21.1 现代顺封耳-电话 教学设计 2023-2024学年 人教版物理九年级下学期

21.1现代顺封耳——电话教学设计2023-2024学年人教版物理九年级下学期课题Xxx课型XXXX修改日期2025年10月教具XXXXX教材分析一、教材分析。本节课是人教版物理九年级下册第21章“信息的传递”第1节“现代顺风耳——电话”，是电磁学知识在通信领域的具体应用。教材通过介绍电话的基本构造（话筒、听筒）和工作原理（声信号与电信号的相互转化），联系学生已学的电流磁效应、电磁感应等知识，帮助学生理解信息传递的基本方式，为后续学习电磁波通信奠定基础，体现了物理知识与现代生活的紧密联系。核心素养目标分析二、核心素养目标分析。通过本节课学习，学生能形成“信息传递依赖信号转化”的物理观念，理解电话中声信号与电信号的相互转化过程，运用电流磁效应、电磁感应等知识解释电话工作原理，培养模型建构能力；通过分析电话结构与发展，激发创新意识，体会科技发展对通信进步的推动，增强关注现代科技发展的社会责任感。学习者分析三、学习者分析。

1.学生已掌握电流磁效应、电磁感应等电学基础，理解简单电路组成，为分析电话工作原理奠定基础。

2.学生对通信技术有浓厚兴趣，具备一定实验操作能力和逻辑推理能力，但抽象思维较弱，偏好直观演示和互动体验；部分学生依赖手机等现代通信工具，对传统电话结构认知模糊。

3.可能面临困难：难以建立声信号与电信号的转化模型，混淆话筒与听筒的工作原理；对电话交换机的作用理解不深，信号传输延迟等实际应用问题易被忽视。教学资源准备1.教材：确保每位学生人手一本人教版物理九年级下册教材，重点标注第21章第1节内容。

2.辅助材料：准备电话发展史图片、电话结构剖面图、声电信号转化流程图及模拟通话原理动画视频。

3.实验器材：配备磁感线演示板、电磁铁、话筒模型（含碳粒）及听筒模型（含永磁铁、振动膜），确保器材安全无破损。

4.教室布置：划分4人小组讨论区，设置实验操作台，配备投影仪展示动态原理，黑板预留板画电话结构的空间。教学流程：**1.导入新课（5分钟）**

展示老式电话与智能手机的对比图片，提问：“在没有智能手机的年代，人们如何实现远程通话？电话为什么能将声音传到远方？”结合课本第21章章首图“信息传递的发展历程”，引导学生关注电话作为现代通信工具的起源。播放一段老式电话通话的音频，让学生感受“声音-电流-声音”的转化过程，点明本节课核心问题：“电话是如何实现声信号与电信号的相互转化的？”通过生活实例与课本素材结合，激发学生对通信原理的探究兴趣，明确学习目标——理解电话的工作原理及结构。

**2.新课讲授（15分钟）**

（1）**电话的基本构造**：结合教材图21.1-1“电话的基本结构”，展示电话剖面模型，分解话筒和听筒两部分。分析话筒结构：碳粒、振动膜、金属盒，举例说明“对着话筒说话时，声波使振动膜振动，碳粒忽松忽紧，电阻忽大忽小，从而产生随声音变化的电流”；分析听筒结构：永磁铁、线圈、振动膜，举例“变化的电流通过线圈，磁性强弱变化，吸引振动膜振动还原声音”。通过实物模型与课本图示结合，突出“结构决定功能”，强调话筒和听筒是实现声电转化的核心部件，为本节课重点。

（2）**电话的工作原理**：结合课本“声信号与电信号的转化”文字描述，用流程图动态演示“说话声→振动膜振动→碳粒电阻变化→强弱变化的电流→听筒线圈磁性强弱变化→振动膜振动→还原声音”。针对学生易混淆的“声→电”与“电→声”过程，对比举例：“话筒好比‘翻译官’，把声音‘翻译’成电流；听筒好比‘还原师’，把电流‘翻译’回声音”。通过动态演示与对比分析，突破“声电相互转化”这一难点，深化学生对能量转化（声能→电能→声能）的理解。

（3）**电话交换机的作用**：阅读教材“电话交换机”相关内容，展示模拟交换机工作动画，举例说明“用户A拨打用户B号码，交换机识别后接通A与B的线路，通话结束后断开，避免线路拥堵”。结合课本“程控交换机”优势，提问：“如果没有交换机，100部电话需要多少条线路？”引导学生计算得出“两两相连需4950条”，对比交换机“只需若干条线路”的高效性，突出交换机提高线路利用率的核心作用，体现物理知识在解决实际问题中的应用价值。

