资源简介

18探究磁铁更多的秘密教学设计
课题 探究磁铁更多的秘密 五单元 研究磁铁 学科 科学 年级 四年级上册
教材内容分析 本课时为苏教版科学四年级上册第五单元《研究磁铁》的第 18 课，是在学生认识磁铁基本性质、磁极相互作用、学习磁化并制作指南针的基础上，进一步深化探究的内容。 本课聚焦 “磁化钢针的磁性强弱变化” 与 “磁化钢针的磁极方向变化” 两大核心模块，依托 AI 赋能课件展开教学，以科学探究情景为主线，配套 5 段视频（开场导入数字人视频、摩擦次数对磁力影响实验视频、高温消磁实验视频、敲击消磁实验视频、环形磁铁消磁实验视频），其余知识点均搭配 AI 静态插图呈现。课程通过问题导入引发猜想，结合控制变量实验验证假设，借助磁畴模型解释磁化与消磁原理，最终归纳磁极变化规律，引导学生经历完整的科学探究过程，培养科学探究素养与实证意识。 本课件为 AI 赋能静态课件，知识点依托视频与静态插图呈现，画面清晰、逻辑递进，适配四年级科学课堂节奏。
新课标要求 依据《义务教育科学课程标准（2022 年版）》“物质的运动与相互作用” 领域要求，引导学生知道磁铁具有磁性，了解磁化现象；能通过实验探究影响磁铁磁性强弱的因素，知道加热、敲击等方式可以削弱磁性；能探究摩擦方向、摩擦磁极对磁化钢针磁极方向的影响，归纳磁极变化规律；能基于问题设计简单的探究实验，如实记录实验现象，基于证据得出结论，体会科学探究的基本方法。
学习 目标与核心素养 科学观念：知道磁化现象，了解影响磁化钢针磁性强弱的因素，知道摩擦次数、原磁铁磁性强弱对磁化效果影响不明显，加热、敲击、穿越环形磁铁会削弱磁性；理解磁化钢针的磁极方向与摩擦方向、摩擦磁极有关，掌握 “摩擦离开端与摩擦端异名” 的规律。
科学思维：能运用控制变量法设计探究实验，分析实验现象归纳实验结论；能借助磁畴模型解释磁化与消磁的内在原理，建立现象与本质的关联。
探究实践：能完成摩擦磁化、加热消磁、敲击消磁、环形磁铁消磁等分组实验，观察并记录实验现象，推导实验结论；能针对感兴趣的问题自主设计简单探究方案。
态度责任：对磁铁探究活动充满兴趣，如实记录实验现象；知道磁铁的正确保存方法，体会科学知识与生活的紧密联系，养成严谨的实验态度。
学情分析 四年级学生已经认识磁铁的基本性质、磁极特点，动手制作过指南针，对磁化现象有初步感知，具备一定的动手实验能力。学生对 “磁性强弱会不会变、磁极方向能不能改” 这类问题充满好奇心，但对磁化和消磁的微观原理理解困难，自主设计探究方案的能力不足。本课 AI 赋能课件搭配实验视频与直观静态插图，将抽象的磁畴原理可视化，贴合四年级学生从具象思维向抽象思维过渡的认知特点，能有效支撑学生理解核心知识，提升探究兴趣。
重点 1. 探究影响磁化钢针磁性强弱的因素，知道加热、敲击等消磁方法。
2. 探究摩擦方向、摩擦磁极对磁化钢针磁极方向的影响，归纳磁极变化规律。
3. 经历提出问题 — 猜想假设 — 实验验证 — 得出结论的完整探究过程。
难点 1. 借助磁畴模型理解磁化与消磁的微观原理。
2. 自主设计探究方案，运用控制变量法开展实验。
3. 归纳 “摩擦离开端与摩擦端异名” 的磁极变化统一规律。
材料准备 教师：AI 赋能课件（数字人导入视频、摩擦次数对磁力影响实验视频、高温消磁实验视频、敲击消磁实验视频、环形磁铁消磁实验视频、全套 AI 静态情景插图）、试管夹、蜡烛、火柴、磁化钢针、条形磁铁、环形磁铁、磁性强弱差别大的一组磁铁、钢针、线绳、大头针。
学生：条形磁铁、钢针、线绳、记录本、铅笔。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1. 播放 AI 课件开场数字人导入视频：“我们已经知道，所有磁铁都有 N 极和 S 极！这根钢针现在没有磁性，不能吸引大头针。哇！钢针居然被磁铁‘磁化’，变成小磁铁了！那磁化后的钢针，磁性强弱会发生改变吗？它的磁极方向，也能被改变吗？磁化钢针藏着好多秘密，我们一起来探究”。
2. 提问引导：上节课我们自制了指南针，在制作过程以及之前研究磁铁时，大家或多或少都产生了一些疑问。关于磁铁，你还有哪些想探究的问题？
