第4节 跨学科实践：探寻信息技术的力量（教学课件）物理教科版2024九年级下册

第4节 　探寻信息技术的力量 九年级物理下册 •教科版2024年 第十章　电磁波与信息技术 学习目标 01 02 03 04 物理观念 理解信息技术的核心原理（电磁波、传感器），建立 “技术力量源于物理规律” 的认知。 科学思维 通过对比分析，归纳信息技术在效率、精度、范围上的优势，形成 “技术变革推动发展” 的思维模式。 科学探究 通过传统测量与技术测量的对比实验，体验信息技术的实践力量。 科学态度与责任 感受信息技术对物理学习、社会进步的推动作用，激发运用技术解决问题的意识。 重点难点 ①现代通信方式的核心原理与特点； ②信息技术与社会发展的关联。 教学重点 ①抽象原理的理解（电磁波不可直接感知，学生难以建立 “场 — 波 — 信息” 的物理图景。） 教学难点 ②技术细节与物理规律的结合； 课堂导入 老师上课时常常会使用一个翻页笔，方便远距离对演示课件的翻页。这个小小的翻页笔，为何能突破距离限制传递信号？ 它的“力量”来自哪里？ 探究新知一　信息技术的身影 电磁波是信息传播的重要载体 电是现代工业生产的动力 磁是信息存储的重要形式 在物理学的推动下，信息技术飞速发展，由此带来生产进步和社会变革。 信息技术的身影 今天，信息技术正在改变着我们生产、生活的方方面面。 探究新知一　信息技术的身影 信息技术广泛涉及于生活、交通、工业等多个领域...... 生活沟通 以手机为智能终端，实现信息便捷获取与转发、视频通话等功能，助力人与人之间的实时情感交流。 交通导航 依托北斗卫星导航系统，为地面车辆提供精准定位服务，解决出行 “迷路” 问题。 工业生产场景 通过视频监控技术，实时监测工厂生产线安全状况，实现异常情况的及时预警，保障生产安全。 探究新知二　信息技术的力量 信息技术的定义：“力量” 的本质 1.定义：信息技术是利用设备进行信息采集、处理、存储、传输和应用的技术体系，其核心 “力量” 在于突破人力局限。 “就像给人类装上“千里眼”————远程传输 “顺风耳”————实时通信 “精准手”————精确测量 探究新知二　信息技术的力量 2.信息技术的力量 （1）物理基础 —— 电磁波（传输力量） ①核心原理：变化的电流产生电磁波，电磁波可在真空中传播，无需介质（突破 “距离局限” 的关键）。 ②力量体现： 传播速度：约 3×10⁸m/s（光速），实现 “即时传输”。 覆盖范围：从近距红外遥控到远距卫星通信，突破空间限制。 探究新知二　信息技术的力量 ③实例对比 通信方式 传输速度 覆盖范围 技术支撑 烽火传信 约 10km / 小时 有限可视范围 光的直线传播 5G 手机通信 约 1Gbps 全球覆盖 微波（电磁波）传输 探究新知二　信息技术的力量 （2）核心工具 ——传感器（采集力量） ①定义：将温度、压力、速度等物理量转化为电信号的装置，是信息技术的 “感知器官”。 ②力量体现：突破人力感知局限 精度高：可测量 0.01℃的温度变化、0.001m/s 的速度变化。 响应快：毫秒级捕捉物理量变化，避免人为误差。 可持续：24 小时不间断采集数据，突破时间局限。 ③物理原理：基于电阻、电磁感应等物理规律。 如温度传感器利用 “电阻随温度变化” 的规律。 探究新知二　信息技术的力量 （3）技术组合 ——硬件 + 软件 + 网络（整合力量） ①硬件：传感器（采集）、通信设备（传输）、计算机（处理） ②软件：通过算法对信息加工，实现 “从数据到结论” 的自动转化。 ③网络：将单个设备连接成系统，实现信息共享、协同工作（如物联网）。 探究新知二　信息技术的力量 演示实验 【实验】传统测量 vs 传感器测量 —— 谁更“强”？ 实验器材 刻度尺、秒表、小车、斜面（传统组） 位移传感器、数据采集器、计算机、小车、斜面（技术组） 实验思路 两组同时测量小车沿斜面下滑的平均速度，记录数据并对比。 探究新知二　信息技术的力量 实验步骤 1.分组操作：A组用传统工具测量（刻度尺量距离，秒表记时间，手动计算 v=s/t）；B组用传感器测量（传感器自动采集位移 - 时间数据，计算机生成速度曲线并显示结果） 2.数据记录：两组依次汇报测量结果（速度值、测量耗时、数据稳定性） 3.对比分析：填写实验对比表 探究新知二　信息技术的力量 实验步骤 测量方式 速度测量值（m/s） 测量耗时（s） 数据稳定性 核心优势 传统测量 1.0 0.5 不稳定 器材简单 传感器测量 1.02 0.49 稳定 精准、快速、自动 实验结论 信息技术的 “测量力量”：精准化、自动化、可视化。 