**3.实践活动（10分钟）**

（1）**拆解观察电话模型**：分组提供老式电话模型（已拆卸话筒、听筒），学生观察内部结构，记录碳粒、永磁铁、线圈等部件位置，结合课本图21.1-2“话筒和听筒的构造示意图”，标注各部分名称及功能。举例学生可能发现“话筒的碳粒装在金属盒里，听筒的线圈套在永磁铁上”，教师引导分析“这种设计如何实现信号转化”，通过实物观察强化对结构的直观认知。

（2）**模拟声电转化实验**：利用实验器材（碳粒话筒模型、电池、小灯泡、听筒振动膜模型），连接简单电路。对着话筒说话，观察小灯泡亮度变化（模拟电流强弱）及听筒振动膜振动情况。举例学生操作时观察到“声音越大，灯泡闪烁越快，振动膜振动幅度越大”，验证“声音强弱→电流强弱→振动幅度”的对应关系，将抽象原理转化为直观现象，突破声电转化难点。

（3）**绘制信号转化流程图**：根据课本“信息的传递”流程图，学生用箭头和文字绘制“声信号→话筒（电信号）→导线→听筒（声信号）”的完整路径，并标注每个环节的能量转化形式（声能→电能、电能→声能）。举例学生可能漏掉“能量转化”环节，教师引导补充，通过绘图梳理知识逻辑，培养模型建构能力。

**4.学生小组讨论（10分钟）**

（1）**话筒和听筒的工作原理有何不同？**

举例回答：话筒是“声→电”转化，利用振动膜带动碳粒改变电阻，产生随声音变化的电流；听筒是“电→声”转化，利用电流变化使线圈磁性强弱变化，吸引振动膜振动发声。两者原理相反，功能互补。

（2）**如果没有电话交换机，打电话会面临什么问题？**

举例回答：所有电话需单独连线，线路数量随电话数量平方增长（如100部电话需4950条线），线路利用率极低，无法实现多通电话同时进行，通信成本高、效率低。

（3）**电话中的“信号延迟”是如何产生的？？**

举例回答：信号在导线中传播需要时间（接近光速），交换机处理信号（识别号码、接通线路）也需要时间，当距离远或通话量大时，延迟会明显，现代程控交换机通过数字化处理大幅缩短了延迟时间。

**5.总结回顾（5分钟）**

梳理本节课核心内容：电话由话筒、听筒组成，通过声电与电声转化实现通信；交换机提高线路利用率，是现代通信的重要基础。结合学生讨论和实验，重申重点——“声电相互转化原理”及“电话结构功能对应关系”，强调难点——“话筒与听筒原理的区分”及“信号转化模型的建立”。举例回顾实验中“振动膜振动→电流变化→灯泡闪烁”的直观现象，强化理论与实践的联系。布置课后任务：查阅资料了解“数字电话与模拟电话的区别”，为后续学习电磁波通信铺垫，体现知识的延续性。教学资源拓展：1.拓展资源

（1）电话发展史的关键技术突破：贝尔于1876年发明第一部实用电话，其核心突破在于实现声电与电声的连续转化；早期电话采用磁石式交换机，需人工接线，1904年自动交换机的发明实现自动拨号；20世纪60年代程控交换机应用计算机程序控制，支持长途直拨和多功能服务；数字电话通过脉冲编码调制将模拟信号转为数字信号，抗干扰能力显著提升，这些发展均基于课本中“信号转化”和“交换机作用”的原理延伸。

（2）电话核心部件的物理原理深化：话筒中的碳粒在振动挤压下电阻变化，涉及电流与电阻的关系（课本欧姆定律延伸）；听筒线圈中变化的电流产生变化的磁场，利用电流磁效应（课本电生磁知识）使振动膜振动，还原声音；现代电话送话器采用驻极体电容式结构，通过声波改变电容器极板间距，产生微弱电压信号，比碳粒话筒灵敏度高且失真小，体现物理原理的技术迭代。

（3）电话交换机的演进与效率提升：人工交换机依赖话务员插塞接线，效率低且易出错；步进制交换机通过电磁机械选择线路，实现自动拨号，但结构复杂；程控交换机存储用户号码，通过程序控制电子开关接通线路，支持呼叫转移、三方通话等功能，其“线路复用”技术（课本提高线路利用率的具体应用）使单条线路可服务多用户，是现代通信网络的核心基础。

（4）模拟电话与数字电话的技术对比：模拟电话直接传输声音电流信号，易受电磁干扰（课本中“信号衰减”问题）；数字电话将声音信号采样、量化、编码为二进制数字信号，传输中可通过再生电路消除噪声，到达接收端再解码还原，如手机采用数字信号，通话质量更清晰，且可压缩数据实现多媒体通信，体现“信号数字化处理”对课本“信号转化”的升级。

