《第二十一章 电磁波及其应用：2 广播、电视和移动通信》教学设计（表格版）-2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦电磁波在广播、电视和移动通信中的信息载体作用，通过播放广播新闻情境提问，结合中央电视塔图片，以“小小通信工程师”任务卡驱动，梳理信号从声波到电磁波的转换路径及传输流程。 以核心素养为导向，通过数字化实验观察波形可视化调制解调过程，用“小船装大船”类比构建高频载波科学思维，角色扮演基站中转落实科学探究，思维导图与“通信工程师”认证卡提升参与感，助力教师高效教学，培养学生物理观念与科学态度。

《广播、电视和移动通信》教案 学科 初中物理 年级册别 九年级 共1课时 教材 人教版义务教育教科书·物理九年级全一册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容选自人教版九年级第二十一章《电磁波及其应用》的第2节，是电磁波在现代信息传递中实际应用的核心部分。教材通过无线电广播、电视信号与移动通信三大典型场景，系统介绍了电磁波如何承载声音与图像信息实现远距离传输。内容逻辑清晰，从“信号生成—调制发射—接收解调—还原输出”的完整链条出发，体现了物理学知识在真实生活中的价值。同时，教材融合了技术原理与社会热点（如5G基站），有助于激发学生对科技发展的兴趣。该节内容不仅是电磁波理论的实践延伸，更是培养学生科学思维、探究能力的重要载体。 学情分析 九年级学生已掌握电流、电压、电磁感应等基础知识，具备初步的电路分析能力，但对“调制”“解调”“高频载波”等抽象概念理解困难。学生虽日常使用手机、收音机等设备，但多停留在“用”的层面，缺乏对其工作原理的理性思考。部分学生存在“电磁波看不见摸不着”的认知误区，认为其仅是“信号”，而非能量传播形式。因此教学需借助可视化实验、类比推理与情境任务设计，将抽象过程具象化。同时，学生处于形象思维向抽象思维过渡阶段，可通过“模拟发射站”“搭建接收器”等项目式学习活动，增强参与感与成就感，突破“听不懂、看不见”的学习障碍。 课时教学目标 物理观念 1. 能说出电磁波在广播、电视和移动通信中作为信息载体的作用机制，理解“调制”与“解调”的基本含义。 2. 能结合图示说明广播信号从声波到电磁波的转换路径，并能解释不同频率电磁波的应用差异。 科学思维 1. 能通过对比分析，归纳出广播、电视与移动通信在信息传输流程上的共性与差异，发展结构化思维能力。 2. 能运用类比方法，将“音频电信号加载到高频电流”类比为“小船装上大船运输”，建立对“载波”作用的直观理解。 科学探究 1. 能设计并完成简易电磁波发射与接收实验，观察波形变化，提升数据采集与分析能力。 2. 能在实验中提出问题，如“为什么改变频率会改变波形？”，体现探究意识。 科学态度与责任 1. 能认识到电磁波技术对现代社会的重要性，增强科技报国的责任感。 2. 能关注电磁辐射的安全问题，形成科学使用电子设备的生活习惯。 教学重点、难点 重点 1. 理解无线电广播信号的发射与接收全过程，掌握“调制—发射—接收—解调—还原”的核心流程。 2. 掌握电磁波在信息传递中作为“运载工具”的角色，能区分信号源、载波与调制方式。 难点 1. 理解“调制”与“解调”在信息传输中的必要性，特别是为何不能直接发送低频音频信号。 2. 建立“高频电流作为载波”的抽象概念，理解为何必须将低频信号“搬移”到高频段才能有效远距离传播。 教学方法与准备 教学方法 议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法 教具准备 电磁波发射与接收实验装置、多媒体课件、收音机、智能手机、导学案 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入：听见远方的声音【5分钟】 一、创设情境，引发思考 （一）、播放一段来自中央人民广播电台的新闻片段 1. 教师打开音响，播放一段约30秒的广播新闻录音，语速适中，背景无杂音。 2. 提问引导：“同学们，你们刚刚听到的是什么？它是怎么从北京传到我们教室的？” 