资源简介

12.4 电磁铁及其应用
一、教学目标
1. 知识与技能：
（1）理解电磁铁的工作原理。
（2）知道影响电磁铁磁性强弱的因素。
（3）了解电磁继电器的原理、组成和特点。
（4）了解电磁铁的应用。
2. 过程与方法：
（1）探究影响电磁铁磁性强弱的因素，体会科学探究过程。
（2）进一步体验控制变量法在研究多因素问题中的作用。
3. 情感态度与价值观：
（1）在探究知识的过程中，形成乐于探究的意识和敢于创新的精神。
（2）体验探索科学的乐趣，养成主动与他人交流合作的精神。
二、课时安排
2课时
三、教学重点
电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系。
四、教学难点
（1）如何引导学生对影响电磁铁磁性的因素做出科学猜想。
（2）如何引导学生自主探究电磁铁磁性与影响因素的关系。
（3）如何引导学生将电磁铁应用于生活和生产中，让学生感知学以致用，即物理知识来源于生活，又应用于生活。
五、教学过程
（一）导入新课
【思考】我们学习过了通电螺线圈的磁场，当线圈中没有电流时，电磁铁是否有磁性？当线圈中有电流时，电磁铁是否有磁性？
当通电螺线圈没有电流通过时并不产生磁场，说明通电是电磁场产生的要素。
（二）讲授新课
1. 电磁铁
教师展示：电磁铁和通电螺线圈。
引导学生思考：电磁铁和通电螺线圈在结构上有什么区别，为什么有这样的区别？
引导学生回答：电磁铁由铁芯和通电螺线圈组成。
教师提问：电磁铁既然具有磁性，那么它的磁性强弱和什么因素有关，需要如何设计实验来验证？
引导学生回答：既然电磁铁需要通电，它的磁性可能和电流大小有关；既然电磁铁由线圈组成，那么它可能和线圈匝数和有无铁芯有关。
2. 电磁铁磁性强弱的影响因素
提醒学生：有这么多变量都可能影响电磁铁磁性的强弱，那么我们采用什么方法进行探究？在探究过程中要注意什么？如何设计电路图？
将学生按座位分为A、B两个大组，分别分配任务：进行探究实验。
引导学生制订计划与设计实验，并提出设计要求。
引导学生回答：在验证电磁铁磁效应时，我们可以通过滑线变阻器控制电流，用安培表检测电流，通过电磁铁吸引小铁钉的数目判断电磁铁的磁性强弱。滑线变阻器同时也可以起到用电器的作用，从而避免短路。
实验1、通过改变电流大小，验证电磁铁吸引铁钉的数目；
实验2、通过改变线圈匝数，验证电磁铁吸引铁钉的数目；
实验3、除去铁芯，验证螺线圈吸引铁钉的数目。
教师引导学生归纳：电磁铁磁性的强弱跟电磁铁线圈中的电流的大小和线圈的匝数有关，通过电磁铁线圈中的电流越大，匝数越多，电磁铁的磁性就越强。电磁铁的铁芯是为了增加磁场强度。
3. 电磁继电器的原理、组成和特点
教师指出：电磁继电器是电磁铁的一个重要应用。
出示电磁继电器工作原理挂图和示教板，介绍它的结构：主要由电磁铁、弹簧、衔铁和触点组成。
教师引导学生思考：根据上图图示，电磁继电器的工作原理是什么？为何不用开关直接控制电机的工作？
教师根据学生回答指出：在高压工作电路中不方便控制，同时容易造成安全问题，所以需要通过电磁继电器控制高压电路。电磁继电器一般由 电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
教师指出：电磁继电器在社会生活中具有很多应用，防讯报警器水位报警器、温度自动报警器、电铃制造等都利用电磁继电器的工作原理。电磁继电器控制电路的好处：用低电压控制高电压；远距离控制；自动控制。
4. 电磁铁的应用
教师提问：除了电磁继电器外，电磁铁还有什么应用呢？
引导学生回答：磁悬浮列车、电磁阀门车、电磁起重机等。
教师指出：电磁阀是靠线圈充放电引起阀门的关闭和开启。有永久磁铁参与的，是靠抵消磁性来实现；没有永久磁铁的，靠线圈产生的磁性发生作用。产生磁性的强弱与阀门的功率有关系，控制线圈的电流即可。磁浮列车不同于一般轮轨粘着式铁路，它没有车轮，是借助无接触的磁浮技术而使车体悬浮在国道的导轨面上运行的铁路。磁浮列车被喻为21世纪生态纯净的交通运输工具，它利用电磁感应的作用，沿导轨漂浮于空气中，与其轨道没有直接的接触，没有旋转部件，靠磁力推进，时速可达300公里以上。因此磁浮列车具有高速、安全、舒适和低噪声等优点，而受到各国的重视。
教师提问：磁悬浮列车的优点是什么？
引导学生回答：消耗动力小，不受气候影响，无噪音，振动小，不污染环境等。
（三）重难点精讲
电磁铁的工作原理；影响电磁铁磁性的因素；电磁继电器。
（四）归纳小结
1、在本节课中都有哪些收获？
2、本节课不仅仅要了解电磁铁磁性的影响因素，更重要的是让同学们学习建立控制变量法探究问题。
六、板书设计
七、作业布置
同步练习册
八、教学反思

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