1、20.3 电磁铁 电磁继电器 第一课时 电磁铁 【教学目标】 1知识和技能。 了解什么是电磁铁，学会制作电磁铁，认识影响电磁铁磁性的因素。 2过程和方法。 经历探究影响电磁铁磁性的因素的过程，能表达自己的观点，初步具有评估和听取反 馈意见的意识。 3情感态度与价值观。 具有“从生活走向物理，从物理走向社会”的意识，养成主动与他人交流合作的精神， 树立勇于有根据的怀疑、大胆想象的科学态度。 【教学器材】 干电池三节，大铁钉两枚，大钢钉一枚，铝筒一个，漆包线（1m 和 12m 各一根）， 小刀一把，电流表一只，大头针（或细铁屑）适量，缝衣棉线若干，开关、滑动变阻器一 只。 【教学过程】 一、引入：
2、从生活走向物理 观看录像，画面上出现无锡钢铁总公司废钢分公司电磁铁搬运铁块的现场。看完的同 学议一议，猜一猜。 师：你们已经看到了什么？ 生：这是电磁铁 师：还想知道什么？ 生甲：什么是电磁铁？我自己能不能做一个？ 生乙：电磁铁是怎样工作的？通过它的电流有多大？ 生丙：想知道电磁铁能吸住多重的东西。 师：同学们对这么多的问题感兴趣，很好。这节课希望同学们能解决一些问题，同时 又产生许多新的问题。 评：联系实际，激发兴趣。 二、制作电磁铁 阅读课本，知道什么叫电磁铁、怎样制作电磁铁。依照课本的指导，自主选择器材。 大约八、九分钟后，各组都制作完毕。（提醒学生用小刀将两头的绝缘漆刮掉。） 生甲：用
3、 1m 细漆包线在大铁钉上顺一个方向绕制 60 匝的线圈，再用棉线在漆包线表 面缠绕一层，使漆包线不致松散，这样就制成了一个电磁铁。同样的方法，用 12m 细漆 包线在另一大铁钉上绕了 80 匝制作了另一个电磁铁。 生乙：我们也制作了两个电磁铁，不同的是一个绕在铁钉上，另一个绕在钢制的水泥 钉上。我们想看看它们有什么不同。 生丙：我们做了三个电磁铁，除了跟甲一样外，我们还在铝筒上绕了一个 60 匝的电磁 铁。 师：手脚真够快的，是不是经常帮妈妈绕毛线？（生愉快地笑了。） 生丁：乙、丙两位同学看书不认真。绕在钢钉或铝筒上不能叫电磁铁。生丙：书上说 的不一定都对！亚里土多德曾经说过“我爱老师，我更
4、爱真理”。我们想研究一下，同样 是金属，铝筒究竟可不可以。（同学们给了他热烈的掌声。） 师：丙同学的这种敢于怀疑、勇于探究的精神的确值得称道。 评：在平等的关系中，培养学生自主探究的能力。 三、实验探究：影响电磁铁磁性大小的因素 1猜想。 师：“电磁铁能吸住多重的东西”，也就是电磁铁的磁性大小。那么，电磁铁的磁性 大小究竟跟哪些因素有关呢？各个小组讨论一下，然后把你们的观点告诉大家。 甲组：跟通过漆包线的电流、它两端的电压以及漆包线的电阻有关。 乙组：还应当与线圈的匝数多少有关。 丙组：我们认为甲组的观点有些重复，根据欧姆定律，电压和电阻的共同作用就是电 流，所以，我们的观点是：通过漆包线的电
5、流大小和线圈匝数的多少会影响电磁铁磁性的 大小。 师：大家的猜想都有道理，相比之下，丙组的猜想比甲组更合理一些。 丁组：电磁铁磁性的大小跟铁芯的粗细有关，越粗磁性越强。 师（有些惊讶）：你们的这个猜想的确与众不同，坦率地讲，我也说不清楚铁芯的粗 细是否对电磁铁的磁性有影响。给的器材里 2 枚大铁钉也是一般粗，不过，课后我们一起 来研究。谢谢你们，能提出这么好的猜想来，让老师也大开眼界。 评：教师真实地在学生面前暴露自己的无知（甚至有意识地表现自己的无知），与学 生一起探讨问题，使学生去除对教师的神秘感和权威感，主动承担探究的责任。 2方案。 电流、匝数都影响电磁铁的磁性，各组讨论，解决以下问题
6、： （1）采取何种步骤？（A保持匝数不变，磁性与电流的关系；B保持电流不变，磁 性与匝数的关系。） （2）用什么方法来反映电磁铁磁性的强弱？（用吸引铁屑的多少，用吸引大头针的多 少，用弹簧秤的方法。） （3）用什么方法来改变通过电磁铁的电流？（增减电池个数；或者用滑动变阻器。） 在研究“保持电流不变，磁性与匝数的关系”实验中，甲组依照这样一个方案进行探 索（如图）。我们把它贴在黑板上，让大家展开讨论。 甲组解释说：将两个电磁铁分别接在相同的两节干电池上，通过它们的电流是相同的， 就可以研究“保持电流不变，磁性与匝数的关系”。 制作 1m 的漆包线做成 50 匝的电磁铁，1.2m 漆包线做成的