3. 引导学生回忆生活经验：有人可能回答“电波”“信号”“无线网络”，但多数无法准确描述过程。 4. 教师顺势展示图片：中央电视塔高耸入云，塔尖闪烁灯光，配文“它不只是地标，更是信息的‘灯塔’”。 5. 进一步追问：“如果这是一座‘声音发射塔’，那它如何把一个声音变成‘看不见的波’传出去呢？” 6. 板书课题：《广播、电视和移动通信》——让声音飞起来！ 二、提出驱动性问题，明确学习任务 （一）、设置挑战任务：我是小小通信工程师 1. 教师宣布：“今天我们要组成‘电磁波通信工程队’，任务是破解‘声音如何穿越空间’的秘密。” 2. 分组任务卡发放：每组一张任务卡，上面写着：“请用三句话解释：一个播音员的声音，是如何变成电磁波，再被你家收音机接收到的？” 3. 每组派代表上台朗读任务卡，激发团队荣誉感。 4. 教师强调：“你们不是听众，而是科学家！要像爱迪生那样提问，像牛顿那样观察。” 5. 展示本节课学习地图：从“声音→电信号→调制→发射→接收→解调→声音”全流程图，标注“待破解”标签。 6. 引出本课主线：“接下来，我们将一步步揭开这个秘密，最终完成‘通信工程师认证’！” 1. 聆听广播，感受声音来源。 2. 回忆生活经验，尝试解释传播方式。 3. 观看中央电视塔图片，产生好奇。 4. 接受挑战任务，分组讨论初步设想。 探究新知：声音的“变身之旅”【15分钟】 一、揭秘广播信号的发射过程 （一）、分析教材图21.2-2甲：发射流程图 1. 教师投影教材插图，放大显示“话筒→调制器→天线→空中电磁波”的流程。 2. 逐项讲解每个装置的功能： - 话筒：将声波振动转化为连续变化的音频电信号（举例：说话时，声音使膜片振动，带动线圈在磁场中运动，产生随声音变化的电流）。 - 调制器：将低频音频电信号“叠加”到高频电流上。教师用手势演示：“就像把一个小水滴放进大浪里，让它随浪一起漂走。” - 高频电流：由振荡器产生，频率可达数百千赫兹甚至兆赫兹，是“运输船”。 - 天线：将高频电流转化为电磁波向空间辐射。可类比为“打水漂”，当电流快速变化时，会在周围空间激荡出波动。 3. 强调关键点：“如果没有调制，音频信号频率太低（20~20000Hz），根本无法有效辐射，会被空气吸收或只传几米。” 4. 播放微视频：动画演示“声音→电信号→调制→电磁波发射”的全过程，节奏缓慢，重点突出调制动作。 5. 提问互动：“如果直接把声音信号用电线传出去，会发生什么？为什么不行？” 6. 学生回答后，教师总结：“低频信号衰减快，易干扰，必须‘乘上高速列车’才能远行！” 二、解析信号的接收与还原 （一）、剖析教材图21.2-2乙：接收流程图 1. 教师切换至接收端画面，逐层拆解： - 天线：接收所有频率的电磁波，像“大海捞针”，但只能抓到自己想听的那一根。 - 调谐器：旋转旋钮选择特定频道（如1008kHz），相当于“滤网”，只允许该频率的信号通过。 - 解调器：将高频载波“剥掉”，留下原始音频电信号。教师比喻：“就像从快递箱里取出包裹，扔掉纸箱。” - 放大器：增强微弱信号，防止失真。 - 扬声器：将电信号还原为声音，膜片振动推动空气，我们才听到了节目。 2. 实物演示：教师拿出一台老式收音机，展示其外露长天线，让学生触摸金属部分感受“接收信号”的存在。 3. 互动提问：“为什么现代收音机天线可以藏在壳内？” - 预设答案：因为内部有更强的放大电路和灵敏的调谐芯片。 4. 教师补充：“这就像‘隐形斗篷’，不再依赖外部天线也能捕获信号。” 1. 观察流程图，理解各部件功能。 2. 跟随教师手势，理解“调制”原理。 3. 观看动画视频，建立动态认知。 4. 参与问答，表达对“低频信号无法远传”的理解。 5. 观察老式收音机，感受现实设备的运作。 实验探究：看见电磁波的“脸”【10分钟】 一、开展数字化实验：电磁波的发射与接收 （一）、组装实验装置，观察波形变化 1. 教师指导学生分组连接设备：电磁波发射器 → 接收器 → 数据采集器 → 计算机屏幕。 2. 每组配备一份操作指南，包含步骤说明： - 打开发射器电源，选择“正弦波”模式； - 将发射器旋钮调至“低频档”（如100kHz）； - 观察计算机屏幕上出现的波形：稳定、规则的正弦曲线。 