21.1现代顺风耳---电话教案设计
第二十一章 信息的传递
第一节 现代顺风耳——电话
设计思路：
在远古时代，人们用结绳来记事；到了近代，人们用烽火、驿站、书信、电报来传递信息；现代，人们用上了传真、电话、手机短信、网络等多种手段来传递更丰富、详实、可观可感的信息。我们的先人只能在神话中向往“千里眼”“顺风耳”的神奇，现在几乎人人都是“顺风耳”——拥有手机，真可谓“只有想不到，没有做不到。”科技的发展令人叹为观止。
“电流把信息传到远方”是本节的基础知识，通过指导学生对课本内容的阅读和小组交流，使学生知道，电话的基本构造是话筒、听筒，话筒、听筒的作用各是什么。为了完成通话，话筒和听筒之间要连接上一对电话线，这对电话线是电流的通道。此处强调是“一对”而非“一根”，甲、乙两部电话通话时，甲的话筒与乙的听筒之间有一根电话线，乙的话筒和甲的听筒之间也有一根电话线。在构造上借助于什么东西来实现话筒和听筒的作用呢？课文中提到的话筒是碳粒话筒，除此之外还有许多其他种类的话筒，鼓励学生利用网络或到图书室查阅有关的资料，了解其他种类的话筒是如何工作的，从而激发学生兴趣，开阔学生眼界。
“电话交换机”是本节的重点知识。学习时，可让学生在纸上画圈表示电话机，要求两两都能互相通话，且一部电话只能固定地同另一部电话接通。依次动手连接2部、3部、4部、5部、6部甚至更多部电话机，多次连接后，可指导学生得出一个规律公式m＝n(n－1)/2，利用这个公式，可让学生计算20部电话，应用190对电话线，如果用上电话交换机，只用20对电话线即可，从数据对比中可明显得到电话交换机的作用确实是能够大大提高线路的利用率。给学生提供动手的机会，通过学生之间的交流与协作，体会参与课堂活动的乐趣，体现自身在小组活动中的价值。
“模拟通信和数字通信”是本节的难点，学生不易理解，要通过精心设计的学生活动来帮助其掌握。初中生还仍然是以形象思维为主，变抽象的知识为形象的全员活动，就可以变难为易，深入浅出，使学生易于接受。
教学重点：
1．知道电话的基本构造；电话交换机的作用；电话通信的两种形式。 2．正确区分模拟信号和数字信号。 教学难点：了解电话交换机的应用。
教学方法：以学生自学为主，结合教师提问和点评的自主性学习。 课时安排：1课时 三维目标
一、知识与技能
1．了解电话是怎样把信息传递到远方的； 2．了解电话交换机的用处；
3．了解模拟通信和数字通信的基本区别。 二、过程与方法
1．通过看录像、听教师讲解，了解电话是如何传递信息的； 2．通过学生讨论，说明电话交换机的作用； 3．通过学生活动展示什么是数字通信。 三、情感态度与价值观
1．通过讲述贝尔发明电话的过程，激发学生不怕困难、积极探索的精神，了解技术改革对人类社会发展的作用；
2．通过学生讨论和学生活动，培养学生的学习主动性及合作的意识。 课前准备
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多媒体课件、电话机、螺丝刀。 教学设计
创设情境，引入课题
情境创设：用视频播放“5.12汶川大地震”发生时的状况。
提出问题：“5.12汶川大地震”给我们的国家和人民带来了巨大的损失。请问，地震发生初期，人们要想问候四川的亲朋好友，打电话可不可以？
学生思考后回答。
总结：地震发生后，所有的信号塔、基地台都被摧毁，不仅电话不能正常使用，手机、电脑也都不能正常工作了。为了有效地抗震救灾，通信公司把车载信号塔和车载卫星接收器带到了现场，才暂时恢复了通信。那么，电话是怎样把信息传递到远方的呢？学生感到疑惑，引出新课。
[推进新课]
一、电话把信息传到远方
教师简述贝尔发明电话的过程及它对社会的作用。(使学生了解历史，崇尚科学) 1．探究实验，感受新知
组织学生进行实验：各小组观察桌上的电话机，指出哪端是话筒，哪端是听筒，然后用螺丝刀把话筒和听筒拆开看一看里面的构造是怎样的，哪个部分里面有电磁铁。
