15.4 探寻移动通信技术的变迁 学案 2026-2027学年物理北师大版九年级全一册

该初中物理导学案围绕移动通信技术变迁展开，核心知识点包括1G到6G发展历程、电磁波频率与波长关系（c=λf）应用、手机通信系统组成及网络安全。课前通过回顾电磁波速度、手机收发无线电波及生活实例，衔接旧知与新知，搭建学习支架。 特色在于设计实践调查活动（如手机发展见证人访谈）培养科学探究能力，用c=λf分析5G与4G差异体现科学推理，网络安全教育强化科学态度与责任。解题脚手架分步指导，助力学生掌握分析方法，提升核心素养。

15.4 探寻移动通信技术的变迁（学案） 一、学习目标 1. 了解移动通信技术从1G到6G的发展历程，能说出各代技术的核心特征。 2. 能运用电磁波频率与波长的关系（c=λf）分析5G与4G的技术差异。 3. 知道手机通信系统的基本组成，了解网络安全的主要问题及法律保障。 4. 辩证认识通信技术发展的双面性，树立安全用网和核心技术自主可控的意识。 二、课前回顾 （1）电磁波在真空中的传播速度c=________m/s，频率与波长的关系是c=________。 （2）手机能打电话是因为它既能________无线电波，也能________无线电波。 （3）我家／我身边的人最早使用的手机品牌是________，现在的手机和那时相比最大的变化是________。 三、知识预习 知识点一：移动通信技术发展史（1G~6G） 1. 1G诞生于20世纪________年代，采用________技术，实现________功能，手机笨重、造价________，需________天线。 2. 2G的核心变化是以________技术替代________技术，通信频段向________频段扩展，初步实现手机与________连接；手机天线________，外观、重量、造价大幅改善。 3. 3G实现了________文件在互联网和手机之间的传输，支持________数据传输；手机天线缩短至________cm，且________（选填“外置”或“内置”）。 4. 4G能够提供更________的传输服务，上网速度较3G提升________倍。 5. 5G以更________的频段范围、更________的网络速度、更________的应用体验、能耗更________的硬件产品，推动人与人、________与________之间的信息交互。 6. 6G将迈入________（THz）频段，传输能力进一步________、网络延迟进一步________，更有助于________的发展。 7. 从1G到6G，技术发展的核心趋势是：频率越来越________、速率越来越________、设备越来越________、应用越来越________。 知识点二：手机使用变迁与影响 8. 我国互联网特别是________互联网的覆盖率已经远超世界水平。 9. 快速更替的技术和通信方式给人们的________方式和________方式带来了巨大改变。 知识点三：网络安全与法律保障 10. 当今网络安全问题主要包括：侵害个人________、侵犯________产权、网络________、网络________、网络________等。 11.《中华人民共和国网络安全法》于________年颁布，旨在维护网络空间________和国家安全、社会公共利益，保护公民合法________。 12.《中华人民共和国未成年人保护法》于________年修订，增设________篇章，保障未成年人网络生活安全。 知识点四：手机通信系统组成 13. 当前最为普遍的手机通信系统主要由________、________和________组成。________就是手机或车载电话。 14. 1 MHz=________Hz，700 MHz=________Hz。700MHz频段被称为“________”频段，其信号覆盖范围较________（选填“大”或“小”）。 四、课堂探究 探究一：移动通信技术发展史归纳表 15. 完成下表，归纳1G~6G各代移动通信技术特征： 代际 时间 核心技术 主要功能/特点 手机形态 1G 20世纪70-80年代 模拟技术 无线通话；信号覆盖小、频率低 笨重、造价贵、长天线 2G ________ ________技术替代模拟 初步互联网连接 天线________，外观/重量/造价________ 3G ________ 支持________数据传输 ________文件传输；天线内置________cm 天线________且________ 4G ________ ________传输服务 速率较________提升几十倍 智能触屏、应用丰富 5G ________ 更宽频段、更快速度、更稳体验、更低能耗 ________互联 多形态终端 6G展望 ________ ________(THz)频段 传输能力提升、延迟降低、助力________ ________展望 探究二：手机使用变迁调查记录表 16. 