3. 梳理学生提出的问题，揭示课题《探究磁铁更多的秘密》，明确本课将围绕磁性强弱变化、磁极方向变化两大方向展开探究。 观看视频，结合已有经验提出问题，明确本课学习主题。 借助数字人视频创设探究情境，激活已有知识经验，引发学生问题意识，快速激发探究兴趣。
讲授新课 模块一：探究影响磁化钢针磁性强弱的因素
1. 摩擦次数的影响
（1）提出问题：改变摩擦次数，会影响磁化钢针的磁性强弱吗？引导学生做出猜想：摩擦次数越多，钢针吸起的大头针会越多吗？
（2）讲解实验设计思路：采用控制变量法，使用同一块磁铁、同一根钢针，只改变摩擦次数这一个变量；实验前先确认钢针没有磁性，避免原有磁性干扰实验结果。
（3）播放 “摩擦次数对磁力影响” 实验视频，展示对比实验：分别用磁铁摩擦钢针 3 次和 9 次，测试吸附螺丝的数量。
（4）引导学生分析实验现象：摩擦 9 次的螺丝刀和摩擦 3 次的相比，吸附螺丝的数量差别不大。共同得出结论：改变摩擦次数，不一定会影响磁化钢针的磁性强弱，并非摩擦次数越多磁性就越强。
（5）原理解释：介绍磁畴的概念 —— 铁磁性材料（铁钉、钢片）内部，一小块一小块自带磁场的微小区域就叫磁畴。磁化的过程，就是同方向摩擦带动磁畴朝同一个方向对齐的过程，铁块就变成了临时磁铁。磁畴全部对齐后，就像队伍已经排整齐，再喊 “向前看齐” 也不会更整齐，此时再多摩擦也不会提升磁化强度。
2. 磁铁磁性强弱的影响
（1）过渡提问：既然摩擦次数对磁化效果影响不大，那换用磁性强弱不同的磁铁来摩擦钢针，结果会不同吗？
（2）引导学生做出猜想，设计对照实验：保持摩擦次数相同，分别用弱磁铁和强磁铁摩擦钢针，测试钢针能吸附的大头针数量。
（3）呈现实验结果：弱磁铁摩擦和强磁铁摩擦后，钢针吸附大头针的数量差别不大。
（4）总结结论：决定磁化效果的不是磁铁本身的磁性强弱，钢针的材料决定了它的可磁化程度。任何材料都有固定的磁化上限，一旦磁畴对齐完成，额外增加摩擦次数、换用更强磁铁，都无法继续提升磁性，可以用 “容量固定的杯子，大杯小杯倒水都只能装满一杯” 类比理解。
3. 消磁的方法 —— 磁性强弱的变化
（1）过渡引导：我们研究了让钢针获得磁性的方法，反过来思考，有没有办法让钢针的磁性减弱甚至消失？接下来我们通过实验验证三种常见的猜想。
（2）高温消磁
① 提出问题：用火焰加温，能让磁化的钢针磁性消失吗？
② 播放 “高温消磁” 实验视频，展示磁化的钢针靠近火焰后，吸附的大头针纷纷掉落的实验现象。
③ 讲解原理：磁化后的钢针，内部磁畴整齐排列，对外显示磁性；火焰的高温会打乱这种秩序，让磁畴方向变得杂乱无章，排列越乱，磁性就越弱，甚至完全消失。
④ 联系生活：电饭锅的温控开关就是利用这个原理，达到特定温度后磁铁失磁，从而实现自动断电。
（3）敲击消磁
① 提出问题：敲击能影响磁化钢针的磁性强弱吗？结合生活经验想一想，磁铁掉在地上摔过之后，磁性会不会变弱？
② 播放 “敲击消磁” 实验视频，展示反复敲击后，磁化钢针磁性明显变弱的现象。
③ 讲解原理：敲击产生的震动会打乱钢针内部原本整齐排列的小磁畴，磁畴排列越混乱，对外显示的磁性就越弱，本质和加温消磁的原理一致。
④ 生活提示：剧烈震动、摔打、撞击都会削弱磁铁的磁性，日常保存磁铁要轻拿轻放，避免摔落和敲击。
（4）环形磁铁消磁
① 提出问题：让磁化后的钢针在环形磁铁的空洞中来回进出，它的磁性强弱会发生变化吗？
② 播放 “环形磁铁消磁” 实验视频，展示钢针来回穿行后，磁性明显变弱的现象。
③ 讲解原理：钢针很难始终从环形磁铁空洞的绝对中心穿过，只要稍微偏离中心，就会受到不同方向磁力线的影响，这些不同方向的磁力会打乱钢针内部磁畴的整齐排列，导致磁性减弱。
（5）模块小结：加热、敲击、穿越环形磁铁，都会打乱磁畴的整齐排列，削弱磁化钢针的磁性。引导学生思考还有哪些影响磁铁磁性强弱的因素，鼓励借鉴课堂方法自主设计探究方案。
模块二：探究影响磁化钢针磁极方向的因素
1. 摩擦方向的影响
（1）提出问题：改变摩擦的方向，会改变磁化钢针的磁极吗？
（2）介绍对照实验设计：实验 A 用磁铁 N 极向前摩擦钢针，实验 B 保持 N 极摩擦不变，改为向后摩擦钢针，分别测试磁化后钢针尖的磁极。
（3）演示并呈现实验结果：N 极向前摩擦时，磁化后钢针尖是 S 极；N 极向后摩擦时，磁化后钢针尖是 N 极，摩擦方向反转，磁极结果完全相反。
