一、教學(xué)背景分析

本節(jié)知識(shí)是在講解了電流的磁場(chǎng)和通電螺線管的磁場(chǎng)之后的一節(jié)課，本節(jié)主要包含電磁鐵及影響其強(qiáng)弱的因素、電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理及應(yīng)用、電鈴、電磁閥車(chē)、磁浮列車(chē)等內(nèi)容。本節(jié)課是通電螺線管學(xué)習(xí)的延伸，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的一節(jié)課。通過(guò)電磁鐵應(yīng)用實(shí)例的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使他們?cè)瓉?lái)學(xué)習(xí)過(guò)的有關(guān)磁學(xué)的知識(shí)在本節(jié)課中得到升華，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的動(dòng)機(jī)，使學(xué)生真真切切地感覺(jué)到學(xué)有所用。

由于本節(jié)應(yīng)用實(shí)例都來(lái)源于生活，學(xué)生會(huì)非常感興趣，所以在教學(xué)設(shè)計(jì)上應(yīng)從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，在學(xué)習(xí)了電磁鐵知識(shí)的基礎(chǔ)上，采用模擬實(shí)驗(yàn)演示、掛圖、電腦動(dòng)畫(huà)模擬、視頻等方式引起學(xué)生的回憶及進(jìn)一步的思考。教師也可以尋找每一環(huán)節(jié)的相關(guān)課件進(jìn)行輔助教學(xué)。電磁繼電器的原理圖看起來(lái)較復(fù)雜，可以采取分解細(xì)節(jié)，由內(nèi)而外，先隔離后整體的方法分析。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素，知道電磁鐵的磁性有無(wú)與電流的通斷有關(guān)，磁性的強(qiáng)弱與通電電流的強(qiáng)弱及線圈的匝數(shù)多少有關(guān)。體會(huì)科學(xué)探究的過(guò)程。進(jìn)一步體會(huì)控制變量法在研究多因素問(wèn)題時(shí)的作用。

2.了解電磁鐵的構(gòu)造和工作原理。通過(guò)了解電磁鐵在生活中的一些應(yīng)用，體會(huì)學(xué)習(xí)物理的重要意義和必要性。從而進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣，樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理現(xiàn)象。    

3.知道電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理，通過(guò)分析電磁鐵在電鈴、電磁閥、磁浮列車(chē)中的工作原理，體會(huì)電磁鐵在技術(shù)中的重要作用。

三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。 

教學(xué)難點(diǎn)：電磁閥車(chē)門(mén)、磁浮列車(chē)工作過(guò)程。

學(xué)生掌握、理解影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有利于學(xué)生理解電磁鐵的應(yīng)用。本節(jié)的重點(diǎn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了解電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響因素。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究知道電磁鐵磁性的強(qiáng)弱跟電磁鐵的匝數(shù)多少、通入電流的大小及有無(wú)鐵芯的關(guān)系，學(xué)會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中通過(guò)改變這些因素去改變電磁鐵磁性的強(qiáng)弱。電鈴、電磁閥車(chē)門(mén)、磁浮列車(chē)等，它們都是利用電磁繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。由于它們的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，所以成為教學(xué)中的難點(diǎn)，教學(xué)中可以利用多媒體課件分解復(fù)雜結(jié)構(gòu)，利用動(dòng)畫(huà)反映工作過(guò)程。

四、教學(xué)過(guò)程

1.教學(xué)引入

創(chuàng)設(shè)情境引入新課，形成對(duì)電磁鐵概念的初步認(rèn)識(shí)。

先讓通電螺線管吸引大頭針，吸引不上，但能夠吸引小磁針；再在該螺線管中加入鐵芯，發(fā)現(xiàn)有了鐵芯的螺線管能夠吸引很多大頭針了。從而引出電磁鐵。

2.“知識(shí)點(diǎn)”教學(xué)

●什么是電磁鐵

電磁鐵就是帶有鐵芯的通電螺線管。

以電磁選礦機(jī)為例，說(shuō)明永久性磁鐵與電磁鐵的區(qū)別。突出電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)是有電有磁斷電無(wú)磁。    