学生边操作，边思考。
教师展示如右图所示，请学生分析以上问题的答案是什么，教师在一旁作点拨式指导。
结论：手持电话，上端是听筒，靠近耳朵，下端是话筒，靠近嘴巴。听筒就像以前学过的扬声器，它里面有电磁铁。
2．小组合作，探究话筒和听筒的不同作用
组织学生以小组为单位，观察本组内的电话机，解决如下问题： 设问：(用课件展示)
①电话中，把声音信号转变成变化的电流的是______，把变化的电流还原成声音的是______。(选填“话筒”或“听筒”)
②当你对着话筒讲话时，膜片时紧时松地压迫碳粒，它们之间的电阻随之发生改变，流过碳粒的电流就会相应改变。这个碳粒整体类似以前学过的______元件。
③话筒是如何工作的？ ④听筒是如何工作的？ 教师活动：
①教师到各个小组当中巡视，不主动发言，如有学生咨询，可作点拨式指导。 ②板书电话构造方面的知识。 学生活动：
①阅读教材学习电话构造的相关知识并初步解答问题。 ②将自己没有掌握准确的知识交给小组，由组长整合使本组内答案一致。如果很难达成一致，把本问题上交给其他小组，引发班内大讨论。
总结：(用课件展示)
(1)知识学习方面：①话筒把声信号变成电信号。当你对着话筒讲话时，膜片时紧时松地压迫碳粒，它们之间的电阻随之发生改变，流过碳粒的电流就会相应改变。这个碳粒整体类似以前学过的滑动变阻器，于是形成了随声音变化的电流信号。
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②听筒把电信号变成声信号。听筒内有一个电磁铁，磁铁上绕着线圈。磁铁吸引一块薄铁膜片，传入听筒的电流流过线圈。由于电流的不断变化，电磁铁对膜片的作用也随之变化，使膜片振动，在空气中形成声波。
(2)学生小组合作交流方面。每个小组成员都首先要有自己的一个见解，成员之间要针对有争论价值的问题展开讨论，否则课堂讨论会流于形式，学生自己得不偿失。
3．即学即练(课件展示问题)
(1)电话机听筒里发生的主要能量转化是( )
A．电能转化为机械能 B．机械能转化为电能 C．内能变成电能 D．电能变成内能 (2)电话的听筒主要应用了电流的( )
A．热效应 B．化学效应 C．磁效应 D．三种效应都有 答案：(1)A (2)C 二、电话交换机
1．创设情境，引出电话交换机
设问：一部电话机与另一部电话机相连时，需要一根电话线，对不对？ 学生思考以后回答。
总结：甲、乙两部电话通话时，甲的话筒与乙的听筒之间有一根电话线，乙的话筒和甲的听筒之间有一根电话线。因此需要一对电话线。
进一步设问：在电话刚问世的时候，一部电话机要与多少部电话机通话，就要有多少对电话线与外部相连。请同学们画圆圈代表电话机，依次连接一下2部、3部、4部、5部、6部电话机两两相连，分别需用多少对电话线？
(教学说明：此处处理时，来源于课本又高于课本，便于学生从一系列数据中得出规律公式，锻炼学生的总结归纳能力，使学生意识到利用数学方法解决物理问题，是十分有效的。)
学生如实操作以后，会依次得知1对、3对、6对、10对、15对。
教师请两名学生到黑板上分别画10部、20部电话机两两相连时用多少对电话线。这个问题处理起来有些繁琐，能够引发敏感学生的思考，想到这里面肯定有什么规律。
教师就此引导学生得出一个规律公式m＝n(n－1)/2，此公式中的n表示电话机的部数。 有了这个规律公式，很方便即可计算得知分别需要电话线45对和190对。
追问学生：数量如此巨大的电话线太浪费材料了，而且话机太多数根本无法实现。该怎么办呢？
学生活动：①看图1，连一连5部电话机现在只需要多少对电话线？与刚才的连接方法对比，说出此种方法的优势在哪里？
图1 图2
②比较20部电话机两种方法分别使用多少对电话线。
