第四节 电磁铁及其应用教学设计初中物理北师大版2024九年级全一册-北师大版2024

-1-第四节电磁铁及其应用教学设计初中物理北师大版2024九年级全一册-北师大版2024教学设计课题Xx课型新授课√□章/单元复习课□专题复习课□习题/试卷讲评课□学科实践活动课□其他□教学内容一、教学内容本节课选自北师大版2024九年级全一册第十六章第四节“电磁铁及其应用”，主要内容包括：电磁铁的构造（铁芯和线圈）、工作原理（电流的磁效应）；探究影响电磁铁磁性强弱的因素（电流大小、线圈匝数、有无铁芯）；电磁铁的优点（磁性有无可控、磁性强弱可控、极性可变）；电磁铁的应用实例（电磁继电器、电磁起重机、电铃等）。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“电与磁相互作用”的物理观念，理解电磁铁的工作原理；在探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验中，运用控制变量法提升科学思维能力；经历设计实验、分析数据的过程，培养科学探究能力；通过电磁铁在电磁继电器、电磁起重机等实例中的应用，体会物理与科技、社会的联系，增强科学态度与社会责任感。学习者分析1.学生已经掌握了电流的磁效应、安培定则等基础知识，能识别简单电路，具备基本实验操作能力。

2.学生对电磁现象兴趣浓厚，动手实验欲望强，具备初步的观察、分析和合作能力，偏好直观、互动性强的学习方式。

3.学生在探究影响电磁铁磁性强弱的多因素实验中，可能难以精准控制变量；理解电磁继电器等实际应用的工作原理存在困难，对抽象原理与具体应用的结合需加强引导。教学资源四、教学资源

软硬件资源：电磁铁套件（含铁芯、线圈、电源）、滑动变阻器、电流表、电压表、大头针、铁钉、导线、开关、电磁继电器模型、电磁起重机模型、电铃实物。

课程平台：学校多媒体教室、实验室管理系统。

信息化资源：电磁铁工作原理动画、电磁继电器结构动态演示视频、在线物理实验模拟软件、电磁铁应用实例图片库。

教学手段：教师演示实验、学生分组探究实验、多媒体课件辅助、实物模型展示、小组合作讨论。教学实施过程五、教学实施过程

1.课前自主探索

教师活动：发布预习任务：推送电磁铁构造示意图、电流的磁效应微课视频，要求学生标注铁芯、线圈位置；设计预习问题：“电磁铁与永磁体相比有哪些特点？”“如何通过实验判断电磁铁的磁极方向？”；监控预习进度：查看学生提交的预习笔记，标记共性问题（如对“磁性有无可控”的理解偏差）。

学生活动：自主阅读资料，绘制电磁铁结构简图；思考预习问题，记录“为什么改变电流方向能改变磁极”等疑问；提交预习成果（含问题清单）。

教学方法/手段/资源：自主学习法、微课视频、在线预习平台。

作用与目的：初步建立电磁铁的构造认知，为课堂探究奠定基础，培养问题意识。

2.课中强化技能

教师活动：导入新课：播放电磁起重机吸卸废铁视频，提问“电磁铁的磁性为何能被控制？”；讲解知识点：结合安培定则，分析电磁铁磁极与电流方向的关系；组织课堂活动：分组实验（提供电磁铁套件、滑动变阻器、大头针），探究“电流大小、线圈匝数、有无铁芯”对磁性强弱的影响，要求记录数据并归纳结论；解答疑问：针对“铁芯为何增强磁性”问题，演示无铁芯与有铁芯的磁感线分布对比。

学生活动：观看视频，思考电磁铁的可控性；听讲并标注“电流方向→磁极方向”的对应关系；分组实验，控制变量（如匝数20匝不变，调节电流0.5A/1A/1.5A，记录吸引大头针数），分析数据并汇报；参与讨论，理解铁芯被磁化的原理。