圖片展示了鐵制品被搬運(yùn)的過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生思考這臺(tái)電磁起重機(jī)如何調(diào)節(jié)磁力大小；如何輕松卸掉重物。

引出：電磁鐵磁性強(qiáng)弱必須可以調(diào)節(jié)，很方便控制。

●探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響因素

引導(dǎo)猜想：

①對(duì)于一個(gè)確定的電磁鐵，在其中沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)，電磁鐵沒(méi)有磁性。電磁鐵中的電流從無(wú)到有，電磁鐵的磁性也從無(wú)到有；電磁鐵中的電流從小到大，電磁鐵的磁性也從小到大。

②螺線管是由帶有絕緣皮的導(dǎo)線一匝一匝密繞而成的。電流從每一匝導(dǎo)線中都要通過(guò)，通電的每一匝導(dǎo)線都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，這些相同的磁場(chǎng)組合起來(lái)，其總效果等于電磁鐵磁性增強(qiáng)了。因此電磁鐵的線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。

引導(dǎo)學(xué)生思考：設(shè)計(jì)驗(yàn)證猜想的實(shí)驗(yàn)方案。

學(xué)生討論如何測(cè)量電磁鐵磁性的強(qiáng)弱。

引出：學(xué)生會(huì)想到用電磁鐵能吸引大頭針個(gè)數(shù)來(lái)反映磁性強(qiáng)弱。

提供彈簧測(cè)力計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)方案，如何利用彈簧測(cè)力計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁鐵吸引力大小的測(cè)量。

引出：在彈簧測(cè)力計(jì)下面的小鉤上掛一個(gè)小鐵塊，把電磁鐵放在小鐵塊正下方的位置上，電磁鐵通電后就會(huì)向下吸引小鐵塊，用彈簧測(cè)力計(jì)將鐵塊從電磁鐵上拉開(kāi)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越大，表明電磁鐵的磁性越強(qiáng)。

進(jìn)一步引出：如何測(cè)量電流大小對(duì)電磁鐵磁性強(qiáng)弱的控制，需要在圖14-4-1所示裝置上添加電流表和滑動(dòng)變阻器。    

學(xué)生分組體驗(yàn)利用圖14-4-2裝置探索電流大小對(duì)電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響。

結(jié)論1：對(duì)同一個(gè)電磁鐵來(lái)講，電流越大，磁性越強(qiáng)。

用什么方法和器材改變電磁鐵線圈的匝數(shù)呢？

【方法一】自己根據(jù)需要繞制電磁鐵線圈，分別繞50匝和100匝的單層線圈。

【方法二】使用有中間抽頭、能改變線圈匝數(shù)的成品電磁鐵。可以考慮用滑動(dòng)變阻器改裝。

教師為學(xué)生提供上述器材，由學(xué)生自主選擇上面的實(shí)驗(yàn)方案、器材和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格。

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集證據(jù)：學(xué)生自主選擇實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象記錄下來(lái)。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師巡視并記錄各組情況，包括各組在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題和閃光點(diǎn)，以備留到評(píng)估交流階段處理。

分析與論證：

實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象：當(dāng)電磁鐵的匝數(shù)不變時(shí)，電流越大，電磁鐵吸引的大頭針就越多或彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越大；當(dāng)電磁鐵線圈中的電流不變時(shí)，匝數(shù)越多，電磁鐵吸引的大頭針就越多或彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越大。

由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的記錄情況自己得出結(jié)論：

影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有：通過(guò)電磁鐵線圈中的電流大小、線圈匝數(shù)。電流越大，匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。

●電磁繼電器

電磁繼電器是利用電磁鐵來(lái)控制工作電路的一種開(kāi)關(guān)。    

為了安全，我們不能靠近高壓電路，那么如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制或自動(dòng)控制呢？在黑板上現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)出高壓工作電路，引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)出電磁繼電器的控制電路，進(jìn)而解釋低壓電路是如何控制觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)從而控制高壓電路的。

引出：控制電路是由電磁鐵、開(kāi)關(guān)和低壓電源組成；工作電路是由用電器、電磁繼電器的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、高壓電源組成。當(dāng)閉合控制電路的開(kāi)關(guān)，電磁鐵有了磁性，吸引銜鐵從而帶動(dòng)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)接通高壓電路。

