资源简介

19.1　电磁波
1．物理观念：
(1)了解电磁波的产生和传播。
(2)知道电磁波在真空中传播的速度，知道波长、频率和波速的关系。
(3)了解电磁波的应用及其对人类生活和社会发展的影响。
2．科学思维：
通过电磁波相关知识的学习，培养学生运用类比的方法理解较难物理知识的能力。
3．科学探究：
通过查阅资料、收集证据、分析信息等方法，了解电磁波的相关概念，以及电磁波的相关应用。
4．科学态度与责任：
通过对电磁波的学习，激发学生敢于向科学挑战、热爱科学的品质。
教学重点：电磁波的应用。
教学难点：通过演示了解电磁波的产生。
收音机，手机，真空罩，干电池。
一、情境引入
我们先来回顾一些以前学习过的知识。
1．声音在真空中的传播速度是多少？(真空中不能传声)
2．光在空气中的传播速度是多少？(3×108 m/s)
3．声音是如何产生的？(一切发声物体都在振动)
4．声音的传播是靠什么？[声音的传播是靠介质(固体、液体、气体)]
5．你知道蝙蝠是怎样在夜间安全飞行的吗？(利用超声波的反射)
那么电磁波又是什么呢？它也跟声音和光一样让我们摸不着。
其实在生活中，广播中的声音、电视节目的影像等等都是靠电磁波来传播的。
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？怎样传播的？这节课我们就来学习这方面的知识。
二、新课教学
探究点一：认识电磁波
我们前面提到过水波、声波。用实验来说明什么是水波、声波。手持木棍，让木棍下端接触水槽水面，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。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球被弹起。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。
那么电磁波是怎样产生的？看演示。(有条件的学校可以现场演示，或者播放课件辅助)
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，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，使它们时断时续地接触，你能从收音机里听到什么？
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。
波是自然界普遍存在的现象。当导体中有快速变化的电流时，就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？
回忆一下声音的传播需要介质的实验是怎样操作的。想想如何做实验才能知道电磁波传播是否也需要介质？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，所以航天员在月球上可以用电磁波来通信。
电磁波与水波、声波类似，具有波速、频率和波长，也可以用波形图来描述，如图。两相邻波峰或波谷间的距离叫做波长，用λ表示。波长的单位是米(m)。
电磁波频率(f)的单位是赫兹，简称赫，符号是Hz。常用的频率单位还有千赫(kHz)和兆赫(MHz)。它们之间的换算关系是1 kHz＝103 Hz，1 MHz＝106 Hz。
电磁波能在真空中传播，其速度与光速相等，也可以用字母c表示，即c＝3.0×108 m/s。
同一介质中，电磁波的波速一定，电磁波的频率越高，波长越短；反之，频率越低，波长越长。电磁波的波速c，波长λ与频率f的关系为c＝λf。
探究点二：电磁波的应用
电磁波是个大家族，如图所示。
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。教师让学生再举出一些有关电磁波应用的实例。
19．1　电磁波
一、电磁波是怎样产生的
当导体中的电流发生变化时，导体就会向四周发射一种波，这种波叫做电磁波。
二、电磁波是怎样传播的
1．波速、频率和波长的关系。
2．在真空中，电磁波的波速一定，电磁波的频率越高，波长越短。
三、电磁波的应用
这节课比较抽象，因为电磁波看不见、摸不着，所以如何把电磁波直观化是这节课的关键。首先我由声音和光等知识来与电磁波进行对比从而使电磁波更突显它的特点，引起学生学习的兴趣。之后我通过水波和声波来对比讲电磁波，采用实验和播放视频的方法让学生回忆水波和声波产生的原因及过程，这可以使学生感知水波和声波的形成，进而能更好地理解电磁波的相关概念。最后，我让学生自己举出电磁波在生活中的应用，从而加深学生对电磁波的认识。19.3　走进互联网
1．物理观念：
(1)了解互联网及其应用。
(2)了解网上学校的作用。
(3)知道网络通信和物联网。
2．科学思维：
了解互联网传递信息的方式，尝试在纸上画出从一台电脑传输资料到另一台电脑。
3．科学探究：
通过动手操作，学会利用互联网搜寻自己需要的学习资料，学会利用社交软件传输资料。
4．科学态度与责任：
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，使学生养成关心科学前沿的意识。
教学重点：了解互联网知识。
教学难点：知道物联网的作用。
多媒体。
一、情境引入
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，就可以做到“秀才不出门，便知天下事”。通过上网可以查阅资料，了解信息，还能收发邮件等，这节课我们一起来了解互联网。
二、新课教学
探究点一：浏览网页
1．互联网：是利用电磁波和通信网，将分布于世界各地的计算机连接起来，用来传送计算机信号。实现了在全球范围内信息的网络化高速共享。
2．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。
探究点二：网上学校
随着“5G”走进我们的生活，各级教育部门也在互联网上建设了大量的学习资源，有“虚拟学校”“名师课堂”“精品课”“网络实验”等，这些资源可以成为我们的“网上学校”。如图是“国家中小学智慧教育平台”的页面。