教学方法/手段/资源：讲授法、实验探究法、合作学习法、电磁铁实验套件、多媒体课件。

作用与目的：突破“影响磁性强弱的因素”这一重点，通过实验掌握控制变量法，化解“铁芯作用”的难点。

3.课后拓展应用

教师活动：布置作业：设计“用电磁铁制作简易电铃”方案，标注关键部件（电磁铁、衔铁、铃锤）；提供拓展资源：电磁继电器工作原理动画、磁悬浮列车应用案例；反馈作业情况：批改方案，指出“衔铁与铃锤的连接方式”等常见问题。

学生活动：完成作业，绘制电铃结构图并说明工作流程；观看拓展资源，思考“电磁继电器如何实现低电压控制高电压电路”；反思实验过程，总结“变量控制不严格”等不足。

教学方法/手段/资源：项目式学习法、动画视频、反思日志。

作用与目的：巩固电磁铁应用知识，培养工程设计思维，促进知识迁移与自我提升。拓展与延伸1.拓展阅读材料

《物理世界奇遇记》中“电磁铁的诞生”章节，介绍奥斯特发现电流的磁效应后，斯特金如何通过改进线圈和铁芯制成世界上第一个实用电磁铁；《科学大众》2023年第5期“电磁铁在现代工业中的应用”，分析电磁铁在汽车制造流水线中的精准控制原理；《物理学史话》“从电报到磁悬浮”章节，阐述电磁铁如何推动通信技术和交通方式的变革；《生活中的物理学》“家庭中的电磁铁”章节，解析电磁炉、门铃、冰箱贴等设备中的电磁铁工作原理；《初中物理实验拓展手册》“电磁铁创新设计案例”，收录学生利用废旧材料制作的电磁铁模型及改进方案；《科学探索》杂志“电磁铁与能源效率”专题，讨论电磁铁在节能设备中的作用机制；《物理教师教学参考》“电磁铁教学中的STS教育”，结合电磁继电器在安全电路中的应用，渗透科技与社会责任意识。

2.课后自主学习和探究

（1）实验设计探究：利用电池、导线、铁钉、回形针等材料，设计实验验证“电磁铁磁性与线圈缠绕方向的关系”，记录不同缠绕方式（顺时针/逆时针）对磁极方向的影响，撰写实验报告并分析误差原因。

（2）生活应用调查：走访本地工厂或科技馆，观察电磁起重机、电磁选矿机等设备的工作过程，拍摄照片并绘制工作流程图，说明电磁铁如何实现“吸—放”的机械动作。

（3）问题解决挑战：某同学设计“自动关灯电路”，需用电磁继电器控制灯泡通断。请根据教材中电磁继电器结构图，在电路图中标注电磁铁、衔铁、触点的连接方式，并解释“低电压控制高电压”的工作原理。

（4）科技前沿阅读：查阅“超导电磁铁”在核磁共振设备中的应用资料，对比普通电磁铁与超导电磁铁在能耗、磁场强度上的差异，思考超导材料对电磁技术发展的影响。

（5）创新制作项目：以“环保”为主题，利用废弃电磁铁（如旧玩具马达中的部件）制作“垃圾分类提醒装置”，要求当金属垃圾靠近时触发警报，展示作品并说明设计思路。

（6）跨学科拓展：结合地理知识，探究地磁场与电磁铁的异同，分析指南针为何能指示方向，若将指南针置于强电磁铁附近会发生什么现象，设计实验验证猜想。

（7）家庭实践任务：拆解废旧门铃或电磁锁，观察内部电磁铁结构，测量其工作电压，尝试通过改变电池数量调节磁性强弱，记录数据并总结规律。

（8）科技史研究：撰写“电磁铁发展简史”小论文，重点梳理19世纪至21世纪电磁铁在军事、医疗、航天领域的重大应用突破，如电磁炮、人工心脏起搏器等案例。内容逻辑关系①电磁铁的基础概念与构造：重点知识点“电磁铁的定义”（带铁芯的通电螺线管）、“电磁铁的组成”（铁芯、线圈）；关键词“电流的磁效应”“磁性产生”；关键句“电磁铁的磁性由电流产生，通过通断电控制磁性的有无”。

