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第五单元 磁铁的奥秘
20 磁铁的磁极
一、教学目标
1.科学观念：学生能够知道磁铁有两个磁极，磁极是磁铁磁力最强的部分；理解磁极间“同极相斥，异极相吸”的相互作用规律；明白磁铁能够指南北，以及指南的一端为南极（S极），指北的一端为北极（N极）。
2.科学思维：在观察和实验中，培养学生发现问题、提出问题、作出假设并通过实验验证假设的思维能力；引导学生对实验数据进行分析、归纳和总结，得出科学结论。
3.探究实践：通过“测试磁铁各部位磁力大小”“探究磁铁的指向性”“研究磁极间的相互作用”等实验活动，让学生经历完整的科学探究过程，提高学生动手操作能力、观察能力以及团队合作能力；学会使用简单的实验器材进行科学实验，并能准确记录实验数据和现象。
4.态度责任：培养学生对科学探究的兴趣和好奇心，激发学生主动探索科学知识的欲望；让学生在实验过程中养成认真、细致、严谨的科学态度，以及尊重事实、实事求是的科学精神；意识到科学知识与生活实际的紧密联系，感受科学对生活的影响。
二、教学重难点
1.教学重点：通过实验探究，认识磁铁的两个磁极及其特性，包括磁极是磁力最强的部位、磁极具有指南北的性质以及磁极间的相互作用规律。
2.教学难点：理解即使将磁铁分割，每段仍然会有两个磁极这一抽象概念；在实验操作和分析过程中，培养学生严谨的科学思维和准确的表达能力。
三、教学准备
1.为每个小组准备：条形磁铁（标注A、B、C、D、E五个等距点，A、E为两端，C为中间）2 - 3块、回形针若干（每组约30个）、细线（无弹性）、支架、方位贴（标注东、南、西、北）、未标注磁极的磁铁2块、记录单。
2.教师准备：不同形状的磁铁（如蹄形磁铁、环形磁铁等）、课件、实物投影仪、实验演示用的大条形磁铁、回形针、小钢珠、铁屑、多媒体设备。
四、教学过程
（一）情境导入
1.教师拿出“磁铁钓鱼玩具”，提问：“上周科学角的这个钓鱼玩具大家玩得很开心，小鱼的‘嘴巴’是回形针做的，磁铁鱼竿总能吸住它。那如果用磁铁的中间部位去钓，能钓起来吗？”引导学生思考并发表自己的看法。
2.学生可能回答：“中间吸力小，钓不起来”“我觉得能钓起来，只是可能吸得少”等。
3.教师顺势引出本节课的核心问题：“磁铁各部位的磁力真的不一样吗？哪里最强？这和磁铁的磁极有什么关系？让我们一起通过实验来探究。”
（二）活动一：测试磁铁各部位的磁力
1.实验材料介绍：教师向学生展示实验材料，包括标注好点的条形磁铁和回形针，说明实验目的是测试磁铁不同部位的磁力大小。
2.实验步骤讲解：
猜想：组织学生进行小组讨论，猜想磁铁不同部位（A、B、C、D、E点）能吸起回形针的数量，并用“多”“中”“少”记录在记录单的猜想栏。
操作：将磁铁水平放置在桌面上，依次用磁铁上的A、B、C、D、E五个部位轻触回形针堆，然后缓慢提起磁铁，统计每个部位能吸起的回形针数量 。注意每次实验后要整理回形针，避免残留磁性干扰后续实验。
记录：将实验数据填写在记录单上，并指导学生用柱状图的形式呈现数据，以便更直观地进行对比。
3.小组实验：学生分组进行实验，教师巡视各小组，观察学生的实验操作过程，及时给予指导和帮助，提醒学生注意实验安全和操作规范。
4.交流汇报：实验结束后，邀请各小组代表上台展示记录单，并汇报实验数据。其他小组学生可以进行补充和提问。
5.分析总结：引导学生观察各小组汇报的数据，发现共性规律：几乎所有小组的数据都显示，磁铁两端（A和E部位）吸起的回形针最多，中间（C部位）吸起的回形针最少，B和D部位吸起的回形针数量介于两端和中间之间。教师总结得出：磁铁两端的磁力最强，我们把磁铁上磁力最强的部位称为“磁极”，并板书“磁极：磁铁磁力最强的部位”。同时强调磁极的位置与磁铁形状无关，如条形磁铁磁极在两端，环形磁铁磁极在上下两面等，本节课主要以条形磁铁为例进行研究。
（三）活动二：磁铁的指向性
1.问题引入：教师提问：“大家都知道指南针的指针总是一头指北，一头指南。如果我们把磁铁悬挂起来，它会怎么转动呢？”引发学生思考和猜测。
2.实验材料展示：向学生展示实验材料，包括条形磁铁、细线、支架和方位贴，介绍实验目的是探究磁铁的指向性。
3.实验步骤说明：
用细线系住磁铁的中间部位，然后将其悬挂在支架上，确保磁铁能够自由转动。提醒学生在系线和悬挂过程中动作要轻缓，避免对磁铁造成不必要的干扰。
在桌面相应位置贴上方位贴，标注出东、南、西、北四个方向。
等待3-5分钟，让磁铁静止下来，观察并记录此时磁铁两端的指向，用“→”在记录纸上标出方向。
重复实验3次，确认磁铁每次静止后的指向是否一致。
4.小组实验操作：学生分组进行实验，教师在教室里巡回走动，观察学生实验情况，确保每个小组都能正确进行实验操作，并提醒学生耐心等待磁铁静止，认真观察和记录实验结果。