探究点三：网络通信与万物互联
利用互联网还可以进行即时通信，既可以通过文字聊天，又可以发送语音、图像、视频等信息，人们的通信更加便利了。
社交软件是生活中常用的即时交流软件，也可传输资料。大容量的资料可以通过电子邮箱或网盘传递。网络通信的方式和手段越来越多，越来越方便，这使我们的学习和生活变得更便捷。
互联网让人和人之间建立了联系，如果将周边的物品也通过网络连接起来，人与物形成“万物互联”，这就形成了物联网，如图。物联网让人和物之间有了信息交换和通信，实现高度智能化的新生活。
19．3　走进互联网
一、浏览网页。
二、网上学校。
三、网络通信与万物互联
本节课的内容我讲的比较简单，学生都能掌握，甚至有些学生比我了解的还多，希望在以后的教学中能将自己的这方面知识完善一些。19.2　广播电视与通信
1．物理观念：
(1)了解无线电广播和电视的大致工作过程。
(2)了解卫星通信和移动通信及5G网络的构成，知道电磁波是传递声音信号和图像信号的载体。
(3)知道移动通信和卫星通信等都应用了电磁波。
2．科学思维：
学习应用比较的方法区分广播、电视和移动通信在利用电磁波方面的异同点。
3．科学探究：
查阅资料，了解我国北斗卫星导航系统的作用和优势，讨论电磁波在卫星通信技术中的应用。
4．科学态度与责任：
(1)通过了解广播、电视和手机的工作过程，初步认识科技对现代生活的影响。
(2)认识电磁波的价值，感悟理论与技术的价值，能把了解广播、电视、移动通信的大致过程作为一种享受和乐趣。
教学重点：了解无线电广播、电视和手机是怎样工作的。
教学难点：了解广播、电视和手机的工作过程。
电脑，投影仪，手机，电视机，挂图。
一、情境引入
1．电磁波是如何产生的？(当导体中有迅速变化的电流时，会向周围空间发射电磁波)
2．电磁波的波速怎么计算？(波速＝波长×频率)
3．电磁波在真空中的传播速度是多少？(电磁波在真空中的传播速度是3×108m/s)
同学们回答得很好，我们知道c＝λf，由于电磁波的频率和波长可以各不相同，所以用途也不同。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。有了移动电话使通信更加方便。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？
人们在烽火台点燃火，用烟来传递信息。人们用鸽子传递信件。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。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。
那么无线电通信的载体是什么？是电磁波。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，进行无线电通信的。这节课我们一起来研究学习电磁波是怎样传递信息的。
二、新课教学
探究点一：无线电广播和电视
无线电广播信号是由广播电台发射的。
播放课件：广播、电视和移动通信。
无线电广播的工作过程，如下图所示。
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、飞机等出发)。
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。
通过了解，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？
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。
电视广播的工作过程，如下图所示。
发射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。
探究点二：移动通信和5G
1．移动通信主要指手机通信。手机的声音、图像信息是由空间的电磁波来传递的。手机既是无线电发射台，又是无线电接收台，但由于其体积很小，天线也很简单，发射功率不大，因此它的灵敏度也不高，它跟其他用户的通话要靠功率较大的基站来转接，如图。基站一般会按蜂窝状排布，以便覆盖更大的范围。因此又被称作蜂窝网络。
2．5G是第五代移动通信技术，具有下载文件快、网络延时短、信息通道大的特点，这项技术的应用使得我们的通信更为便捷和快速。我国5G技术领先世界，已建成全球规模最大的5G网络。
探究点三：卫星通信
教师讲解：如果想让通信能够覆盖全球，那么就必须靠人造卫星，从而引入卫星通信。
我们知道卫星是绕地球转动，而地球本身也在转动。如果卫星转动的周期与地球自转的周期一样时，这种卫星就是同步卫星。
问：想让通信能够覆盖全球要多少颗同步卫星，要如何放置？引导学生思考，猜测出要三颗同步卫星均匀的放置。
引导学生阅读课本P65的内容，让学生了解到卫星在船舶、飞机导航及城市交通等方面所发挥的重要作用。
问：用电磁波进行广播电视与通信是否存在缺点？
答：容易受干扰。从而引入光纤通信。
19．2　广播电视与通信
一、无线电广播和电视
1．电磁波传递声音信号的大致过程：声音信号→音频信号→调制信号→发射电磁波→解调还原成声音。
2．电磁波传递电视信号的大致过程：图像和声音信号→视频和音频信号→制作电视节目→发射电磁波→接收还原成图像和声音。
二、移动通信和5G
三、卫星通信
同步卫星：卫星绕地球转动的周期与地球自转的周期相同。
本节课我引导学生由信鸽送信的问题联系到用电磁波进行广播电视与通信。然后引导学生阅读本节“无线电广播和电视”有关内容，让学生通过比较说出“飞鸽传书”与“无线电广播和电视”的共同点，由学生最熟悉的“飞鸽传书”的例子而顺理成章地引入用电磁波来传递声音和图像。结合多媒体演示，就能既生动又具体地把原本比较抽象难懂的事物展现在学生面前。

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