②影响电磁铁磁性强弱的因素：重点知识点“控制变量法”“电流大小”“线圈匝数”“有无铁芯”；关键词“磁性增强”“正比关系”“显著增强”；关键句“电流越大，电磁铁磁性越强”“线圈匝数越多，电磁铁磁性越强”“插入铁芯，电磁铁磁性大大增强”。

③电磁铁的实际应用原理：重点知识点“电磁继电器”“电磁起重机”“电铃”；关键词“低电压控制高电压”“磁性的有无控制”“自动通断”；关键句“电磁继电器利用电磁铁的通断电控制工作电路的通断”“电磁起重机通过电磁铁的磁性吸卸铁质材料”“电铃利用电磁铁的磁性强弱变化带动铃锤敲击铃铛”。反思改进措施（一）教学特色创新

1.生活化实验贯穿始终：利用废旧材料（如电池、铁钉、回形针）设计电磁铁制作实验，让学生在动手操作中理解原理，增强知识迁移能力。

2.科技史融入概念教学：通过奥斯特实验、斯特金改进电磁铁等历史故事，帮助学生建立科学探究的认知框架，理解理论发展的逻辑性。

（二）存在主要问题

1.变量控制实验中，部分学生操作不规范（如未断开电路调节电流），导致数据偏差，影响结论严谨性。

2.电磁继电器工作原理的抽象性较高，学生难以将“电磁铁通断电”与“触点吸合”的机械动作建立直观联系。

（三）改进措施

1.编制实验操作分步手册：用图文结合的流程图明确变量控制步骤，强调“先断电后调阻”等关键操作规范，减少实验误差。

2.开发继电器动态教具：制作可拆解的透明继电器模型，配合磁感线投影动画，动态展示衔铁运动过程，强化“磁→力→机械动作”的转化逻辑。

3.增设分层评价机制：对实验数据异常的学生提供二次实验机会，重点分析误差原因；对继电器原理理解困难的学生，通过“低电压控制小灯泡”简化实验辅助理解。课堂小结，当堂检测课堂小结：本节课围绕电磁铁的构造（铁芯+线圈）、工作原理（电流的磁效应）展开，重点探究了影响磁性强弱的因素：电流越大磁性越强、线圈匝数越多磁性越强、加入铁芯磁性显著增强。通过电磁继电器、电磁起重机、电铃等实例，理解了电磁铁“磁性有无可控、强弱可控、极性可变”的优势及其在电路控制、机械操作中的实际应用。核心在于掌握控制变量法在实验中的运用，建立“电生磁”的物理观念。

当堂检测：

1.选择题：电磁铁与永磁体的本质区别在于（）

A.能否吸引铁屑B.磁性是否可控制C.是否有南北极D.磁场方向是否固定

2.实验题：某同学用图示装置探究电磁铁磁性强弱，需验证“线圈匝数越多磁性越强”，应控制不变的量是______和______（选填：电流大小、铁芯有无、电源电压）。

3.应用题：简述电磁继电器在电路中实现“低电压控制高电压”的工作原理。

答案：1.B2.电流大小、铁芯有无3.电磁继电器利用电磁铁通断电控制衔铁吸合或断开，从而接通或断开工作电路的高电压部分。课后拓展1.拓展内容：

-阅读《物理世界奇遇记》中"电磁铁的诞生"章节，了解奥斯特发现电流磁效应后，斯特金如何通过改进线圈和铁芯制成首个实用电磁铁。

-观看《科学大众》2023年第5期"电磁铁在现代工业中的应用"视频，分析电磁铁在汽车制造流水线中的精准控制原理。

-参考教材"STS"栏目，查阅电磁继电器在安全电路中的应用案例，如楼道声控灯的自动控制机制。