3. 教师引导学生记录初始状态： - 频率：100 kHz - 波形特征：周期均匀，振幅稳定。 4. 提出任务：“现在，请你们轮流转动发射器旋钮，改变频率，观察波形变化。” 5. 学生操作后反馈： - 当频率升高至500kHz，波形变得更密集，周期缩短。 - 当频率降至50kHz，波形变稀疏，周期拉长。 6. 教师总结：“频率越高，单位时间内波峰越多，说明能量越集中，越适合远距离传输。” 二、拓展思考：为何要调制？ （一）、对比实验：未调制信号的传播困境 1. 教师切换至“未调制”模式，将音频信号直接接入发射器。 2. 屏幕显示波形：低频波动剧烈，形状复杂，且幅度迅速衰减。 3. 教师提问：“这种信号能传多远？为什么？” 4. 学生讨论后得出结论： - 无法远传，因波长过长，易被障碍物阻挡。 - 易受干扰，其他电器也会发出类似频率的噪声。 5. 教师总结：“所以，我们必须用高频‘载波’来‘托住’低频信号，让它走得更远、更稳！” 1. 分组连接实验装置，确保线路正确。 2. 按照操作指南调节发射器频率。 3. 观察并记录计算机屏幕上的波形变化。 4. 小组讨论频率与波形的关系。 5. 参与对比实验，理解调制的必要性。 知识迁移：从广播到移动通信【8分钟】 一、类比分析：电视与移动通信的异同 （一）、播放冬奥会直播视频片段 1. 教师播放一段北京冬奥会开幕式实况视频（约1分钟），画面清晰，声音同步。 2. 提问：“电视信号和广播信号有什么相同点？又有哪些不同？” 3. 引导学生从教材图21.2-4中提取信息： - 相同点：都通过电磁波传输，都有“摄像机→电信号→调制→发射→接收→还原”流程。 - 不同点：电视还需传输图像信号，需更高带宽；声音与图像分别处理，最后合成。 4. 教师强调：“电视信号是‘双通道’，既要画也要声。” 二、探究移动通信的工作机制 （一）、展示珠峰5G基站照片，引入移动通信 1. 教师展示图21.2-5：珠穆朗玛峰大本营的5G基站，配文“海拔6500米，信号不断”。 2. 提问：“手机既是发射台又是接收台？怎么可能？” 3. 教师解释： - 手机体积小，功率弱，无法直接与远方通话。 - 必须通过“基站”中转，基站如同“中继站”，接收信号后转发给另一部手机。 - 5G技术采用更高频率、更多天线阵列，实现更快、更稳定的连接。 4. 情境模拟：教师扮演“用户甲”，学生扮演“用户乙”，两人手持手机，通过“基站”（教师）完成通话演练。 5. 总结：“没有基站，手机就是‘孤岛’；有了基站，世界就在掌心。” 1. 观看视频，感受实时直播效果。 2. 对比广播与电视信号流程，找出异同。 3. 观察珠峰基站图片，理解基站作用。 4. 参与角色扮演，体验通信中转过程。 课堂小结：构建通信思维模型【5分钟】 一、构建知识框架图 （一）、师生共同绘制“信息传输通路”思维导图 1. 教师在黑板中心写“信息传输”四个字，向外延伸三条主干： - 广播：声音 → 电信号 → 调制 → 电磁波 → 接收 → 解调 → 声音 - 电视：图像+声音 → 电信号 → 调制 → 电磁波 → 接收 → 解调 → 图像+声音 - 移动通信：声音/数据 → 电信号 → 调制 → 电磁波 → 基站 → 中转 → 接收 → 解调 → 输出 2. 每条路径标注关键节点，用颜色区分： - 红色：输入信号（声/像） - 蓝色：处理过程（调制/解调） - 绿色：输出结果（声音/图像） 3. 教师强调：“所有通信的本质，都是‘信息的搬运工’。” 二、颁发“通信工程师”认证 （一）、完成任务卡，获得证书 1. 教师发放“通信工程师认证卡”（纸质卡片），正面印有“恭喜你，成功破解电磁波之谜！” 2. 学生在背面写下本节课学到的三个关键词： - 调制 - 高频载波 - 基站中转 3. 教师巡视，随机抽查几人朗读自己的关键词。 4. 教师总结：“你们不再是被动接受信息的人，而是懂原理的‘信息建筑师’！” 1. 观察思维导图构建过程。 2. 参与关键词填写，巩固记忆。 3. 朗读关键词，强化理解。 