即时消息、视频通话成为日常。5G、光纤、卫星互联网、量子通信等前沿技术，支撑工业互联网、远程医疗、车联网等新场景。未来展望卫星互联网、量子密钥分发等技术将进一步打破距离、带宽与安全瓶颈，实现真正意义上的“万物互联”。视频：历史上人类的通信方式的变化过程。 在老师引导下学生说出电报机的历史学生了解电报机的原理学生了解电报机的历史作用了解电报机的制作原理，实验器材，并根据实验视频制作电报机学生思考讨论在老师引导下学生说出历史上人类的通信方式的变化过程 锻炼学生的语言表达能力，加深对电报机的历史的了解为制作电报机打下基础知道电报机能加速信息传播和推动社会变革以及对军事与战略影响在团队合作中尊重他人意见，主动承担角色分工，体现责任意识。拓展学生的思维能认识到电报技术作为现代通信基石的历史意义，增强科技发展责任感。
课堂练习 1. 磁体吸引铁块时，铁块是否也会吸引磁体？为什么？参考答案：磁体吸引铁块的同时，铁块也会以相同的力吸引磁体，主要依据为力的作用是相互的。2. 中国古代四大发明之一指南针是怎样帮助人们判断南北方向的？21世纪教育网独家资源参考答案：指南针的指针是一个小磁针，受到地磁场作用，其N极指向地磁场的南极（地理北极），S极指向地磁场的北极（地理南极），从而帮助人们判断南北方向。3. 螺线管通电后外部的磁场方向是怎样的？断电后螺线管还有磁性吗？参考答案：场方向从N极出发回到S极。断电后，螺线管没有磁性。4. 通电导体在磁场中所受力的方向与哪些因素有关？参考答案：通电导体在磁场中所受力的方向与电流方向和磁场方向有关。5. 下列关于电和磁的说法中正确的是（　　）A.同名磁极靠近时相互吸引B.磁感线是真实存在的曲线C.奥斯特实验表明通电导体周围存在着磁场D.在通电螺线管内插入铜芯制成电磁铁答案：CA、根据磁极间的相互作用规律，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。故A错误。B、磁感线是为了形象地研究磁场而人为假想的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。故B错误。C、奥斯特实验中，在直导线附近放置一-枚小磁针，当导线中有电流通过时，磁针将发生偏转,表明通电导体周围存在着磁场。故C正确。D、电磁铁是在通电螺线管内插入铁芯制成的,铁芯是磁性材料，能被磁化，从而使通电螺线管的磁场增强。而铜不是磁性材料，不能被磁化,在通电螺线管内插入铜芯不能制成电磁铁。故D错误。故选: C。6. 小磁针静止时的指向如图所示，由此可知（　　）。A. a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极B. a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极C. b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极D. b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极答案：C解析：小磁针静止时N极向左，因同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引，故可知螺线管a端为S极，b端为N极;由安培定则可知，电流由b端流入，故电源的d端为正极，c为负极。7.* 如图所示，给电磁铁通电一段时间后，铁块及弹簧在图中位置静止。将滑动变阻器的滑片向b端移动后，下列关于电流表示数和弹簧长度变化的说法中正确的是（　　）。A. 电流表的示数增大，弹簧的长度增加B. 电流表的示数增大，弹簧的长度减小C. 电流表的示数减小，弹簧的长度增加D. 电流表的示数减小，弹簧的长度减小答案：A解析：当滑片向b移动时，滑动变阻器接入电阻变小，由欧姆定律可得，电路中电流变大，故电流表示数变大；螺线管磁性增强，故对铁块向下的引力变大，因铁块受重力、磁力及向上的弹簧的拉力，向上的磁力变大，故弹簧的长度将会变大。故选：A。8. 图中为电磁选矿机的示意图，A为电磁铁。下列选项中正确的是（　　）。A. M内是铁矿物质，N内是非铁矿物质B. M内是非铁矿物质，N内是铁矿 C. M、N内都是非铁矿物质D. M、N内都是铁矿物质答案：B解析：如图所示是电磁选矿机的示意图，转筒内有电磁铁，即由于电磁铁能吸引铁磁性物质，故落入N中的是铁矿石，而非铁矿石在重力的作用下，在M处就下落，故ACD错误，B正确。9. 图中是一种水位报警器的原理图，当水位到达金属块A时（已知容器中的水能导电），电路中（　　）。A.绿灯亮 B. 红灯亮 C. 两灯同时亮 D. 两灯都不亮答案：B。解：当水位没有达到A时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮；当水位到达A时电路接通，电磁继电器有磁性，且根据右手定则知上端为S极，衔铁就会在电磁力吸引的作用下与红灯接通，红灯亮；该报警器的红、绿灯不会同时亮。10.* 现有器材：带铁芯的螺线管、学生电源、开关、滑动变阻器各一个，如图所示。试用笔画线表示导线把它们连接起来（连线不要交叉）并满足以下两点要求：组成一个可改变电磁铁磁性强弱的电路；当滑动变阻器的滑片向右移动时，电磁铁的磁性增强。答案： 学生练习 巩固本节的知识
课堂小结 实践自制简易电报机方案1.活动方案任务一：查阅电报机的历史和原理，了解电报机的发明及其在使用过程中发挥的作用任务二:查阅资料并设计简易电报机2.交流评价：从效率、便捷、美观等方面来评价并改进拓展研究：了解历史上人类的通信方式的变化过程 学生总结教师补充 让学生对本节知识有个系统理解
板书 实践自制简易电报机方案1.活动方案任务一：任务二2.交流评效率、便捷、美观3.拓展研究信方式的变化过程 对照板书回顾 夯实本节基础
课外拓展/课外阅读内容 推荐《科学巨匠与他们的发明》（莫尔斯专题）：讲述塞缪尔·莫尔斯的发明历程，展现其从画家到发明家的跨界探索，以及面对技术难题时的坚持与创新，传递科学探索精神。
特色资源分析和技术手段说明 互动学习网站：如“莫尔斯电码在线转换器”“电报历史数字博物馆”，学生可在线练习电码编码与解码，查阅电报机实物图片、历史文献，增强学习的互动性与趣味性。
教学反思 本节将物理原理、历史知识、有机结合，打破了单一学科的知识壁垒，学生在制作电报机的过程中，不仅掌握了电路知识，还了解了历史背景，提升了跨学科思维能力， 亲手制作可实现信息传递的电报机，让抽象的物理知识变得具象化、可感知；莫尔斯电码的“密码通信”形式充满趣味性，激发了学生的探索欲，不少学生在课后主动尝试远距离通信实验、改造电报机，拓展了学习深度。部分学生动手能力较弱，在电路搭建、故障排查环节耗时较长，难以独立完成制作；少数学生对历史背景与电码编码兴趣不足，仅关注器材搭建，忽视了知识的深度理解。 教学中对“电报技术的现代应用”（如航空通信、军事通信中仍保留的电码应用）涉及较少，学生对技术的延续性认知不足；部分学生完成基础制作后缺乏进一步创新的思路，拓展探索停留在表面。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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