实践活动一——我身边的手机发展见证人（课后完成）： 调查对象 使用过的手机及其阶段 功能/体验/价格变化及触动你的故事 （如：爷爷） （如：爸爸） （如：老师） 最深感受： 17. 实践活动二——我们怎样用手机（课后完成）： 调查对象1：________（年龄：________ 职业：________） 使用频次：________ 使用时长（每日）：________小时 主要用途：________________________________ 时间分配：________________________________ 调查对象2：________（年龄：________ 职业：________） 使用频次：________ 使用时长（每日）：________小时 主要用途：________________________________ 时间分配：________________________________ 你的比较发现：________________________________ 探究三：网络安全问题与法律保障归纳表 18. 完成下表： 类别 具体内容 网络安全问题（5类） (1)侵害个人________ (2)侵犯________ (3)________犯罪 (4)网络________ (5)________攻击 法律保障 《网络安全法》（________年颁布）：维护网络空间________和国家安全 《________法》（________年修订）：增设________保护篇章 核心技术自主可控 （至少写出2个理由） ①________________________________ ②________________________________ 个人安全用网 （至少写出3条） ①________________________________ ②________________________________ ③________________________________ 防沉迷措施 （至少写出2条） ①________________________________ ②________________________________ 实践活动三成果形式 ________________或________________ 探究四：实践活动方案框架 19. 实践活动三——网络安全与防沉迷宣传活动方案： 第一步（查阅资料）： “国家反诈中心”APP的功能：________________________________ 《关于防止未成年人沉迷网络游戏的通知》要点：________________________________ 游戏平台“实名认证与防沉迷系统”措施：________________________________ 第二步（小组讨论）： 了解到与信息安全有关的信息：________________________________ 了解到与网络沉迷防治有关的信息：________________________________ 喜闻乐见的宣传方式：________________________________ 如何处理虚拟世界与人的关系：________________________________ 第三步（形成成果）：我们的成果形式是________，计划在________展示。 五、课堂练习 练习1 1. 下列不属于古代信息传播工具的是（ ） A．在古代每隔一定的距离会设置一个驿站 B．烽火狼烟 C．飞鸽传书 D．以前有急事时，经常会用的电报 你的答案：________ 练习2 2. 我国5G整体研发水平已经位居全球第一梯队，5G网络的下载速度比4G网络快数百倍。下表是不同电磁波的频率，下图是电磁波家族。以下判断正确的是（ ） A．5G频段的电磁波比4G的波长更短 B．真空中5G频段的电磁波比4G的传播速度快 C．可见光中，紫光的频率比红光的频率小 D．家中电视机遥控器利用紫外线遥控 你的答案：________ 练习3 3. 当前最为普遍的手机通信系统主要由________、基站和________组成。________就是手机或车载电话，它既能________无线电波，也能________无线电波。 你的答案：(1)________ (2)________ (3)________ (4)________ (5)________ 练习4 4. 5G基地台站，国内运营商为了更好为5G套餐用户提供服务，充分发挥700MHz“数字黄金”频段在信号覆盖范围等方面的优势，通信运营企业联合开展700MHz，合________Hz低频5G网络的共建共享。 