5.实验现象讨论：实验结束后，组织学生进行小组讨论，交流各自观察到的实验现象。引导学生思考：为什么磁铁静止后总是一端指南，一端指北？
6.概念引入：教：“我们把指南的磁极叫‘南极’，用字母‘S’；把指北的磁极叫‘北极’，用字母‘N’表示。”并板书在黑板上。
7.拓展追问：教师提问：“如果用另一块磁铁的N极靠近悬挂磁铁的N极，会发生什么？如果靠近S极呢？”
（四）活动三：磁极间的相互作用
1.实验设计引导：为了避免直接告知学生结论，采用“预测-验证-归纳”的探究路径。首先进行实验1：用已知磁极的磁铁测试。教师向学生展示一块已标注N、S极的磁铁（通过悬挂法提前确定好磁极），并提问：“如果用这块磁铁的N极分别靠近另一块磁铁的两端，会出现什么现象？”让学生进行预测，并记录在记录单上。
2.实验操作与观察：学生进行实验操作，缓慢地用已知磁极的磁铁N极靠近另一块磁铁的两端，仔细观察是吸引还是排斥现象，并将实际观察到的结果记录下来。教师强调实验过程中要缓慢靠近，避免两块磁铁因快速靠近而发生碰撞，影响实验观察结果，同时向学生解释缓慢操作的原因是快速移动会因惯性干扰观察，缓慢操作能更准确判断是吸引还是排斥。
3.实验结论初步总结：完成实验1后，组织学生汇报实验结果，引导学生初步总结出：N极与N极靠近时相互排斥，N极与S极靠近时相互吸引。
4.实验2：用未标注磁极的磁铁探究：给每组学生发放一块未标注磁极的磁铁，要求学生通过两块磁铁之间的相互作用来确定未标注磁极磁铁的两极名称。提醒学生在实验过程中需要结合之前所学的磁铁指向性知识（即通过悬挂法先确定已知磁极磁铁的南北极），再进行磁极间相互作用的实验。
5.小组实验与交流：学生分组进行实验，教师巡视各小组，观察学生的实验操作和讨论情况，适时给予指导和启发。实验结束后，各小组进行交流汇报，分享自己小组确定未标注磁极磁铁两极的方法和过程。
6.规律总结：教师引导学生综合两个实验的结果，共同总结出磁极间的相互作用规律：相同磁极靠近时相互排斥，不同磁极靠近时相互吸引，即“同极相斥，异极相吸”，并板书在黑板上。
（五）活动四：生活中的磁铁两极
1.生活实例展示：教师通过课件展示几幅生活中常见的利用磁铁两极特性的图片，如指南针（指针的红色端一般为N极，指向北方）、磁悬浮列车（利用“同极相斥”使车身悬浮，减少摩擦）、冰箱门吸（利用“异极相吸”固定门体）、磁性黑板贴（背面的磁铁通过磁极与黑板（含铁）相互吸引）等。
2.讨论与分享：组织学生进行讨论，提问：“你还见过哪些利用磁铁两极特性的例子？”鼓励学生积极发言，分享自己在生活中观察到的与磁铁相关的现象。学生可能会提到磁力积木（利用同极排斥搭建立体结构）、磁性文具盒（利用异极吸引闭合）等，教师对学生的回答给予肯定和补充。通过讨论，让学生感受到科学知识与生活实际的紧密联系，激发学生对科学的兴趣和热爱。
3.情感融入：教师可以分享带学生参观科技馆磁悬浮展项时的经历，比如有学生看到磁悬浮列车模型运行时兴奋地说“原来课本上的知识真的能造火车！”以此增强学生对科学知识应用于实际的直观感受，进一步激发学生的学习热情。
五、拓展思考
1.问题提出：教师抛出一个具有争议性的问题：“如果把条形磁铁从中间摔断，断成两段的磁铁会有几个磁极？”引导学生进行大胆猜想，学生可能会出现两种不同的观点：一种认为每段只有一个磁极；另一种认为每段仍有两个磁极。
2.模拟实验讨论：组织学生进行小组讨论，思考如何通过实验来验证自己的猜想。教师可以提供一些实验材料，如小钢珠、铁屑等，启发学生设计实验方案 。例如，用小钢珠测试断磁铁的磁极，因为磁极磁性最强，钢珠会自动滚向磁铁的磁极；或者将断磁铁放入铁屑中，观察铁屑在磁铁上的分布情况，以此判断磁极位置。虽然课堂上可能无法实际进行该实验，但通过讨论实验方案，可以培养学生的科学思维和创新能力。
3.总结与启发：教师对学生的讨论进行总结，鼓励学生在课后继续思考和探索这个问题，可以尝试寻找合适的材料进行实验验证。通过这个拓展思考环节，不仅能够加深学生对磁极概念的理解，还能激发学生进一步探索科学奥秘的兴趣。
六、教学总结
1.与学生一起回顾本节课的重点内容，包括磁铁的磁极定义（磁铁上磁力最强的部分叫磁极，磁铁有两个磁极）、磁极的命名（指南的为南极S极，指北的为北极N极）以及磁极间的相互作用规律（同极相斥，异极相吸）。
2.强调科学探究的过程和方法，鼓励学生在今后的学习和生活中，遇到问题要像今天这样，通过观察、猜想、实验、分析等步骤去寻找答案，培养学生的科学思维和探究精神。
3.引导学生思考磁铁在生活中的更多应用，鼓励学生在课后继续观察生活，发现生活中更多与磁铁相关的科学现象，并尝试用所学知识进行解释。

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