15《电磁铁》学历案

15《电磁铁》学历案一、学习目标通过本节课的学习，你将能够：1.准确描述电磁铁的构造，阐明其基本工作原理，并能区分电磁铁与永磁体的本质差异。2.通过实验探究，归纳影响电磁铁磁性强弱的主要因素，并能运用这些因素解释相关现象或解决简单问题。3.理解电磁铁磁性有无可控制、磁性强弱可调节、磁极可改变的特性，并能列举电磁铁在生产生活中的典型应用，体会其对人类生活的影响。4.在探究活动中，进一步提升观察、分析、归纳及合作交流的能力，培养实事求是的科学态度和探究精神。二、学习重难点*重点：电磁铁的工作原理；影响电磁铁磁性强弱的因素。*难点：设计实验探究影响电磁铁磁性强弱的因素，并对实验现象进行科学分析与归纳。三、学前准备1.知识回顾：回顾磁场、磁感线、电流的磁效应（奥斯特实验）以及通电螺线管的磁场特点等相关知识。2.实验器材（教师准备或学生分组准备）：电源（电池组或学生电源）、开关、导线、不同规格的漆包线（或绝缘导线）、大铁钉（或软铁棒）、小铁钉（或大头针）若干、滑动变阻器、电流表（可选）。四、学习过程（一）创设情境，引入新课我们已经知道，通电的螺线管周围存在磁场，具有磁性。那么，有没有办法让这种磁性变得更强，并且能像我们开关电灯一样方便地控制它的有无呢？生活中，工厂里的起重机能够轻松吊起成吨的钢铁，医院里的磁共振成像设备能窥探人体内部，这些强大的“磁力”又是如何产生和控制的呢？今天，我们就来学习一种利用电流产生磁性，并能灵活控制的装置——电磁铁。（二）自主探究，建构新知1.电磁铁的组成与工作原理活动一：初识电磁铁*阅读教材相关内容，思考：什么是电磁铁？它由哪几部分组成？*尝试利用桌上的器材（电源、导线、大铁钉、小铁钉），制作一个简单的电磁铁，并观察它是否能吸起小铁钉。小结与归纳：*电磁铁是一个带有铁芯的螺线管。*它的工作原理是利用电流的磁效应，当电流通过螺线管时，螺线管周围产生磁场，使铁芯磁化，从而使整个装置具有较强的磁性。思考与讨论：*为什么电磁铁通常要使用铁芯，而不是其他材料的芯子？（提示：铁芯是软磁性材料，磁化后磁性强，断电后磁性容易消失。）*电磁铁与我们常见的永磁体（如条形磁铁）相比，最显著的区别是什么？（磁性的可控性）2.电磁铁磁性的控制活动二：探究电磁铁磁性的有无*在你制作的简易电磁铁电路中接入一个开关。*闭合开关，观察电磁铁是否能吸起小铁钉；断开开关，再观察现象。*现象记录：_________________________________________________*结论：电磁铁的磁性可以通过通断电来控制。3.电磁铁磁性强弱的影响因素提出问题：电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关呢？作出猜想：（结合已有知识和生活经验，大胆猜想）*可能与_________________________________有关？*可能与_________________________________有关？*可能与_________________________________有关？（例如：是否有铁芯已经在组成中体现，此处可聚焦其他因素）设计实验与进行实验：（温馨提示：研究一个因素对磁性强弱的影响时，应控制其他因素不变，这种方法叫做控制变量法。磁性强弱可通过吸引小铁钉的数量来体现，这是转换法的应用。）方案参考：*探究与电流大小的关系：保持线圈匝数不变、铁芯不变，通过改变电路中滑动变阻器的阻值（或改变电池的节数）来改变电流大小，观察电磁铁吸引小铁钉数量的变化。*探究与线圈匝数的关系：保持电流大小不变、铁芯不变，更换匝数不同的线圈（或在同一铁芯上缠绕不同匝数的线圈），观察电磁铁吸引小铁钉数量的变化。*（可选）探究与铁芯的关系：保持电流大小、线圈匝数不变，比较有铁芯和无铁芯时电磁铁吸引小铁钉数量的变化。实验记录：（请自行设计表格记录实验条件和现象）分析论证，得出结论：通过实验现象分析，我们发现：*当线圈匝数和铁芯一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越______。*当电流和铁芯一定时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越______。*（若探究）当电流和线圈匝数一定时，有铁芯的电磁铁比无铁芯的磁性______。评估与交流：*你的实验结论与猜想一致吗？如果不一致，可能的原因是什么？*在实验操作中，有哪些因素可能会影响实验结果的准确性？（例如：电流大小的测量、铁钉是否被磁化残留磁性等）*其他小组的结论与你们小组相同吗？你们是如何交流并达成共识的？（三）知识梳理，深化理解1.电磁铁的优点：*磁性有无可以由通断电控制。*磁性强弱可以由电流大小和线圈匝数来控制。*磁极方向可以由电流方向来控制（回顾通电螺线管磁极与电流方向的关系）。2.电磁铁的应用：结合生活实例，说说电磁铁在哪些地方得到了应用？（例如：电磁起重机、电铃、电磁继电器、电动机、发电机、磁悬浮列车、MRI等）*这些应用分别利用了电磁铁的哪些特性？五、课堂小结通过本节课的学习，你有哪些收获？还有哪些疑问？*我知道了电磁铁是由________和________组成的。*电磁铁的工作原理是________________。*影响电磁铁磁性强弱的因素有________、________、________。*电磁铁的主要优点是________________。六、达标检测1.判断下列说法是否正确：(1)电磁铁是利用电流的磁效应工作的。（）(2)电磁铁只有在通电时才有磁性。（）(3)电磁铁的磁性强弱与线圈的材料有关。（）(4)电磁铁的磁极是固定不变的。（）2.要使电磁铁的磁性增强，下列方法可行的是（）A.增大通过电磁铁线圈的电流B.减少电磁铁线圈的匝数C.取出电磁铁中的铁芯D.改变电磁铁线圈中的电流方向3.电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。它的主要作用是利用______电压、______电流电路的通断，来间接控制______电压、______电流电路的通断，从而实现远距离操作和自动控制。（选填“高”或“低”）七、拓展延伸1.查阅资料，了解电磁继电器的结构和工作原理，并尝试解释它是如何利用低电压、弱电流控制高电压、强电流的。2.思考：如果要制作一个磁性可以非常强