评价任务 流程完整：☆☆☆ 概念准确：☆☆☆ 表达清晰：☆☆☆ 设计意图 通过“声音飞起来”的主线任务，将抽象的电磁波传输过程具象化，利用实验可视化、角色扮演、思维导图等多元手段，帮助学生建立“信息—信号—电磁波—还原”的认知链条，突破“调制”“解调”等抽象难点，落实物理观念与科学思维目标。 练习与应用：挑战你的理解力【2分钟】 一、完成教材习题，检验学习成果 （一）、第①题：补全电磁波产生与发射流程 1. 教师投影题目原文： “调制器 → 声的振动 → 音频电信号 → 加载到 → 高频电流 → 以电磁波的形式发射出去” 2. 提问：“空白处应填什么？” 3. 学生回答后，教师补充完整： - “加载到”前填“音频电信号” - “高频电流”前填“调制器” 4. 强调：“顺序不能乱，否则信息就丢了！” 二、第②题：频率辨析 （一）、问题解析 1. 教师读题：“某同学收听1008kHz频道，听到440Hz的‘6’音。” 2. 提问：“（1）音频电信号频率是多少？” - 学生答：440Hz。 3. 提问：“（2）此时空中电磁波频率是多少？” - 学生答：1008kHz。 4. 教师解释：“音频信号是内容，电磁波是‘快递车’，车的编号就是频道号！” 5. 强调：“信息在车内，车号是1008kHz，不是440Hz！” 三、第③题：塔尖作用 （一）、图文结合，理解天线功能 1. 教师展示中央电视塔照片，提问：“塔尖为什么这么高？” 2. 学生讨论后回答： - 增加覆盖范围，减少遮挡。 - 提高发射效率，增强信号强度。 3. 教师总结：“高塔=高视野，看得远，传得远！” 1. 独立完成填空题，核对答案。 2. 参与频率辨析讨论，明确区别。 3. 结合图片分析塔尖作用，形成结构化认知。 评价任务 概念判断：☆☆☆ 逻辑推理：☆☆☆ 应用迁移：☆☆☆ 设计意图 通过教材原题训练，聚焦“调制—频率—天线”三大核心考点，强化学生对“信号与载波分离”的理解，培养严谨的科学语言表达能力，为后续学习“数字通信”奠定基础。 作业设计 一、基础巩固题 1. 请用一句话解释“为什么广播信号必须经过调制才能发射？” 2. 画出“收音机接收信号”的流程图，标出至少五个关键部件名称。 3. 列举三种生活中常见的依靠电磁波传递信息的设备，并说明其主要功能。 二、拓展探究题 4. 你家的路由器每天都在发射电磁波。请你查阅资料，了解其发射频率（如2.4GHz或5GHz），并思考：如果家里有多个设备同时上网，这些电磁波会不会互相干扰？为什么？ 5. 假如你是未来通信设计师，请设计一种新型通信方式，要求：①能穿透高楼大厦；②能耗低；③支持多人同时使用。简述你的设计方案及原理。 6. 观察家中智能设备（如空调、门锁、音箱）是否具备无线通信功能，记录它们使用的通信方式（蓝牙、Wi-Fi、ZigBee等），并制作一张“家庭无线设备清单表”。 【答案解析】 一、基础巩固题 1. 因为低频音频信号无法有效辐射，易衰减且易受干扰，必须调制到高频载波上才能远距离传播。 2. 流程图示例：天线 → 调谐器 → 解调器 → 放大器 → 扬声器。 3. 示例：手机（通话）、无线耳机（听音乐）、智能手表（健康监测）。 二、拓展探究题 4. 会干扰。因为同一频段的电磁波相遇会产生信号叠加或抵消，导致数据丢失或延迟。解决方法包括使用不同信道、增加信号隔离等。 5. 可设计“量子纠缠通信”或“可见光通信（Li-Fi）”，利用光波替代电磁波，避免干扰，节能高效。 6. 略（根据实际填写） 板书设计 广播、电视与移动通信——让信息飞起来！ 信息传输通路： 声音 → 电信号 → 调制 → 电磁波 → 接收 → 解调 → 声音 教学反思 成功之处 1. 以“声音飞起来”为主线贯穿始终，增强了课堂趣味性与连贯性，学生参与度高。 2. 实验环节设计巧妙，数字化设备直观呈现电磁波波形，有效化解“看不见”的认知障碍。 3. 任务驱动与角色扮演相结合，提升了学生的主体地位，实现了从“听讲”到“建构”的转变。 不足之处 1. 部分学生对“调制”概念仍感模糊，需在下一课时加强类比训练。 2. 实验设备数量有限，个别小组未能充分操作，影响体验深度。 3. 对“5G技术”等前沿内容介绍略显简略，可增加短视频辅助讲解。 学科网（北京）股份有限公司 $