九年级物理下册 第十六章 电磁铁与自动控制 16.4 电磁继电器与自动控制教学设计 （新版）粤教沪版

九年级物理下册第十六章电磁铁与自动控制16.4电磁继电器与自动控制教学设计（新版）粤教沪版课题课时设计意图本节课旨在通过电磁继电器的工作原理和应用，让学生了解电磁铁与自动控制的关系，培养学生的动手操作能力和创新思维。通过实验探究，让学生掌握电磁继电器的基本结构和工作原理，并学会在日常生活中应用电磁继电器实现自动控制。核心素养目标1.发展科学探究能力，通过实验探究电磁继电器的工作原理，培养学生观察、分析、归纳和总结的能力。

2.培养技术应用意识，让学生认识到电磁继电器在自动化控制中的应用，激发学生对科技发展的兴趣。

3.增强创新思维，鼓励学生在实践中尝试改进电磁继电器的设计，培养解决问题的能力。教学难点与重点1.教学重点

-电磁继电器的工作原理：重点讲解电磁铁线圈通电后产生的磁场对衔铁的作用，以及这种作用如何实现电路的自动控制。

-自动控制电路的组成：强调继电器、控制电路和执行电路的相互关系，以及它们在实现自动控制中的具体功能。

2.教学难点

-电磁继电器的工作原理理解：难点在于理解电磁铁线圈通电后产生的磁场变化与衔铁运动之间的物理关系，以及这种关系如何转化为电路的开关控制。

-自动控制电路的分析：难点在于分析复杂的自动控制电路，理解各部分电路的作用和相互之间的联系，以及如何根据电路图进行电路分析和故障排除。

-实验操作与数据分析：难点在于正确进行实验操作，确保实验结果的准确性，并能够从实验数据中归纳出电磁继电器的规律。例如，学生在实验中可能难以掌握如何精确调节电流以观察不同电流对电磁铁磁力的影响。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：系统讲解电磁继电器的工作原理和自动控制的基本概念。

