16.4电磁铁与自动控制 教学设计
一、教学内容分析
这是八年级第二学期的一节期末复习课,本章主要介绍了磁现象、电流的磁场、电磁铁及其应用、电动机、电磁感应及其应用。这些内容是学习信息传递常识和有关电能知识的重要基础。与传统教材相比,本章教材内容更加注重学生的亲自体验与感悟,更加注重知识的实际应用。本章内容大多与生产、生活实际紧密相关,电流的磁场、继电器、电动机、发电机等学习内容就在学生的身边。新课教学时要尽量引导学生动手动脑去学,去做,复习课仍然要贯彻这一指导思想,注重指导学生学习、应用自然现象之间是相互联系的科学思想,训练以实验为手段探索自然奥秘的科学方法。复习课也要突出探究,要有新意,让学生有新的收获。 二、教学目标
(1)了解磁场和磁感线的方向。 (2)认识电流的磁效应及其应用。
(3)认识电动机和发电机的结构和工作原理。
(4)培养学生以事实为依据进行归纳、概括、想象,继续培养学生的创新意识和探究意识,提高其学习物理知识的兴趣。 三、教学重点和难点
电流的磁场和电磁相互作用的应用,如:电磁继电器电路的设计、扬声器的工作原理的认识、电动机和发电机的工作原理的认识。 四、教学方法设计
这部分内容知识点繁多,联系密切,应用广泛。由于是期末复习课,在知识整理方面可以采用教师列出提纲或者表格后,指导学生事先完成的形式,课上重点放在电与磁知识的应用和对知识网络的不断完善方面。可以采用讨论、练习和实验相结合等手段,尽量通过新颖的问题来吸引学生探究,使他们在知识整合和能力训练两方面都得到再次提高。 五、教学仪器
电流表、电压表、电池、小磁针、导线、扬声器的实物和挂图、投影仪等。 六、教学过程 1. 设置情境,引发问题
播放一段磁悬浮列车的音像片段,并且启发学生:看了这段激动人心的磁悬浮列车的片段以后,你能提出一些跟电与磁的知识有关的问题吗?
学生开始讨论,由于问题紧紧抓住学生的好奇心理,且符合学生实际认知水平,气氛一下热烈起来。学生提出诸如以下的一些问题:
(1)磁悬浮列车上的磁铁磁性很强,是否是电磁铁,电流很大吗? (2)磁悬浮列车是用电动机来驱动的吗?
(3)磁悬浮列车上的电力是怎么供应的?上面有发电机吗? (4)磁悬浮列车上的话筒、电话、喇叭等和电磁有关的东西……
过渡:很好,同学们提出了许多很有价值的问题,下面让我们一起在复习这章知识的过程中一起来研究这些问题。 2. 问题研讨,设计创新
问题1:磁悬浮列车需要磁性很强的电磁铁,怎样才能获得磁性很强的电磁铁呢? 小明同学进行了如下的实验探究,让我们一起来交流评价一下他的做法: 过程 内容
猜想 A. 磁性与铁心的粗细有关;B. 磁性与电流的大小有关;C. 磁性与线圈的匝数有关。
制作 1cm的漆包线做成50匝的电磁铁,1.2m的漆包线做成80匝的电磁铁,并且用小刀到每根漆包线两端刮去漆皮。 设计
分别将两个电磁铁接在同一个电源上,观察线圈下吸引的图钉的个数。 记录 线圈的匝数(匝) 50 80
吸引图钉数(个) 5 9
结论 电流一定时,匝数越多,电磁铁磁性越强。 (1)你对小明同学的猜想A有何评价? (2)你觉得他们组设计的方案有问题吗? (3)你能帮助他们设计出合理的电路图吗?
(4)小明同学还应该研究“线圈 _________ 不变时,电磁铁的磁性与 _________ 有
关”的问题。
(5)在相互交流时,小明同学说他有重大发现:滑动变阻器也是电磁铁。他这样做有一定道理吗?你有办法验证小明同学的说法是否正确吗?请动手试试看。
学生热烈讨论甚至争论,分组把滑动变阻器接入电路,通电后,在变阻器的瓷筒里面放上小铁屑,发现铁屑也没有被线圈吸引,从而否定了小明同学的“发现”。
那为什么“通电线圈周围有磁场”这个规律在变阻器身上失灵呢?你能谈谈自己的看法吗?
