1.3 电磁铁的应用（教学设计）-【上好课】八年级科学下册同步高效课堂（浙教版）

1.3 电磁铁的应用（教学设计） 年级 八年级 授课时间 课题 1.3 电磁铁的应用 教学 目标 科学观念：了解电磁铁的工作原理和基本构造； 科学思维：知道电磁铁在生活中的常见应用及其优点； 态度责任：感受科学知识与生活的紧密联系，增强学生将科学知识应用于实际的意识。 教学 重难点 重点：电磁铁的工作原理和基本构造 难点：电磁铁在生活中的应用实例及优点 学情 分析 本节内容选自浙教版八下第一章第三节。学生在学习 “电磁继电器” 之前，已经走过了一段充实的科学求知之旅。他们熟稔电路的基本架构、电流的磁效应原理，也和电磁铁打过交道，知晓其磁性受电流、匝数影响，这些知识储备如同拼图碎片，为解锁电磁继电器知识埋下伏笔，只是当下还未拼成完整画面，对电磁继电器融入自动化场景的运作尚觉陌生。 正值青春期的他们，思维好似灵动的飞鸟，观察力与动手实操的意愿与日俱增，小组协作时也能碰撞出思维火花。面对新奇的科技应用实例，眼睛里满是好奇与渴望，电磁继电器所蕴含的自动控制 “魔法”，无疑精准戳中了他们的兴趣点，能成为驱动学习的强劲引擎。 可学习电磁继电器并非坦途。其工作原理涉及控制、工作双电路协同，逻辑关系错综复杂，学生很容易在理解衔铁如何随电磁铁磁性有无而动作时陷入迷障，脑海勾勒不出精准的工作流程。设计电路时，不仅要融合电磁继电器，还得兼顾实用性、安全性等要素，过往相对简单的电路搭建经验远远不够。而且，学生把已有知识迁移到新问题情境的能力还在成长中，碰到实际应用案例，难以快速反应、灵活变通，这都亟待教师运用多元教学法，带他们跨越难关。 教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 在工厂里，我们常常看到工人师傅利用按钮来控制机器，难道强大的电流就在按钮下面流过？ 不，用手直接控制强大的电流或操作高压电路是很危险的，工人师傅按下的只是继电器的开关，而电源的接通和断开是由继电器控制的。 那么，什么是继电器？它是怎样工作的？ 介绍工人师傅利用按钮来控制机器提问：什么是继电器？它是怎样工作的？引出电磁继电器的教学主题。 新 知 讲 授 一、电磁继电器 1、电磁继电器 （1）定义：电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。 （2）作用：用低电压和弱电流电路的通断，来控制高电压和强电流电路的通断。 （3）结构：电磁继电器主要由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等构成。 2、电磁继电器的工作机制 （1）电路组成：由低压控制电路和高压工作电路两部分构成 （2）工作原理： 当低压电源的开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁 A产生磁性，吸引衔铁 B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。当低压电源的开关断开时，电磁铁失去了磁性，衔铁 B 在弹簧 C 的作用下被拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。 实践活动： 1．观察电磁继电器。对照电磁继电器的说明书，认识电磁继电器上接线柱的位置，并思考说明书上写着的电流和电压表示什么意思。 2．把电磁继电器上的线圈接到电源上，组成控制电路。观察通电和断 电时电磁继电器的动作情况。注意观察通电时哪两个触点相连，断电时哪两个触点相连。 3．利用另外一个电源和小灯泡组成的工作电路，通过电磁继电器来控制小灯泡的亮与灭。 4．水位自动报警器是利用电磁继电器工作的装置，请按以下要求连接如图所示的水位自动报警器电路：当水位在安全位置以下时，绿灯亮；水位到达安全位置上限时，红灯亮。 思考与讨论：如图所示为电铃的工作原理图，B为衔铁，B与弹性片A相连，请根据电磁铁的工作原理，分析电铃是如何发出铃声的。 接通电源后电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，但同时弹性片与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性后弹性片又和螺钉接触而通电，如此往复。 二、磁悬浮列车 1、原理：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 2、优势：阻力小，速度快 轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道间摩擦。 三、信息的磁记录 1、磁记录产品 磁记录是信息存储技术发展的一个里程碑，也是目前信息记录的重要方式之一。 2、硬盘 硬盘是信息磁记录的重要器件，它广泛应用于计算机、移动电话、影像播放器、游戏机、掌上电脑、数码摄像机等数码产品中。 （1）结构：磁记录盘片、读写磁头以及其他配件 （2）磁记录过程 需要读取磁盘信息时，只要使记录的磁信息通过磁头转变成电信号，再将电信号转变成声音、图像、数字等信息，就可再现被记录的信息。 3、磁卡 银行等机构发行的磁卡，其背面的磁条里记录着持卡人的账号等信息。使用磁卡时，磁条中的信息经由机器读出，也可在磁卡上写入新的信息。 4、录音机和录像机 录音机和录像机的磁头也是由电磁铁制成的。录音机和录像机将需要记录的声音和图像转变成电信号，通过磁头记录在磁带上。 5、电磁铁的其他应用 科学阅读：电话 电话的主要组成部分是话筒和听筒，它们之间用一对电话线相连。人们对着话筒说话时，话筒会把声音信号转化成强弱变化的电流，电流沿着导线流入对方的听筒，听筒又把变化的电流转化成声音，如图所示。 话筒是怎样把声音信号转化成强弱变化的电流的呢？以前使用的电话话筒里都有一个装有碳粒的金属盒，盒盖上有振动膜。当人们对着话筒说话时，振动膜忽紧忽松地压迫碳粒，使盒内碳粒电阻发生变化，流过碳粒的电流就相应地发生变化，形成随声音变化的电流信号。 