2.实验法：通过实际操作电磁继电器，让学生直观感受电磁铁的特性及其在电路中的应用。

3.讨论法：引导学生讨论电磁继电器在不同场景下的应用，激发学生的创新思维。

教学手段：

1.多媒体展示：利用PPT或视频展示电磁继电器的工作原理和实际应用案例。

2.实验设备：提供实验器材，让学生亲手操作，加深对电磁继电器的理解。

3.教学软件：使用电路模拟软件，让学生在虚拟环境中进行电路设计和实验。教学过程设计（用时：45分钟）

一、导入环节（5分钟）

1.提出问题：展示生活中常见的自动门、电梯等自动控制设备，提问学生这些设备是如何实现自动控制的？

2.创设情境：通过情景模拟，让学生体验在没有自动控制的情况下完成某项任务的困难，引出电磁继电器在自动控制中的重要性。

3.引导思考：引导学生思考电磁继电器的工作原理，激发学生的学习兴趣。

二、讲授新课（20分钟）

1.电磁铁的工作原理（10分钟）

-讲解电磁铁的基本结构，包括铁芯、线圈和电源。

-通过动画演示，展示线圈通电后产生的磁场。

-讲解电磁铁的磁力大小与电流大小、线圈匝数的关系。

2.电磁继电器的工作原理（10分钟）

-展示电磁继电器实物，讲解其组成部分和结构。

-讲解电磁铁如何通过磁场作用带动衔铁运动，实现电路的自动控制。

-通过实例分析，让学生理解电磁继电器在不同场景下的应用。

三、巩固练习（15分钟）

1.实验操作（10分钟）

-学生分组进行实验，操作电磁继电器，观察其工作过程。

-引导学生记录实验数据，分析电流大小、线圈匝数等因素对电磁铁磁力的影响。

2.讨论交流（5分钟）

-学生分组讨论电磁继电器在不同场景下的应用，分享自己的见解。

-教师引导学生总结电磁继电器在自动控制中的重要作用。

四、课堂提问（5分钟）

1.提问学生电磁继电器的工作原理，检查学生对知识的掌握程度。

2.提问学生电磁继电器在生活中的应用，引导学生思考电磁技术在现代社会的重要性。

五、师生互动环节（5分钟）

1.教师提问：电磁继电器在生活中的应用有哪些？

2.学生回答：展示电磁继电器在电梯、自动门、自动售货机等设备中的应用实例。

3.教师点评：总结电磁继电器在现代社会中的重要作用，激发学生对科技发展的兴趣。

六、核心素养能力的拓展要求（5分钟）

1.引导学生思考：如何改进电磁继电器的设计，提高其性能？

2.学生提出改进方案，如增加线圈匝数、优化铁芯材料等。

3.教师点评：鼓励学生发挥创新思维，培养解决问题的能力。

教学双边互动，紧扣实际学情，凸显重难点，解决问题及核心素养能力的拓展要求。教学资源拓展1.拓展资源：

-电磁铁的历史与发展：介绍电磁铁的发明历程，以及它在物理学和工程学中的应用历史。

-电磁继电器在工业自动化中的应用：探讨电磁继电器在工业生产中的具体应用，如机床控制、电力系统保护等。

-自动控制系统的基本原理：简要介绍自动控制系统的基本概念，包括反馈控制、前馈控制等。

-电磁继电器与电子继电器的对比：分析电磁继电器与电子继电器的优缺点，以及在特定应用场景下的选择。

-电磁继电器故障排除方法：介绍电磁继电器常见故障及其排除方法，如线圈烧毁、接触不良等。

2.拓展建议：

-阅读相关书籍：推荐学生阅读《电磁学基础》、《自动控制原理》等书籍，以加深对电磁铁和自动控制理论的理解。

-观看科普视频：推荐学生观看关于电磁铁和自动控制系统的科普视频，如“电磁铁的奥秘”、“工业自动化技术”等。

-参与实践活动：鼓励学生参与学校或社区组织的科技活动，如机器人制作比赛、电子制作比赛等，将理论知识应用于实践。

-撰写小论文：指导学生撰写关于电磁继电器在特定领域应用的论文，如“电磁继电器在智能家居中的应用”等，提高学生的研究能力。

-开展小组讨论：组织学生进行小组讨论，探讨电磁继电器在现代社会中的发展趋势，以及可能面临的挑战和机遇。

-设计实验项目：指导学生设计简单的电磁继电器实验项目，如“电磁继电器控制灯泡的开关”，通过实验加深对电磁继电器工作原理的理解。典型例题讲解1.例题：一个电磁继电器，当线圈中通过0.5A的电流时，其铁芯的磁性足够吸引一个重10N的衔铁。若线圈电阻为100Ω，求线圈中通过的最大电流是多少？

解答：根据欧姆定律，电流I与电压U和电阻R的关系为I=U/R。首先计算线圈中的电压U，由于衔铁受到的磁力为10N，根据电磁铁的磁力公式F=BIL（B为磁感应强度，L为线圈长度），可以得出BIL=10N。假设磁感应强度B和线圈长度L已知，则I=10N/(BL)。将I代入欧姆定律公式，得到U=I*R=(10N/(BL))*100Ω。假设B和L的值已知，可以计算出线圈中通过的最大电流。

2.例题：一个电磁继电器，其线圈匝数为1000匝，线圈电阻为500Ω，当线圈中通过1A的电流时，电磁铁的磁感应强度为0.5T。求电磁铁的线圈长度。

解答：根据电磁铁的磁力公式F=BIL，可以得出BIL=0.5T*1A=0.5N。由于F=BIL，且B已知，可以得出I=F/(BL)。将I代入欧姆定律公式I=U/R，得到U=IR=(F/(BL))*R。由于U=IR，可以得出BL=F/U。将B和F的值代入，可以计算出电磁铁的线圈长度L。

3.例题：一个电磁继电器，其线圈匝数为200匝，线圈电阻为200Ω，当线圈中通过0.2A的电流时，电磁铁的磁感应强度为0.3T。求电磁铁的磁力。

解答：根据电磁铁的磁力公式F=BIL，可以得出BIL=0.3T*0.2A=0.06N。由于B和I已知，可以得出L=F/(BI)。将B和F的值代入，可以计算出电磁铁的线圈长度L。

4.例题：一个电磁继电器，其线圈匝数为1500匝，线圈电阻为300Ω，当线圈中通过0.3A的电流时，电磁铁的磁感应强度为0.4T。求电磁铁的线圈长度。

解答：根据电磁铁的磁力公式F=BIL，可以得出BIL=0.4T*0.3A=0.12N。由于B和I已知，可以得出L=F/(BI)。将B和F的值代入，可以计算出电磁铁的线圈长度L。

5.例题：一个电磁继电器，其线圈匝数为1200匝，线圈电阻为250Ω，当线圈中通过0.25A的电流时，电磁铁的磁感应强度为0.2T。求电磁铁的磁力。

解答：根据电磁铁的磁力公式F=BIL，可以得出BIL=0.2T*0.25A=0.05N。由于B和I已知，可以得出L=F/(BI)。将B和F的值代入，可以计算出电磁铁的线圈长度L。板书设计①电磁继电器工作原理

-电磁铁线圈通电产生磁场

-磁场作用于衔铁，使衔铁运动

-衔铁运动带动触点闭合或断开，实现电路控制