针对这个问题,同学们发表了以下几种说法,你觉得有道理的是 ( ) A. 变阻器不是电磁铁,因为它内部不是铁芯而是瓷芯 B. 电流通过它只有热效应而没有磁效应
C. 用小磁针代替铁屑来探究是不现实的,因为变阻器线圈上方有根铁棒 D. 它采用双线绕法,相邻两匝电流方向相反,磁性正好抵消,所以它对外不显磁性 问题1不但复习了关于电磁铁的知识,而且结合具体问题回顾了探究的基本环节和方法,还对变阻器进行了适当的拓宽,扩大了同学的知识面。
问题2:在实际生活和生产中,电磁铁还有哪些其他应用呢?(电磁继电器、电铃、扬声器等)你能说说这三种器件的工作原理吗?请大家分组讨论。(每组只要准备一个器件就行了)
学生讨论,教师把三种器件的结构原理图投影出来,邀请三名学生代表上来,对照投影的图,分别讲解三种器件的工作原理和过程。教师和其他学生可以一起补充。
创新:根据刚才介绍的电磁继电器工作的原理,大家能设计一个电梯超重报警的电路图吗?
学生分小组进行讨论和设计。老师要求学生在此基础上画出简要的电路图,然后请2-3组学生代表带着他们的电路图上来,用实物投影仪展示出来,并介绍他们所设计的图纸上的报警器是怎样工作的。假如有不同的设计方法,应该积极评价,激励创新。
问题延伸:大家在大商场里还看到一种自动扶梯,可以做到无人时电梯停止运行,有人时自动启动,乘客多时电梯速度加快,乘客少时速度减慢。你能猜想一下可能应用了什么技术或者方法吗?
学生可能会有各种猜测,比如感应技术、根据人体温度来感应控制电路,利用压敏电阻来控制电路、甚至利用滑动变阻器来控制电路等,不必有统一标准的答案,这里重在对学生的参与意识和创新意识的培养。
问题2主要复习了电磁继电器这个有趣且实用的器件。这里重点不是让学生记住电磁继电器的结构作用,而是通过电磁继电器的应用,让学生自主学习,大胆想象与设计,激发学习的兴趣,锻炼想象能力和设计能力,并体验成功。
问题3:(投影出电动机和发电机的结构原理图)请大家判断一下,这分别是什么机器的原理图?说说你判断的依据。
追问:刚才有好几名同学差点把两个机器搞错了,说明两个机器既有差别,还有很多相似点。大家能总结一下这两个机器的共同点和不同点吗?
在师生经过共同总结补充,把两种机器的区别和联系用表格的形式归纳了出来。 实践:拿出一个电风扇,让一名同学用两只手分别捏住电源插头的两只脚,快速转动电风扇的叶片,让他体验有什么感觉。然后把电源插头的两只脚通过铜丝接到灵敏电流表上,快速转动电风扇的叶片,观察电流表的指针,问学生有什么发现,并且讨论一下其中的道理。 问题3主要用对比联想的方法复习了电动机和发电机这两个有趣且联系紧密的机器,以此达到全面复习电磁联系的目的。学生讨论、交流与补充的方法体现了学习的自主性和协作性,实践中通过亲身体验感受电磁之间的奇妙联系,大大激发了学生的好奇心。 3. 完善知识,反馈应用
教师把本章的知识结构用投影仪打出,把上面问题讨论过程中涉及的重点难点或者其他的收获和体会也补充到知识结构中去,使之更加完善和科学。在此基础上,进行下面两个开放性的问题的研究,要求学生能手、脑、口结合,既动脑,又动笔,既动手操作,又大胆交流,真正达到全面复习、锻炼能力、发展素质的教学目标和要求。
(1)好多玩具上用到电动机,并且安装电池时,对电池的正负极有严格的规定,不能倒装。现在小玲同学手头有一块遥控汽车专用电池,可是已经分不清电池的正负极了,你能利用讲台上的螺线管和小磁针,以及电阻来确定这节电池的正负极吗?你还能想到哪些方法也能确定电池的正负极呢?(器材不限)
(2)一个电磁学实验箱内有下列器材:马蹄形磁铁、滑动变阻器、磁针、灵敏电流表、开关、电池组、金属棒、铁架台各一个,导线若干、绝缘丝两根。请写出利用这些器材可做的三个电磁学实验的名称及相应器材,将结果填在表中。 实验名称(或者目的) 选用器材 4. 课外拓展
小丽回去做了一个实验:用细线将一个闭合的铝环悬挂起来,让条形磁铁靠近铝块,
结果发现铝环向右摆动。她百思不得其解,铝环本身没有磁性,怎么会产生作用力呢?请你课后通过询问老师或者查找资料,找出支持这个实验现象的理论依据。
沪粤版九年级下册第十六章16.4电磁铁与自动控制教案
