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教科版初中物理九年级上册第七章第三节创新实验——影 响铁磁铁磁性强弱的因素
一 、使用教材
本次实验教学说课的内容选自教育科学出版社初中物理九年级上册第七章《磁与电》中 的第三节《电磁铁》。
二、实验器材
在这部分内容的实验教学说课过程中，使用了如下实验器材：
(1)演示实验器材
10V学生电源、数字演示电表(电流档)、滑动变阻器、开关、导线、水平转动支架、 激光笔、支撑板、匝数不同的线圈、粗细不同的铁芯、磁铁、橡皮筋、刻度板(分度值1cm), 如图1所示。
(2)学生分组实验器材
电池、导线、铁芯、铁屑、钳子，如图2所示。
图1演示实验器材 图2学生分组实验器材
三、实验创新要点
在这部分内容中，重点和难点是通过实验探究得到影响电磁铁磁性强弱的因素，提高学 生的核心素养。因此本次实验教学说课的创新点主要体现如下：
(1)、采用不同电源，不同铁芯。为了做成线圈匝数、铁芯粗细、电流大小不同的电磁铁， 引导学生自然而然的提出问题，作出假设，如图3所示。
(2)、采用转动支架、激光笔。为了将电磁铁磁性强弱转换成光斑移动，便于开展实验，如 图4所示。
(3)、采用磁铁。为了与电磁铁相互作用，使支架转动，便于开展实验，如图5所示。
(4)、采用橡皮筋。为了与支架相互作用，形成稳定连贯的光斑移动，便于观察磁性消失后 的现象，如图6所示。
(5)、采用刻度板。便于观察到明显的现象，便于光斑定位、快捷获取数据，如图7所示。
图3电源铁芯 图4支架激光笔 图 5 磁 铁 图6橡皮筋 图7刻度板
图8插入铁芯的不同深度 图9标注磁极的磁铁和刻度板
(6)、拓展一，可以探究插入铁芯的深度对电磁铁磁性强弱的影响，如图8所示。
(7)、拓展二，在磁铁和刻度板上标注磁极极性，可以直观判断电磁铁两端的极性，如图9 所示。
(8)、拓展三，在没有铁芯的情况下，简单模拟电流表和电压表的工作原理。
四、实验设计思路
本实验中，我们的目标是要将电磁铁的磁性强弱转换成直观的现象被实验者观察到。教 材上的方法是通过弹簧的形变程度来显现，而另一种改进方法是通过电磁铁吸引的大头针数 目来显现。然而，这些方法却不容易观察到磁性变化后的明显现象，给学生快捷收集数据和 总结规律带来困扰。因此本实验的设计思路主要是利用转换法和放大法实现直观的观察到电 磁铁的磁性强弱及其连续变化的现象，具体设计思路如下：
(1)、将激光笔固定在一个可水平转动支架的前端，支架尾端固定在橡皮筋上并微微绷紧， 形成一个激光笔可转动一定角度范围的系统。
(2)、在支架尾端固定磁铁，可与电磁铁相互作用，使得激光笔可转动一个角度。
(3)、利用激光的射程，根据相似三角形原理，在支架尾部和头部转动同样的角度时，刻度 板距离激光笔发光点越远，则光斑在刻度板上移动的距离越大，观察到的实验现象越明显。
(4)、在刻度板上标记均匀刻度，更能具体的快捷的获取到实验数据。
(5)、当电磁铁的线圈匝数和铁芯粗细一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强。
(6)、当电磁铁的铁芯粗细和线圈通过的电流大小一定时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性 越强。
(7)、当电磁铁的线圈通过的电流大小和线圈匝数一定时，线圈里边的铁芯越粗，电磁铁的 磁性越强。
五、实验教学目标
根据《义务教育物理课程标准(2022版)》的思想及其要求，本部分内容的教学目标主 要是培养学生核心素养。具体设计如下：
(一)、物理观念
经历科学探究和思维加工，进一步认识电对磁的作用关系，丰富电磁相互作用观念。
(二)、科学思维
经历本实验的科学探究，提高学生观察、质疑、分析、归纳、总结的思维能力；通过学 生找出影响电磁铁磁性强弱的因素，发展学生运用控制变量法、转换法、放大法解决抽象问 题的科学思维。