③分析如果两个地区间的用户要通话时，应该采取的措施是什么。如图2所示。 总结：电话交换机的使用目的是为了提高线路的利用率。
(教学说明：关于“电话交换机”这一知识的引出，也可以采用以下的处理方案：教师先设问，如果一部话机只能固定地同另一部话机接通，要使3部话机中的任意两部都能互相接通，要架设多少对电话线？学生思考后回答。教师再进一步设问，如果4台、5台、10台、100台呢？学生会在纸上画一画，说出答案，当然需要的电话线数目会越来越多，有的根本无法通过画来求得答案。教师提示，如果刚才画的电话中有一台是你的，那么你能与多
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少个人联系，就要有多少对电话线，想想看，实际上我们家里的电话线是有很多对呢，还是一对？学生自然知道是只有一对电话线。教师进一步提示，那么现实生活中我们只有一对电话线，是如何实现可以同多人建立联系的呢？就此引出电话交换机。)
2．阅读课本内容，了解电话交换机在现实生活中的应用及其发展史 教师活动：组织学生阅读课本内容，组内交流后回答下面的问题： 问题展示：(用课件展示问题)
①一个地区的所有电话都接到什么上？每部电话的号码都一样吗？ ②如何实现不同地区间的电话相互通话？
③打电话时，如果出现“占线”现象，是否对方话机正在使用中？ ④交换机的发展经过了哪几个阶段？
⑤程控电话有哪些功能？你对此了解多少？
教师活动：①学生自学过程中，教师巡回指导，注意纠正学生的偏差和错误。
②自学结束后，一个小组承接一个问题进行解答。如果能跟生活实际相联系，要及时鼓励。同时在回答每个问题之后，由其他小组的学生进行补充订正。
③以视频的形式播放交换机的发展历程，让学生感受科技发展对人们带来的方便，从而使学生感受科技的进步对人类生活的影响。
学生活动：①仔细阅读课本相关内容，准确查找以上问题答案。 ②课本中有不懂的地方先作标记，阅读结束，有些问题会自行解决；如果确实解决不了，组内集中讨论。
③对程控电话的多项功能，尝试作出解释。
总结：①一个地区所有的电话都接到同一个电话交换机上，每部电话都有自己的号码。因此看电话号码的头几位数字就能判断出是哪个地区的。比如：我们镇江村是5243×××。
②在两个地区的交换机之间连接上若干对电话线，相互通话时，需要在电话号码前加拨对方地区的区号。比如：安庆地区是0556。
③如果出现“占线”现象，可能有两种情况发生：对方话机正在使用或者两台交换机之间有太多的用户要通话，它们之间的电话线不够用了。
④早期的电话交换机是依靠话务员手工操作来接线和拆线的，叫人工交换机；1891年出现的自动电话交换机是通过电磁继电器进行接线的，叫自动电话交换机；现代的程控电话交换机是利用了电子计算机技术，只要事先输入所需程序，电脑就会“见机行事”。
⑤程控电话的功能有：来电显示、缩位拨号、遇忙回叫、转移呼叫、三方通话、语音信箱等。
3．即学即练(课件展示问题)
(1)一个地区有10部电话，如果一部话机只能固定地同另一部话机接通，要使这10部话机中的任意两部都能互相通话，要架设多少对电话线？若都接到同一台交换机上，需要架设多少对电话线？
(2)(双选)陈小刚同学“十一”放假期间，给远在北京大学读书的表哥打电话，当他正确地拨完电话号码后，发现听筒中传来短促的“嘟、嘟”声，他就放下了电话，过了一会儿，他又拿起电话重拨，在听筒中传来的还是短促的“嘟、嘟”声。对于这种现象，他有以下几种解释，你认为正确的是( )
A．表哥一方的电话机一定正在通话中 B．“十一”期间一定是交换机的电话线不够用 C．表哥一方的电话机可能正在通话中 D．“十一”期间可能是交换机的电话线不够用 答案：(1)45对 10对 (2)CD 三、模拟通信和数字通信
1．教师活动：指导学生完成小游戏，帮助学生理解模拟通信。