（5）电话通信中的信号传输问题：远距离传输时，电流在导线中因电阻产生热能损耗（课本焦耳定律应用），需增音器放大信号；架空电话线易受雷击和电磁干扰，采用地下电缆或光纤可提升抗干扰性；现代卫星电话通过电磁波传输信号（课本后续“电磁波通信”铺垫），解决偏远地区通信覆盖问题，这些均与课本“信号传递的有效性”直接相关。

2.拓展建议

（1）观察生活中的电话设备：收集家庭中的固定电话、老式按键手机、智能手机等，观察其结构差异，记录听筒、话筒的位置和形状，结合课本图21.1-1分析不同时代电话部件的演变，如智能手机将听筒和话筒微型化，并增加扬声器、麦克风等多功能部件，思考“技术发展如何优化声电转化效率”。

（2）制作简易电话模型：用两个纸杯、一根棉线（约5米）制作“土电话”，对着话筒说话，感受声音沿棉线振动传播；再在棉线中串联小灯泡和电池，观察说话时灯泡是否闪烁（模拟电流变化），验证“声音→振动→电流→声音”的转化过程，对比课本中“电话工作原理”流程图，分析简易模型与实际电话的异同（如无放大装置、信号弱）。

（3）阅读科普资料与技术文献：查阅《通信世界》中“电话百年发展”专题，了解从“大哥大”到5G手机的通信技术变迁；阅读物理科普书籍《物理与通信》，重点记录“电磁感应如何应用于听筒”“数字信号编码原理”等内容，结合课本“电生磁”“能量转化”等章节，撰写“电话中的物理知识”小报告，深化对课本知识的理解。

（4）调查电话技术的社会影响：采访家中长辈，了解20世纪80年代固定电话的使用场景（如排队打电话、传呼机与电话配合）；统计家庭现有通信工具（电话、手机、电脑等）的数量及使用频率，分析“从单一通话到多媒体通信”的技术进步如何改变生活方式，撰写“通信技术发展与社会变迁”调查报告，体会课本中“科技推动社会进步”的核心观点。

（5）探究电话故障中的物理问题：模拟“电话听筒无声”故障，结合课本知识排查原因：如听筒线圈断路（电流无法通过）、永磁铁磁性减弱（磁力不足带动振动膜）、话筒碳粒受潮（电阻不变无电流变化）等；设计“电话故障诊断流程图”，运用“声电转化原理”分析故障点，提升应用物理知识解决实际问题的能力，呼应课本“物理知识的应用价值”。XX教学反思与总结：教学反思中，模型演示和分组实验确实有效帮助学生理解了声电转化原理，但部分学生仍混淆话筒与听筒的功能差异，下次需增加对比实验环节。课堂讨论时，学生对交换机作用的理解不够深入，可能因抽象概念缺乏直观支撑，未来可结合模拟动画或实物教具强化认知。实践活动时间把控稍显紧张，个别小组未能完成流程图绘制，需优化任务设计或调整时间分配。

教学总结方面，学生基本掌握了电话结构及声电转化原理，实验操作中能正确连接电路并观察现象，模型建构能力有所提升。通过电话发展史的讨论，多数学生表现出对通信技术的兴趣，体会到物理与生活的紧密联系。但仍有少数学生对信号传输延迟等实际应用问题理解不足，后续可补充生活案例（如长途电话卡顿现象）。改进措施包括：增加故障模拟探究（如“听筒无声”的物理原因分析），设计分层任务满足不同学生需求，并提前录制关键实验操作视频，供课后复习使用。XX典型例题讲解：八、典型例题讲解

1.**题目**：老式电话的话筒中碳粒的作用是什么？如果对着话筒说话时碳粒被压紧，电流会如何变化？

**答案**：碳粒的作用是将声音引起的振动转化为电阻变化；碳粒被压紧时电阻减小，电流增大。

2.**题目**：电话听筒中的永磁铁和线圈如何配合实现声音还原？

**答案**：变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，与永磁铁相互作用，使振动膜振动发出声音。

3.**题目**：两部电话通过交换机连接，若交换机有10条线路，最多支持多少对用户同时通话？若用户增至20人，需多少条线路？

**答案**：10条线路支持10对用户同时通话；20人需190条线路（两两组合数公式：n(n-1)/2）。

4.**题目**：模拟电话传输声音信号时，为何容易受电磁干扰？数字电话如何解决这个问题？

**答案**：模拟信号直接传输电流，易受外界磁场干扰；数字信号将声音编码为二进制码，传输中可消除噪声。

5.**题目**：长途电话通话时，信号为何会有延迟？如何通过技术手段减少延迟？

**答案**：信号在导线中传播需时