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AG集团初中物理北师大版电磁铁及其应用教案

发布日期:2020-05-13 00:59

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  第十四章 磁现象 第四节 电磁铁及其应用 一、教学背景分析 本节知识是在讲解了电流的磁场和通电螺线管的磁场之后的一节课,本节主 要包含电磁铁及影响其强弱的因素、电磁继电器的结构和工作原理及应用、电铃、 电磁阀车、磁浮列车等内容。本节课是通电螺线管学习的延伸,是理论与实践相 结合的一节课。通过电磁铁应用实例的学习,培养学生应用物理知识解决实际问 题的能力,使他们原来学习过的有关磁学的知识在本节课中得到升华,激发学生 学习物理的动机,使学生真真切切地感觉到学有所用。 由于本节应用实例都来源于生活,学生会非常感兴趣,所以在教学设计上应 从学生的生活经验出发,在学习了电磁铁知识的基础上,采用模拟实验演示、挂 图、电脑动画模拟、视频等方式引起学生的回忆及进一步的思考。教师也可以寻 找每一环节的相关课件进行辅助教学。电磁继电器的原理图看起来较复杂,可以 采取分解细节,由内而外,先隔离后整体的方法分析。 二、教学目标 1.通过实验探究影响电磁铁磁性强弱的因素,知道电磁铁的磁性有无与电流 的通断有关,磁性的强弱与通电电流的强弱及线圈的匝数多少有关。体会科学探 究的过程。进一步体会控制变量法在研究多因素问题时的作用。 2.了解电磁铁的构造和工作原理。通过了解电磁铁在生活中的一些应用,体 会学习物理的重要意义和必要性。从而进一步提高学生学习物理知识的兴趣,乐 于探索自然现象和日常生活中的物理现象。 3.知道电磁继电器的结构和工作原理,通过分析电磁铁在电铃、电磁阀、磁 浮列车中的工作原理,体会电磁铁在技术中的重要作用。 三、教学重点和难点 教学重点:探究影响电磁铁磁性强弱的实验过程。 教学难点:电磁阀车门、磁浮列车工作过程。 学生掌握、理解影响电磁铁磁性强弱的因素有利于学生理解电磁铁的应用。 本节的重点是通过实验探究了解电磁铁磁性强弱的影响因素。通过实验研究知道 1 电磁铁磁性的强弱跟电磁铁的匝数多少、通入电流的大小及有无铁芯的关系,学 会在实际应用中通过改变这些因素去改变电磁铁磁性的强弱。电铃、电磁阀车门、 磁浮列车等,它们都是利用电磁继电器实现自动控制的。由于它们的结构相对比 较复杂,所以成为教学中的难点,教学中可以利用多媒体课件分解复杂结构,利 用动画反映工作过程。 四、教学过程 1.教学引入 创设情境引入新课,形成对电磁铁概念的初步认识。 先让通电螺线管吸引大头针,吸引不上,但能够吸引小磁针;再在该螺线管 中加入铁芯,发现有了铁芯的螺线管能够吸引很多大头针了。从而引出电磁铁。 2.“知识点”教学 ●什么是电磁铁 电磁铁就是带有铁芯的通电螺线管。 以电磁选矿机为例,说明永久性磁铁与电磁铁的区别。突出电磁铁的优点是 有电有磁断电无磁。 图片展示了铁制品被搬运的过程,引导学生思考这台电磁起重机如何调节磁 力大小;如何轻松卸掉重物。 引出:电磁铁磁性强弱必须可以调节,很方便控制。 ●探究电磁铁磁性强弱的影响因素 引导猜想: ①对于一个确定的电磁铁,在其中没有电流通过时,电磁铁没有磁性。电磁 铁中的电流从无到有,电磁铁的磁性也从无到有;电磁铁中的电流从小到大,电 磁铁的磁性也从小到大。 ②螺线管是由带有绝缘皮的导线一匝一匝密绕而成的。电流从每一匝导线中 都要通过,通电的每一匝导线都会产生一个磁场,这些相同的磁场组合起来,其 总效果等于电磁铁磁性增强了。因此电磁铁的线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强。 引导学生思考:设计验证猜想的实验方案。 学生讨论如何测量电磁铁磁性的强弱。 引出:学生会想到用电磁铁能吸引大头针个数来反映磁性强弱。 2 提供弹簧测力计,引导学生设计方案,如何利用弹簧测力计实现对电磁铁吸 引力大小的测量。 引出:在弹簧测力计下面的小钩上挂一个小铁 块,把电磁铁放在小铁块正下方的位置上,电磁铁通 电后就会向下吸引小铁块,用弹簧测力计将铁块从电 磁铁上拉开,弹簧测力计的示数越大,表明电磁铁的 磁性越强。 图 14-4-1 进一步引出:如何测量电流大小对 电磁铁磁性强弱的控制,需要在图 14-4-1 所示装置上添加电流表和滑动变 阻器。 学生分组体验利用图 14-4-2 装置探 索电流大小对电磁铁磁性强弱的影响。 结论 1:对同一个电磁铁来讲,电 图 14-4-2 流越大,磁性越强。 