你的答案：________ 六、解题脚手架——通信技术类题目三步分析法 第一步（看频率与波长）：c=λf，波速一定时频率越高波长越短。5G频率高于4G→5G波长更短→覆盖半径更小（基站需更密）。 第二步（看通信方式）：发射vs接收——手机（移动台）既能发射也能接收无线电波，是双工通信设备。收音机只接收、不发射。 第三步（看技术代际）：每一代技术升级核心——1G模拟→2G数字→3G多媒体→4G高速→5G万物互联→6G太赫兹。题目出现“几G”时，从核心特征入手判断。 第四步（看单位换算）：1 MHz=10⁶ Hz。XXX MHz=XXX×10⁶ Hz。注意科学记数法规范写法。 第五步（看网络安全）：法律层面——网络安全法（2016）、未成年人保护法网络保护篇章（2020修订）。个人层面——密码安全、信息保护、拒绝诱惑。 七、课堂小结与自我评价 本节课我学会了：________________________________________________ 我还不太理解的地方：________________________________________________ 我觉得这节课最有意思的是：________________________________________________ 自我评价（在对应星级上打√）： 1G~6G各代技术特征及发展脉络：☆☆☆☆☆ 电磁波频率与波长关系在5G中的应用：☆☆☆☆☆ 通信技术发展的积极影响与挑战：☆☆☆☆☆ 网络安全问题、法律保障与个人应对：☆☆☆☆☆ 手机通信系统组成与频率单位换算：☆☆☆☆☆ 参考答案 二、课前预习 （1）3×10⁸、λf （2）发射、接收 （3）（开放式，学生根据实际情况填写） 三、知识预习 1. 70-80、模拟、无线通话、贵、长 2. 数字、模拟、高、互联网、缩短 3. 多媒体、高速、3~5、内置 4. 高速、几十 5. 宽、快、稳定、低、人、物 6. 太赫兹、提升、降低、物联网 7. 高、快、小（轻薄）、广 8. 移动 9. 工作、生活 10. 隐私、知识、犯罪、监听、攻击 11. 2016、主权、权益 12. 2020、网络保护 13. 移动台、基站、移动交换中心、移动台 14. 10⁶、7×10⁸、数字黄金、大 四、课堂探究 15. 移动通信技术发展史归纳表答案： 1G：模拟技术、无线通话/笨重造价贵长天线 2G：数字、缩短、大幅改善 3G：高速、多媒体、3~5、缩短、内置 4G：更高速、3G 5G：万物 6G展望：太赫兹、物联网、超高速率超低延迟 16~17.（开放式调查，学生根据实际调查情况填写） 比较发现提示：不同年龄段手机用途差异明显——年轻人多用于社交和娱乐，中年人偏向工作和信息获取，老年人偏向联系家人和获取资讯。时长方面年轻人普遍使用时间更长。 18. 网络安全问题与法律保障答案： 网络安全问题：(1)隐私 (2)知识产权 (3)网络 (4)监听 (5)网络 法律保障：2016、主权、未成年人保护、2020、网络 核心技术自主可控理由（参考）：①关键通信技术如受制于人，极端情况下可能面临芯片断供、网络瘫痪，直接影响国家安全和社会运行；②使用国外操作系统的设备可能存在后门，国家机密和个人隐私面临泄露风险；③自主掌握5G等核心技术能打破技术垄断，保障国家信息基础设施的安全可控。 个人安全用网（参考）：①设置复杂的密码并定期更换，不同平台使用不同密码；②不随意连接公共场合的无密码WiFi，不使用来路不明的充电设备；③不在社交平台公开发布个人身份、位置、家庭成员等隐私信息；④遇到可疑的网络信息和链接不点击、不转发、及时举报；⑤安装并使用国家反诈中心APP，提高识别诈骗的能力。 防沉迷措施（参考）：①游戏平台实行实名认证，未成年人账号限制游戏时间和充-值金额；②在校期间开启手机管理模式或交给老师/家长保管；③培养课外兴趣爱好，减少对手机娱乐的依赖。 实践活动三成果形式：调查报告、宣传海报 五、课堂练习 练习1：D 解析：驿站、烽火狼烟、飞鸽传书属于古代信息传播方式，利用人力、火力和动物传递信息。电报是利用电磁波传输信息，属于近现代通信技术。 练习2：A 解析：根据c=λf，真空中电磁波速度恒为c=3×10⁸ m/s。5G频段频率高于4G→λ=c/f→波长更短。B错——真空中所有电磁波速度相等。C错——紫光频率高于红光。D错——遥控器用红外线，非紫外线。 练习3：(1)移动台 (2)移动交换中心 (3)移动台 (4)发射 (5)接收 解析：手机通信系统三大组成部分：移动台（用户终端）、基站（网络接入）、移动交换中心（核心网交换）。手机集发射和接收功能于一体，是双工通信设备。 练习4：7×10⁸ 解析：1 MHz=10⁶ Hz，700 MHz=700×10⁶ Hz=7×10⁸ Hz。700MHz频段频率较低、波长较长，绕射能力强、覆盖范围大，被称为“数字黄金”频段，共建共享可有效扩大5G网络在农村和偏远地区的覆盖。 学科网（北京）股份有限公司 $