探究新知二　信息技术的力量 在信息时代，让我们充分利用信息技术，了解并描述信息技术给予我们的磅礴力量吧！这些技术对应的是哪些物理学原理？ 你能结合所学知识制作一份调查报告吗？ 探究新知二　信息技术的力量 案例解析：信息化农业 信息技术应用 力量体现 物理原理支撑 无人机植保喷洒 突破人力 “作业、效率、精度” 局限：1架无人机1天可喷洒百亩农田，精准控制药量（误差 ±5%）。 1. 定位：GPS / 北斗卫星电磁波定位； 2. 控制：无线电波远程操控；3. 喷洒：流体压强与流速关系（喷头设计） 土壤墒情智能监测系统 突破人力 “感知深度、持续监测” 局限：传感器深埋土壤，24 小时采集含水量、养分数据，无需人工挖掘检测。 1. 传感器：土壤湿度传感器利用 “电容随含水量变化” 原理；2. 数据传输：电磁波（物联网）实时上传 智能光照补光系统 突破自然光照 “时长、强度” 局限： 根据作物需求，自动调节 LED 补光灯的光照强度、时间，促进光合作用。 1. 光照检测：光敏电阻传感器； 2. 能量转换：电能→光能（LED 发光原理）； 3. 控制信号：电信号传输 探究新知三　实践活动评价 实践活动评价 我的活动涉及的学科 核心学科 物理（聚焦电磁波、传感器原理、信号转换等核心知识）。 关联学科 信息技术（硬件 / 软件 / 网络应用）、数学（数据统计与分析）、生物（农业信息化中作物生长规律）、工程技术（智能设备搭建与控制） 我的活动围绕的物理概念和规律 电磁波相关 变化的电流产生电磁波、电磁波可在真空中传播（信息传输的核心原理）。 传感器原理 电阻随温度 / 光强变化、电磁感应、电容变化（非电信号→电信号转换的基础）； 力学 / 热学 平均速度计算（v=s/t，传统测量与传感器测量对比）； 其他关联规律 透镜成像（视频监控）、电能与其他形式能的转化（智能设备供电）、磁介质存储（图像 / 数据存储）。 探究新知三　实践活动评价 我的活动成果 1.知识成果：掌握信息技术的定义、核心组成，理解电磁波、传感器等物理原理在技术中的应用，明确信息技术 “突破人力局限” 的核心力量； 2.实践成果：完成 “传统测量 vs 传感器测量” 对比实验，记录并分析两组数据差异，验证信息技术在测量精度、效率上的优势。 我的观点 1.信息技术的核心价值在于 “突破局限”—— 改变学习方式、生活品质和社会发展节奏； 2.未来技术的发展仍需以物理等基础学科为支撑，我们既要感受技术带来的便利，更要主动探索技术背后的科学原理，培养创新思维和实践能力。 我的问题 1.除了电磁波，还有其他可以作为信息传输载体的物理形式吗？它们的应用场景有何不同？ 2.传感器的测量精度是否有上限？如果有，会受到哪些物理因素的限制？ 3.信息技术在农业、工业等领域的应用，是否会受到环境（如极端天气、复杂地形）的影响？ 对应的物理解决方案是什么？ 4.未来远程控制机器人耕种等技术，还需要突破哪些物理难题（如信号延迟、能量供应）？ 课堂小结 探寻信息技术的力量 信息技术的身影 实践活动评价 信息技术的力量 课堂练习 1. 信息技术的核心 “力量” 在于突破人力局限，其三大核心组成部分不包括（ 　 ） A. 硬件（传感器、通信设备等） B. 软件（算法、程序等） C. 网络（物联网、互联网等） D. 能源（电能、太阳能等） D 解：信息技术核心组成是硬件、软件、网络，能源是技术运行的保障，并非核心组成。 故选：D。 课堂练习 2. 信息技术在物理测量中体现的优势不包括（　　 ） A. 测量精度更高 B. 测量速度更快 C. 需人工全程计算 D. 数据可自动记录 C 解：传感器测量可自动处理数据，无需人工全程计算。 故选：C。 课堂练习 3. 简述：电磁波作为信息传输载体的两个关键物理特性（结合课堂知识回答） D 解：①电磁波可在真空中传播（无需介质，突破空间局限）； ②电磁波传播速度约 3×10⁸m/s（光速，实现即时传输）。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业： 查找 “我国 5G 技术、北斗导航” 的最新进展，分析其依赖的物理原理，撰写 100 字短文。 推荐观看：纪录片《信息技术革命》片段（聚焦电磁波发现与应用） 谢谢聆听 谢谢聆听 $