学生活动：由10名同学，排成一字长队，第一名同学按老师手中的一个成语或一句话，声情并茂地完成一套动作，只做给第二名同学看，第二名同学再只做给第三名同学看，依次做到第十名同学。最后请第一名和第十名同学同时做给同学们看，比较他们两个有没有差异。
总结：①模拟信号就像刚才的游戏一样，当将声音转换成电流时，这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，“模仿”着声信号的“一举一动”。
②就像同学们刚才看到的，同一套动作，被传递多次后，最终会变得跟原来不一样。模
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拟信号在长距离传输和多次加工、放大的过程中，信号电流的波形会改变，表现为声音、图像的失真，严重时会使通信中断。
2、数字信号
①用不同符号的不同组合表示的信号，叫做数字信号，这种通信方式叫做数字通信。
②通常的数字信号只包含两种不同的状态，形式简单，所以抗干扰能力特别强。另外，数字信号还可以通过不同的编码进行加密。
3．即学即练
(1)在传递信息的过程中，话筒将声音转换成信号电流时，这种信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样，这种电流传递的信号叫______，使用这种信号的通信方式叫做______；除了以上这种方式传递信息外，还可以用不同的符号的不同组合表示信号，例如“电报”，这种通信方式叫______。
(2)关于“数字通信”，下面的说法中不正确的是( )
A．现在的数字通信是用“0、1”两个不同的数字组合成各种数字信号来传递信息的 B．数字通信抗干扰能力强，不失真
C．数字通信传递的信号与声音的频率、振幅变化的情况完全一样 D．数字通信比模拟通信要先进得多
答案：(1)模拟信号 模拟通信 数字通信 (2)C [课堂总结]
(教学说明：此环节，和学生一起口述，要优于在大屏幕上投放。)
1．最简单的电话由话筒和听筒组成。话筒把声信号变成电信号，听筒把电信号变成声信号。听筒中有电磁铁，类似于扬声器。
2．电话交换机的使用是为了提高线路的利用率。程控电话交换机的功能有：来电显示、缩位拨号、遇忙回叫、呼叫转移、三方通话、语音信箱等。
3．电话分模拟和数字两种。模拟信号在长距离传输中会引起信息丢失，导致图像声音的失真。数字信号由于形式简单，抗干扰能力特别强，且还可以通过不同的编码进行加密。
[布置作业]
“动手动脑学物理”的1、3题。 板书设计
一、现代顺风耳——电话
? ?
电话?电话交换机：提高线路的利用率
模拟信号：信号易丢失
??通信方式数字信号：抗干扰能力强，加密
??话筒：把声音信号变成电流信号构造?
?听筒：把电流信号变成声音信号?
??
???
教学反思：
“电话”在现代人们的生活中是不可或缺的一部分，本节课从社会焦点事件“5.12汶川大地震”引入，信息中断时人们求救无门时的无奈，让人们着实体验了一回“电话”对我们的生活有多么重要。为了让学生真正认识电话的构造，设计本课时，让每个小组都有一部可供拆卸的电话机，此举体现物理是一门实验的科学，动手操作对物理学习来讲，十分重要。为了引出电话交换机，让学生动手画圆圈当电话，通过多次连线，从中找到规律，让学生体验推理的严谨性。为发挥学生平常的观察能力，让他们各抒己见说出自己对程控电话交换机功能的认识，受到表扬的学生会在日常生活中，更加注意观察，多积累相关知识。对表现不太积极的同学也起到了很好的熏陶带动作用。初中生仍然以形象思维为主，这样一来，他们理解模拟通信和数字通信就有一定的难度，为了突破这一难点，每一种通信方式在学习时，都精心设计了多员参与的小游戏，使学生在没有压力的情况下，轻松学会了知识。真正体现了寓教于乐的教学理念。
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