用什么方法和器材改变电磁铁线圈的匝数呢? 【方法一】自己根据需要绕制电磁铁线 匝的单层线 圈。 【方法二】使用有中间抽头、能改变线圈匝数的成品电磁铁。可以考虑用滑 动变阻器改装。 教师为学生提供上述器材,由学生自主选择上面的实验方案、器材和设计实 验记录表格。 学生进行实验和收集证据:学生自主选择实验方案进行实验,并将实验数据 和观察到的现象记录下来。在这个环节中,教师巡视并记录各组情况,包括各组 在实验中出现的问题和闪光点,以备留到评估交流阶段处理。 分析与论证: 实验中的现象:当电磁铁的匝数不变时,电流越大,电磁铁吸引的大头针就 越多或弹簧测力计的示数越大;当电磁铁线圈中的电流不变时,匝数越多,电磁 铁吸引的大头针就越多或弹簧测力计的示数越大。 3 由学生根据实验中的记录情况自己得出结论: 影响电磁铁磁性强弱的因素有:通过电磁铁线圈中的电流大小、线圈匝数。 电流越大,匝数越多,电磁铁的磁性越强。 ●电磁继电器 电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 为了安全,我们不能靠近高压电路,那么如何实现远距离控制或自动控制 呢?在黑板上现场画出高压工作电路,引导学生自己设计出电磁继电器的控制电 路,进而解释低压电路是如何控制触点开关从而控制高压电路的。 引出:控制电路是由电磁铁、开关和低压电源组成;工作电路是由用电器、 电磁继电器的触点开关、高压电源组成。当闭合控制电路的开关,电磁铁有了磁 性,吸引衔铁从而带动触点开关接通高压电路。 教师实物投影实验室中的电磁继电器模型并演示,注意观察通电和断电时触 点的闭合和断开情况。 总结:电磁继电器是自动控制电路装置中的重要部件,它的主要构造是电磁 铁,实质是由电磁铁控制的开关。可以实现远距离控制或自动控制。 引导学生利用电磁继电器设计水位报警(或自动控制)、温度报警(或自动 控制)等实用的电路。 利用实验室中的电铃模型演示,用实物投影仪将其投影到投影幕上以增加可 见度。 投影出电铃的结构图,学生讨论并分析电铃能持续发出铃声的工作过程。 利用计算机课件动态模拟的方式讲解电铃的构造和原理:电铃实质上是利用 电磁铁控制的开关在起作用,利用电磁铁通断电来带动弹簧片下端的小锤打击铃 发出声响的。 ●电磁阀车门控制 利用 flash 课件讲解电磁阀车门控制装置的原理。 学生通过网络学习了解洗衣机自动化的设计,进水电磁阀基本结构主要由一 个电磁铁和橡胶阀构成。其工作原理是,电磁铁线圈通电后,AG集团形成磁场,吸引铁 质阀芯上移,离开膜片,水流导通。电磁铁线圈断电后,在复位弹簧及重力作用 下,阀芯下沉压紧膜片堵住水道,停止向洗衣机内注水。 4 ●磁浮列车 播放网络视频《磁浮列车及其原理》。 3.课堂小结 (1)插入了软铁棒的通电螺线)电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯等因素有关。 (3)电磁铁的应用:电磁继电器、电铃、电磁阀等。 4.课堂练习 (1)图 14-4-3 为同学们在研究性学习活 动中为仓库设计的一种防盗报警器,其踏板放 在仓库的门口,电铃和灯泡放在值班室内,观 察电路并分析这个报警器的工作原理。 (2)为了减弱电磁铁的磁性,可行的方 图 14-4-3 法是 ( ) A.减少螺线管的匝数 B.增大螺线管内通过的电流强度 C.将螺线管内的铁芯拔出来 D.改变电流的方向 3.如图 14-4-4 是制作、研究电磁铁实验的 一组示意图,其中 A、B、C 三图中,线圈匝数 相同,而 D 图中线 倍, A B C D 图 14-4-4 已知 I2I1,则下列分析中正确的是( ) A.比较图 A、B,可知电磁铁通电时才有磁性 B.比较图 A、C,可知电磁铁线圈匝数相同时,通电电流增大,磁性增强 C.比较图 A、D,可知电磁铁线圈匝数相同时,通电电流增大,磁性增强 D.比较图 C、D,可知电磁铁通电电流相同时,线圈匝数增多,磁性增强 五、教学反思 5 本节内容安排了学生的实验探究活动,教师通过设计实验和展示交流发现问 题,并在平等的关系中,激励学生自主发现。在引导学生设计实验的过程中向学 生渗透物理研究问题的一种方法“控制变量法”。在学生讨论的基础上设计实验, 充分发挥了学生的主体作用,调动了学生学习的能动性,激发了学生探索知识的 兴趣,培养了学生的探究意识、探究思路、设计实验等探究能力。评估、交流中 的注重小组之间的差异的分析及重新实验等,培养了学生的创新精神和实事求是 的科学态度,使学生真正体会到科学探究的乐趣。 6