(三)、科学探究
经历本实验的科学探究，提高学生提出问题、作出假设、制订实验方案、进行实验、总 结规律的科学探究能力。
(四)、科学态度与责任
本实验将抽象问题具体化简单化解决，激起学生科学探究的兴趣和热情，提高学生科学 探究意愿；通过实验探究过程，体验科学探究的乐趣，培养学生尊重事实、善于反思、勇于 创新、关注应用的科学精神。
六、实验教学内容
(1)、学生认识电磁铁；
(2)、学生自制电磁铁；
(3)、改进和演示实验；
(4)、学生总结规律；
(5)、学生了解电磁铁应用。
七、实验教学过程
(一)、创设情景，形成定义
引入废品站电磁吸盘的视频(视频见PPT),创设情景，让学生发现生活中的电磁现象； 引导学生形成电磁铁定义，认识电磁铁的构造和原理，如图10所示。
图10铁磁铁构造 图11学生自制铁磁铁
(二)、自制电磁铁，体验认知
分小组提供不同的电源，不同铁芯，指导学生自制电磁铁，体验电磁铁的神奇魅力，如 图11所示。
(三)、提出问题，做出假设
引导学生用自制电磁铁吸引铁屑，由于各自的电磁铁可能不同，使得实验效果不一样， 出现认知冲突，进而引导学生自然而然提出问题，如图12所示；然后让学生根据现有器材 进行交流讨论，进而引导学生自然而然做出假设，如图13所示。
图12吸引铁屑 图13不同铁磁铁
(四)、改进实验，设计方案
(1)、介绍实验器材
10V学生电源、数字演示电表(电流档)、滑动变阻器、开关、导线、水平转动的支架、
激光笔、支撑板、匝数不同的线圈、粗细不同的铁芯、磁铁、橡皮筋、刻度板，如图14所 示。同时提醒学生不能用激光照射别人。
图14各类实验器材
(2)、改进实验
首先引导学生将电磁铁磁性强弱转换成光斑在白板上移动的距离，如图15所示。再引 导学生将白板远离激光笔，将实验现象放大，如图16所示。然后引导学生完成安装橡皮筋、 采用磁铁与电磁铁相互排斥(视频见PPT)、利用刻度板的实验改进过程。
图15转换现象 图16放大现象
(3)、制定实验方案
引导学生制订以下实验方案，如表1所示(记录光斑在刻度板上移动距离的单位为cm)。 实验前并不确定铁芯粗细对实验效果的影响，所以引导学生完成较多匝数线圈的实验后再决 定较少匝数线圈的实验采用哪根铁芯。
表1实验数据记录表
线圈匝数 铁芯粗细 1.10A 1.40A
较多 较细
较粗
较少
(五)、实验探究，观察现象
(1)、完成较多匝数线圈的实验(视频见PPT), 实验数据如图17所示。
(2)、完成较少匝数线圈的实验(视频见PPT),实验数据如图18所示。
影响电磁铁磁性强弱的因素 实验数据记录表
线圈匝数 铁芯粗细 1.10A 1.40A
较多 较细 17 22
较粗
较少
备注：记录光斑在刻度板上移动距离的单位为cm。
影响电磁铁磁性强弱的因素 实验数据记录表
线圈匝数 铁芯粗细 1.10A 1.40A
较多 较细 17
较粗
较少
备注：记录光斑在刻度板上移动距离的单位为cm。
图17较多匝数线圈的实验数据 图18完整实验数据
(六)、总结规律，提炼升华
引导学生根据实验数据，得到实验结论。
(七)了解应用，关注科技
通过PPT向学生展示电磁铁的广泛应用，引导学生关注科技，如图19所示。
工作
(
电铃
)磁悬浮列车
图19铁磁铁的应用
八、实验效果评价
(1)、将抽象变为具体。将抽象的磁性强弱转换成光斑移动距离，直观具体，培养学生转换 的科学思维。
(2)、将微小变化放大。将不够明显的现象放大成直观明显的现象，快捷获得稳定数据，直 观的观察到磁性强弱的连续变化。培养学生放大的科学思维，提高学生对电流大小、线圈匝 数、铁芯粗细对磁性强弱影响的理解，为电磁铁的应用奠定基础。
(3)、教育性增强。学生体验自制电磁铁、改进实验的乐趣；体会磁极相互作用、橡皮筋与
转动支架的互相作用、控制变量法的应用，提高学生科学探究的能力。

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