（4）原理解释：磁铁的磁极对磁畴的极性有 “牵引” 作用，N 极会牵引磁畴的 S 极朝向它，S 极会牵引磁畴的 N 极朝向它。最终摩擦离开的那一端，磁极与摩擦端的磁极相反，可以总结为 “摩擦离开端，磁极正相反”。
2. 不同磁极摩擦的影响
（1）提出问题：如果更换摩擦的磁极，用 S 极代替 N 极摩擦钢针，会改变磁化钢针的磁极吗？
（2）引导学生结合前面的牵引规律先猜想结果，再通过实验验证。
（3）总结规律：用不同磁极摩擦，确实会改变磁化钢针的磁极方向，同样遵循 “摩擦离开端与摩擦端异名” 的规律。
（4）统一结论：不管是改变摩擦方向，还是更换摩擦的磁极，最终的结果都符合同一规律 —— 摩擦离开端的极性，与摩擦端的磁极相反。
模块三：交流分享研究成果
1. 给出分享框架，引导学生从六个维度梳理探究过程：①探究的问题；②自己的猜想；③实验设计；④得到的实验数据；⑤得出的结论；⑥实验中遇到的困难和解决方法。
2. 组织小组内交流，再邀请小组代表在全班分享探究成果。 跟随教师引导思考猜想，观察实验视频，分析现象推导结论，理解磁畴原理；参与小组交流分享。 通过问题驱动、实验验证、原理解释的递进设计，落实完整探究过程；借助视频与模型化解抽象难点，培养控制变量思维与实证意识。
课堂练习 1. 基础填空：影响磁化钢针磁性强弱的常见因素、磁极变化的基本规律。
2. 问答巩固：生活中哪些做法会削弱磁铁的磁性？用磁铁 N 极从钢针尖向针尾摩擦，钢针尖是什么磁极？
3. 拓展思考：你还想研究哪些关于磁铁的问题？试着设计一个简单的探究方案。 完成基础练习，回答巩固问题，思考拓展方案。 夯实核心知识点，检验学习效果，延伸探究意识。
课堂小结 1. 梳理核心知识：回顾影响磁化钢针磁性强弱的因素，三种常见的消磁方法，以及磁极变化的统一规律。
2. 总结探究方法：本课我们经历了 “提出问题 — 猜想假设 — 实验验证 — 归纳结论” 的完整过程，这就是科学家探究未知的基本方法。
3. 升华引导：科学探究永无止境，磁铁还有很多秘密等着我们发现，希望大家保持好奇心，像科学家一样思考、一样动手探索。 跟随梳理知识体系，明确核心结论，建立科学探究意识。 构建知识网络，巩固学习成果，培养科学探究精神。
板书
课外拓展 /课外阅读内容 1. 知识阅读：查阅资料了解磁化与消磁在生活中的应用，如磁卡、硬盘、指南针的工作原理。
2. 实践拓展：回家用磁铁磁化钢针，分别尝试加热、敲击的方法消磁，验证课堂结论。
3. 生活观察：寻找家中用到磁铁的物品，思考它们的使用和保存注意事项。
特色资源分析和技术手段说明 1. 特色资源 AI 赋能课件：以科学探究情景为主线贯穿全课，贴合学生年龄特点；配备 5 段视频，包括 1 段数字人导入视频、4 段实验视频（摩擦次数影响、高温消磁、敲击消磁、环形磁铁消磁），直观呈现实验过程与现象；其余知识点均搭配高清 AI 静态插图，可视化呈现实验设计、磁畴原理、磁极规律等核心内容。
2. 课件特点：本课件为 AI 赋能静态课件，知识点依托视频与静态插图呈现，画面规整、逻辑清晰，适配四年级科学课堂节奏，有效降低磁畴等抽象概念的理解难度。
3. 技术手段：通过多媒体播放实验视频，直观呈现实验现象；依托 AI 静态插图拆解微观原理，契合中段学生认知特点；搭配分组动手实验，增强直观体验，提升课堂教学效率。
教学反思 1. 本课依托 AI 赋能课件开展教学，数字人导入有效激发了学生的探究兴趣，四段实验视频直观清晰，学生对磁性强弱变化规律和磁极变化规律的掌握较好，顺利达成课堂教学目标。
2. 学生课堂参与积极性高，对消磁实验兴趣浓厚，能结合生活经验理解实验原理，多数学生能准确运用 “摩擦离开端异名” 的规律判断磁极。
3. 存在不足：部分学生对磁畴的微观原理理解不够透彻；自主设计探究方案的环节，少数学生思路不够清晰；分组实验中操作规范性有待加强。
4. 改进方向：后续教学可借助实物模型进一步辅助理解磁畴原理；加强探究方案设计的分步引导，降低设计难度；增加实验操作的示范与巡视指导，提升实验规范性。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）

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