教師實(shí)物投影實(shí)驗(yàn)室中的電磁繼電器模型并演示，注意觀察通電和斷電時(shí)觸點(diǎn)的閉合和斷開(kāi)情況。

總結(jié)：電磁繼電器是自動(dòng)控制電路裝置中的重要部件，它的主要構(gòu)造是電磁鐵，實(shí)質(zhì)是由電磁鐵控制的開(kāi)關(guān)?？梢詫?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制或自動(dòng)控制。

引導(dǎo)學(xué)生利用電磁繼電器設(shè)計(jì)水位報(bào)警（或自動(dòng)控制）、溫度報(bào)警（或自動(dòng)控制）等實(shí)用的電路。

利用實(shí)驗(yàn)室中的電鈴模型演示，用實(shí)物投影儀將其投影到投影幕上以增加可見(jiàn)度。

投影出電鈴的結(jié)構(gòu)圖，學(xué)生討論并分析電鈴能持續(xù)發(fā)出鈴聲的工作過(guò)程。

利用計(jì)算機(jī)課件動(dòng)態(tài)模擬的方式講解電鈴的構(gòu)造和原理：電鈴實(shí)質(zhì)上是利用電磁鐵控制的開(kāi)關(guān)在起作用，利用電磁鐵通斷電來(lái)帶動(dòng)彈簧片下端的小錘打擊鈴發(fā)出聲響的。

●電磁閥車(chē)門(mén)控制

利用flash課件講解電磁閥車(chē)門(mén)控制裝置的原理。

學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)了解洗衣機(jī)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)，進(jìn)水電磁閥基本結(jié)構(gòu)主要由一個(gè)電磁鐵和橡膠閥構(gòu)成。其工作原理是，電磁鐵線圈通電后，形成磁場(chǎng)，吸引鐵質(zhì)閥芯上移，離開(kāi)膜片，水流導(dǎo)通。電磁鐵線圈斷電后，在復(fù)位彈簧及重力作用下，閥芯下沉壓緊膜片堵住水道，停止向洗衣機(jī)內(nèi)注水。    

●磁浮列車(chē)

播放網(wǎng)絡(luò)視頻《磁浮列車(chē)及其原理》。

3.課堂小結(jié)

（1）插入了軟鐵棒的通電螺線管叫電磁鐵。

（2）電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小、線圈匝數(shù)多少、有無(wú)鐵芯等因素有關(guān)。

（3）電磁鐵的應(yīng)用：電磁繼電器、電鈴、電磁閥等。

4.課堂練習(xí)

（1）圖14-4-3為同學(xué)們?cè)谘芯啃詫W(xué)習(xí)活動(dòng)中為倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的一種防盜報(bào)警器，其踏板放在倉(cāng)庫(kù)的門(mén)口，電鈴和燈泡放在值班室內(nèi)，觀察電路并分析這個(gè)報(bào)警器的工作原理。

（2）為了減弱電磁鐵的磁性，可行的方法是 (      )

A．減少螺線管的匝數(shù)

B．增大螺線管內(nèi)通過(guò)的電流強(qiáng)度

C．將螺線管內(nèi)的鐵芯拔出來(lái)

D．改變電流的方向

3．如圖14-4-4是制作、研究電磁鐵實(shí)驗(yàn)的一組示意圖，其中A、B、C三圖中，線圈匝數(shù)相同，而D圖中線圈匝數(shù)是前面線圈的2倍，已知I₂>I₁，則下列分析中正確的是（     ）                       

A．比較圖A、B，可知電磁鐵通電時(shí)才有磁性

B．比較圖A、C，可知電磁鐵線圈匝數(shù)相同時(shí)，通電電流增大，磁性增強(qiáng)

C．比較圖A、D，可知電磁鐵線圈匝數(shù)相同時(shí)，通電電流增大，磁性增強(qiáng)

D．比較圖C、D，可知電磁鐵通電電流相同時(shí)，線圈匝數(shù)增多，磁性增強(qiáng)