第十八章 实践 自制简易电报机 教学设计 2026-2027学年沪科版九年级全一册物理

该初中物理教学设计聚焦沪科版九年级“磁及其相互作用”单元，以自制简易电报机为核心实践任务，融合电流磁效应、电磁铁原理、电路设计与摩尔斯电码等知识点。通过莫尔斯电码视频情境导入，引导学生从已学电磁知识过渡到信息传递技术，搭建“原理理解—技术实现”的学习支架。 此资料亮点在于跨学科综合实践，以项目式学习推动核心素养落地。物理观念上关联电流磁效应与电报机工作机制，科学探究中经历设计、制作、评估完整流程，结合通信史拓展培养科学态度。实例丰富如摩尔斯电码编码、电报机改进方案，提升学生动手与系统思维，为教师提供可操作的实践教学方案与多元评价工具。

《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。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。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。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。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。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。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？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：C A、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。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $