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课题 20.3 电磁铁 电磁继电器 主编教师 复核教师
授课时数 1 课型 授新课 授课方法 多媒体 授课时间
学习目标 1. 知道电磁铁：知道电磁铁的构造，能说出电磁铁磁性有无、强弱、方向可控的特点。2. 理解继电器：理解其利用低电压、弱电流电路控制高电压、强电流电路的工作原理。3. 认识应用价值：认识电磁继电器在自动控制、安全电路等方面的重要应用价值。
教学重点 电磁铁的特点；电磁继电器的构造与工作原理。
教学难点 1. 理解电磁继电器工作电路中“控制电路”和“工作电路”的区分与联系。2. 分析实际电路中电磁继电器如何实现自动控制或安全保护。
一、 温故启新篇【师生活动】1. 复习导入： 提问：“上节课我们学习了‘电生磁’，它的核心结论是什么？”（通电导线周围存在磁场） 追问：“如何增强通电导线周围的磁场？”（绕成螺线管；插入铁芯）2. 引出课题： 教师展示一个带铁芯的螺线管，接通电源后吸起铁质物体。 讲解：这种带铁芯的螺线管叫做电磁铁。今天，我们不仅要深入认识电磁铁，还要学习一种利用电磁铁实现神奇控制的装置——电磁继电器。自然过渡：这个能吸起铁块的电磁铁，和我们以前认识的永磁体相比，有什么独特之处呢？让我们通过实验来一探究竟。二、 探秘电磁铁【师生活动】1. 电磁铁的构造： 学生观察电磁铁模型：由线圈（螺线管） 和铁芯构成。 强调：铁芯采用软铁，易于磁化和退磁。2. 探究电磁铁的特点： 特点一：磁性有无可控。演示：通电磁铁吸起铁块，断电磁性消失放下铁块。 特点二：磁性强弱可调。引导学生设计实验探究：如何改变电磁铁的磁性强度？ 猜想：可能与电流大小、线圈匝数有关。 学生分组实验：利用滑动变阻器改变电流，观察吸引铁钉的数量变化；更换不同匝数的线圈，观察吸引铁钉的数量变化。 结论：电流越大，磁性越强；匝数越多，磁性越强。 特点三：磁极方向可改。回顾安培定则，改变电流方向，电磁铁的磁极方向随之改变。3. 归纳总结：师生共同总结电磁铁三大优点：有无可控、强弱可调、方向可改。自然过渡：电磁铁的这些可控特性，让它不仅仅是一个“磁铁”，更成为一个可以被电信号精确控制的“开关”或“执行机构”。那么，如何利用这个“电控开关”去安全、方便地控制其他更复杂的电路呢？这就引出了我们今天的主角——电磁继电器。三、 智慧开关【师生活动】1. 引入电磁继电器： 情境：工人需要操作一台高压电动机（工作电路），直接手动开关非常危险。 提问：能否设计一个装置，让工人只需在安全的低压控制台上操作，就能间接控制高压电动机的启停？ 展示电磁继电器实物或结构挂图。2. 认识构造： 讲解电磁继电器的主要部件： 电磁铁（核心控制部件） 衔铁（可被电磁铁吸引的铁片） 弹簧（使衔铁复位） 触点（相当于开关，分常闭触点和常开触点）3. 剖析工作原理： 利用动态示意图或仿真软件，分步演示： 控制电路（低压、弱电流）：开关闭合 → 电磁铁通电产生磁性 → 吸引衔铁。 工作电路（高压、强电流）：衔铁被吸下，带动动触点与静触点接触（或断开）→ 工作电路被接通（或断开）→ 电动机开始工作（或停止）。 开关断开 → 电磁铁失磁 → 弹簧将衔铁拉回 → 工作电路恢复原状。 强调：电磁继电器实现了低电压、弱电流控制高电压、强电流，以及远距离控制和自动控制。自然过渡：我们明白了电磁继电器这个“智慧开关”是如何工作的。那么，这个看似简单的装置，究竟能在哪些地方大显身手，让我们的生活更安全、更便捷呢？四、 控制的艺术【师生活动】1. 电磁继电器的应用： 安全防护：举例——高压工作区（如变电站）的远程控制、危险环境（如高温、有毒）的设备操控。 自动控制：举例——水位自动报警器、温度自动报警器、光控路灯等。 重点分析水位自动报警器的工作原理（结合教材图示）：水位上升使金属块B接入控制电路 → 电磁铁通电吸引衔铁 → 工作电路（电铃）接通报警。 信号转换：将一种物理量（如温度、光照、水位）的变化转化为电信号，再通过继电器控制其他设备。2. 电路图识别：引导学生识别简单控制电路图中，哪部分是控制电路，哪部分是工作电路，以及继电器各部分在其中的作用。自然过渡：从高压电机的安全操控到水位自动报警，电磁继电器展现了强大的控制能力。现在，轮到你们来当一回“控制工程师”，尝试运用今天所学的知识来解决一个实际问题。五、 实践出真知【师生活动】1. 设计与评价活动： 任务：“设计一个简易的防盗报警装置”。要求：当门被非法打开时（模拟为开关断开），报警灯（或蜂鸣器）自动亮起（或响起）。提供器材：电源、导线、电磁继电器、开关、小灯泡（或蜂鸣器）等。 学生活动：小组讨论，画出设计电路图，并简要说明工作原理。2. 展示与互评：小组代表展示设计图并讲解。其他小组从“原理正确性”、“设计可行性”、“讲解清晰度”等方面进行评价。自然过渡：大家的奇思妙想展现了知识的魅力。从电磁铁到电磁继电器，我们看到了人类如何巧妙地利用“电生磁”的原理，创造出服务于生产和生活的智能控制装置。六、 收获与展望【师生活动】1. 课堂小结：师生共同梳理知识脉络：电磁铁（构造、三大特点）→ 电磁继电器（构造、工作原理：控制电路/工作电路）→ 应用（安全控制、自动控制）。2. 评价表使用：结合学生课堂表现和设计活动，利用下表进行过程性评价。3. 情感升华： 总结：电磁铁和电磁继电器，是“电生磁”原理最经典、最广泛的应用之一。它们如同连接弱电与强电、信号与动作的“桥梁”和“翻译官”，在自动化和智能化领域中不可或缺。 展望：鼓励学生关注生活中的自动控制装置，思考其背后的物理原理。【课堂小结寄语】 从指尖微弱的电流，到驱动万吨机械的磅礴动力，电磁继电器完成了这奇迹般的转换。它不仅是电路的开关，更是人类智慧控制自然力量的象征。愿同学们善于观察，勤于思考，发现生活中无处不在的科学之美。 1.动手动脑学物理1、2、3、4 设计意图个性化修改【设计意图】通过复习“电生磁”和螺线管，唤醒学生已有知识，为新知学习搭建稳固的“脚手架”。直接展示电磁铁实物，开门见山引出课题，明确本节课的两大学习主题。【设计意图】本环节是知识的深化。在已知“通电螺线管有磁性”的基础上，通过观察和探究实验，系统归纳出电磁铁区别于永磁体的三大可控特性。学生分组实验探究磁性强弱的影响因素，培养了实验设计能力和控制变量法的应用。这是从“知道是什么”到“理解为什么”的进阶。【设计意图】本环节是本节课的核心与难点。从实际安全需求引入，让学生理解学习电磁继电器的意义。通过拆解实物或图示，认识其机械结构。利用动态演示将抽象的工作原理可视化、步骤化，重点厘清“控制电路”和“工作电路”两条独立回路如何通过电磁铁的“吸”与“放”产生联系。这是建立物理模型的关键。【设计意图】本环节是原理的应用与升华。通过丰富的实例，特别是教材中的经典案例（水位报警器），让学生看到抽象的物理原理如何转化为解决实际问题的具体方案。分析应用实例的过程，也是巩固和深化对工作原理理解的过程。识别电路图，提升了学生的读图和分析能力。
【设计意图】本环节是知识的综合应用与能力迁移。设计任务具有开放性，鼓励学生创造性思维。将电磁继电器置于一个接近真实的情境中，考验学生能否将所学原理灵活转化为解决方案。小组合作培养了团队协作能力，展示环节锻炼了表达能力。这是检验学习效果的高阶环节。
板书设计： 20.3 电磁铁 电磁继电器一、 电磁铁1. 构造：线圈（螺线管） + 铁芯（软铁）。2. 特点（优点）： 磁性有无——通断电控制。 磁性强弱——电流大小、线圈匝数。 磁极方向——电流方向（安培定则）。二、 电磁继电器3. 构造：电磁铁、衔铁、弹簧、触点。4. 工作原理： 控制电路（低压、弱电流）：通断电 → 控制电磁铁磁性有无。 工作电路（高压、强电流）：衔铁动作 → 触点通断 → 控制用电器工作。5. 作用：低电压/弱电流控制高电压/强电流；远距离控制；自动控制。三、 应用举例水位自动报警器、温度报警器、安全控制电路等。 教学反思本节内容实践性强，是理论联系实际的典范。本设计以“探究-建模-应用”为主线，力图让学生在动手动脑中构建知识。反思如下：1. 复习引入环节（温故启新篇）的设计意图与衔接：本环节旨在建立新旧知识的强关联。通过复习“电生磁”和螺线管，自然引出“带铁芯的螺线管”即电磁铁，使新概念的呈现顺理成章。直接展示电磁铁吸物，既巩固了旧知，又激发了进一步探究其特性的兴趣。过渡到电磁铁探究时，通过对比永磁体设问，指向明确。2. 特性探究环节（探秘电磁铁）的设计意图与实验组织：本环节是上节课知识的深化与应用。电磁铁的三大特点是其应用价值的根本。对于“有无可控”和“方向可改”，通过演示即可清晰呈现。对于“强弱可调”，则设计为学生分组探究实验，重点在于引导学生运用控制变量法设计实验（如何单独改变电流或匝数），并观察现象（吸引铁钉数量）得出结论。此环节培养了科学探究能力。需确保实验器材充足，指导到位。过渡到继电器时，将电磁铁的特性升华到“电控开关”的功能定位，为理解继电器核心部件的作用做铺垫。3. 原理建构环节（智慧开关）的设计意图与难点突破：理解电磁继电器的工作原理是本节课的难点，关键在于厘清两条电路。通过创设“高压危险，需要低压控制”的真实情境，让学生理解发明继电器的初衷。利用结构图认识机械部件，再利用动态示意图分步演示工作过程，将“控制电路通断→电磁铁磁性强弱变化→衔铁动作→触点状态改变→工作电路通断”这一连串因果关系清晰地展现出来。必须反复强调“控制电路”和“工作电路”是电气隔离的，这是实现安全控制的基础。此环节讲解需慢、细、透。4. 应用分析环节（控制的艺术）的设计意图与案例选择：学习原理是为了应用。选择教材中的水位自动报警器作为典型案例进行深入剖析至关重要。引导学生在该电路图中标出控制电路和工作电路，分析水位变化如何触发控制电路，进而导致工作电路报警，这是对原理理解的实战检验。再辅以其他应用实例拓宽视野，让学生感受到技术的广泛性。过渡到设计实践时，提出“你们也能设计”的挑战，激发学生的创造欲。5. 设计实践环节（实践出真知）与总结评价环节（收获与展望）的设计意图：本环节是能力提升与成果展示的平台。“防盗报警装置”设计任务，模拟了真实需求，要求学生逆向思考（门开即报警对应的触点状态），综合运用电磁铁和继电器知识。小组合作模式促进了思维碰撞。展示与互评不仅锻炼表达能力，也提供了多角度学习的机会。评价表将知识、技能、态度纳入评价体系。总结寄语将技术原理提升到人类智慧的高度，赋予课堂以人文温度。拓展调查作业将学习延伸至课外，体现了物理与生活的紧密联系。
【教学设计总结】
本设计以电磁铁的三大可控特性为基石，以电磁继电器的工作原理为核心，以实际应用为落脚点。通过探究实验深化理解，借助图示分析化解难点，依托案例剖析促进迁移，最终通过设计任务实现创新应用。旨在帮助学生构建从电磁铁到电磁继电器的完整知识链，理解其“以弱控强、安全自动”的核心价值，并在此过程中培养电路分析、问题解决和团队协作的综合能力，深刻体会物理原理对技术创新的驱动作用。

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