7、80 匝的电磁铁 设计 分别将两个电磁铁接在同一个电源泉上，设计简单、思路明朗 线圈的匝数（匝） 50 80记录 吸引的图钉（个） 5 9 结论 “电流一定时，匝数越多电磁铁的磁性就越强” 师：同学们来评价他们的方案。 生甲：这个方案步骤简单，操作方便。 生乙：这个方案不可行。甲组认为电磁铁两端的电压相同，电流就相同，事实上这两 个电磁铁的电阻是不同的（漆包线分别为 1m 和 12m）。如果采用这个方案，结果是不可 信 的。 师：乙生的评价很中肯。同学们要在讨论中尝试评估他人的方案，有从评估中吸取经 验教训的意识，从而改进探究方案。 评：“探究?合作?发展”的新理念在这里撒下了种子。 3收集实
8、验数据（略）。 各个组在经历和 15 分钟的探索后，得出“磁铁通电时有磁性，断电时无磁性；通过电 磁铁的电流越大，磁铁的磁性越强；电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强”的结论。可以看 出，同学们还有很多想法渴望得到交流。 四、交流和评价 师：在经历和体验了快乐的探究后，你有哪些收获？ 生甲：我知道了电磁铁的构造。 生乙：我知道了怎样控制电磁铁的磁性大小。 生丙：我又一次品尝到了运用控制变量法来研究问题的快乐。 生丁：我们解决了一些问题，可又有了一些新发现，这让我很兴奋。（教师和学生都 开心地笑了。） 师：都有哪些新发现？ 生甲：我们发现用钢芯也可以吸起大头针，不同的是，断电后它仍然有磁性，这样反 而
9、不方便。 生乙：我们用铝筒代替铁钉，发现它不能吸起大头针，说明电磁铁只能用铁芯来做。 关于这一点，我相信认识得最深刻的只有我们组。（生笑） 师：为什么？ 生乙：听来的容易忘，看来的记不住，只有动手做才能学得会。（掌声一片。） 师：说的好。我们都要将这种“动手实践、亲历体验”的学习方法发扬光大。 生丙：老师，我还有一些不明白的问题。 师：请告诉同学们。 生丙：滑动变阻器是不是电磁铁？ 话音刚落，学生们就开始争论，有说是的，有说不是的。 师：“听来的容易忘，看来的记不住，只有动手做才能学得会”，你们去研究吧。 （生会意地点点头。） 于是大家观察探究，首先看到线圈内部是瓷的，然后撒一些细铁屑发现它没
10、有被变阻 器的线圈所吸引，就这些现象大家讨论后有以下几种看法。 生甲：变阻器不是电磁铁，因为它内部不是铁心而是瓷心。 生乙：电流通过它只有热效应，不会有磁效应。 生丙：不对！电流周围肯定存在磁场，它会不会采用特殊绕法，使磁性正好抵消，所 以它对外不显磁性。 师（非常激动）：同学们的研究和推理极具想象力，你们的创新能力让老师钦佩！尽 管我们还不知道它究竟是怎么回事，可这种敢于质疑、勇于创新的精神会使我们终身受益。 评：给学生一个冲突，让他们自己去讨论：给学生一个空间，让他们自己往前走。这 里没有标准的答案，但会留下合作探索的足迹。 五、从物理走向社会 再看录像，听听无锡钢铁总公司废钢分公司技术员
11、介绍有关电磁铁的一些数据。例如， 电磁铁的工作电流为 300A，能吸起 3t 的废铁等等。 课后要求学生上网搜索，了解电磁铁的种类以及工作环境，写一篇调查报告“电磁铁 在生活中的应用”。 评：通过从生活到物理的认识过程，激发了学生的求知欲；通过从物理到社会的应用 过程，培养了学生终身的探索兴趣。 作者后语： “电磁铁”这一节，依照人教版教师教学用书的意见，只需一课时。我在处理这 节课时，将它分成两节课来上，其目的就是让学生更加充分地经历“制作猜想探 究交流一评价”的过程。 （1）给学生一个选择的机会，使他们探究更加主动、彻底。 特意将大铁钉、大钢钉、铝筒等放在一起，让好奇的学生去思考探索“插入
12、不同种类 的物体会有什么不同？”这对培养学生终身学习的兴趣是很有神益的。 （2）勇于怀疑，就是创新学习的开始。 “书上说的都是对的吗？”这还仅仅是一种怀疑；“听来的容易忘，看来的记不住， 只有动手做才能学得会。”这已经是一种实实在在的继承；“滑动变阻器是不是电磁铁？ ”“它会不会采用特殊绕法，使磁性正好抵消，所以它对外不显磁性”。这的确就是一种 创新，一种观念、视野、意识的创新。 （3）给学生铺垫一个交流的平台，让他们学会评价、学会合作。 （4）渗透 STS 教育，树立“从生活走向物理，从物理走向社会”的意识。 为了达到此目的，我们除了在课堂上让学生观看电磁铁工作的场面，课后还特意带学 生到无锡钢铁总公司废钢分公司电磁铁搬运铁块的现场参观调查，让学生在开放的环境下 更加深刻地感受到“科学知识的真实、有用、有趣”。