早先的电话听筒里都有一个电磁铁，当传入听筒的电流流过电磁铁的线圈时，电磁铁能够吸引前面放着的一块薄铁片。由于电流是变化的，电磁铁对薄铁片的吸引力也随之发生变化，从而使薄铁片振动起来，发出声音，这样就可以听到对方的讲话了。现在已发明了许多其他种类的听筒。 教师结合实物和多媒体课件，详细讲解电磁继电器的结构，包括电磁铁、衔铁、弹簧、触点（动触点和静触点）等部分，并通过动画演示各部分的连接关系和动作过程。 组织学生小组讨论：电磁继电器的结构与我们之前学过的什么装置类似？引导学生将电磁继电器与电磁铁进行类比，加深对其结构的理解。 学生分组实验：让学生按照教师演示的电路连接方式，亲自动手操作电磁继电器，观察并记录实验现象，进一步理解电磁继电器的工作原理。 各小组选派代表汇报实验结果和对电磁继电器工作原理的理解，教师进行点评和总结，强调电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，其控制电路的通断决定了电磁铁磁性的有无，进而控制衔铁的动作，实现对工作电路的控制。 组织学生开展 “电磁继电器应用创意大赛”：将学生分成若干小组，每个小组选择一个生活场景（如家庭、学校、医院等），设计一个利用电磁继电器实现自动控制的方案。要求学生画出电路原理图，并说明其工作原理和优点。 各小组展示设计方案，其他小组进行评价和提问，教师进行点评和总结，评选出最佳创意小组，给予表扬和奖励。 课 堂 练 习 【典例1】（2024八下·武义期末）小敏制作了一个简易喇叭（原理如图）．接通交流信号源后，电流的方向不断改变，导致线圈的磁极不断变化，通过吸引或排斥磁铁，带动纸盆振动．为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度，下列方法不可行的是（　　） A．改变磁铁的磁极 B．改变电流的大小 C．改变磁铁磁性强弱 D．改变线圈的匝数 【答案】A 【解析】 A、改变磁铁的磁极只能改变磁铁的受力方向，不能改变线圈对磁铁的吸引和排斥力大小，因此不能改变纸盆振动幅度，调节喇叭响度，故A符合题意； B、改变电流的大小能够改变线圈的磁性强弱进而改变线圈对磁铁的吸引和排斥力大小，因此能够改变纸盆振动幅度，从而调节喇叭响度，故B不符合题意； C、改变磁铁磁性强弱能够改变线圈对磁铁的吸引和排斥力大小，从而改变纸盆振动幅度，调节喇叭响度，故C不符合题意； D、改变线圈的匝数能够改变线圈的磁性强弱，进而改变线圈对磁铁的吸引和排斥力大小，因此能够改变纸盆振动幅度，从而调节喇叭响度故，D不符合题意。 【典例2】（2024八下·浦江期末）电磁铁被广泛应用于生产、生活中．下列产品中没有用到电磁铁的是（　　） A．磁悬浮列车 B．电话机 C．指南针 D．电磁起重机 【答案】C 【解析】 A.磁悬浮列车的车厢底部和铁轨上都有电磁铁，利用磁极之间的相互作用使列车悬浮在空中，故A不合题意； B.电话机内的听筒，当电流经过听筒线圈时，线圈变成电磁铁，与永磁体之间相互作用将电流转化为声音，故B不合题意； C.指南针没有利用电磁铁，而是利用所有磁体指南北的性质，故C符合题意； D.电磁起重机的主要结构为电磁铁，实现铁和钢的分拣，故D不合题意。 【典例3】（2024八下·鄞州期末）小宁家所在的住宅区每栋单元的楼梯口都安装了防盗门，其门锁原理图如图所示，图中只画出了其中一家住户的控制开关S，该门锁的工作过程是：楼上的人闭合控制开关S，门锁上的电磁铁通电后吸引卡入右侧门扣中的衔铁，门可打开。关于该门锁，下列说法中正确的是（　　） A．该门锁利用了电磁感应的原理来工作的 B．该单元的各住户控制门锁的开关是串联的 C．闭合开关S后，电磁铁的右端为N极 D．当控制电流减小时，需要将电磁铁靠近衔铁才能继续工作 【答案】D 【解析】 A、该门锁利用了电生磁的原理来工作的正确，当电流通过螺线管时，螺线管有磁性，故A错误。 B、该单元的各住户控制门锁的开关是并联的，互不影响，故B错误。 C、根据安培定则，闭合开关S后，电磁铁的右端为S极，故C错误。 D、当控制电流减小时，电磁铁的磁性减弱，对衔铁的磁力减弱，需要将电磁铁靠近衔铁才能继续工作，故D正确。 【典例4】（2024八下·临平期末）如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（　　） A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响 B．绿灯亮、红灯亮，电铃响 C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响 D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响 【答案】D 【解析】根据图片可知，当水位达到警戒线时，A、B通过水接通，此时电流通过电磁铁，电磁铁产生磁场将衔铁K向左吸，从而与触点C接触，与触点D分开。此时红灯和电铃都被接通，而绿灯断开，那么绿灯不亮，而红灯亮，电铃响。 课 堂 小 结 一、电磁继电器 1、电磁继电器 （1）定义：电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。 （2）作用：用低电压和弱电流电路的通断，来控制高电压和强电流电路的通断。 （3）结构：电磁继电器主要由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等构成。 2、电磁继电器的工作机制 （1）电路组成：由低压控制电路和高压工作电路两部分构成 （2）工作原理： 当低压电源的开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁 A产生磁性，吸引衔铁 B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。当低压电源的开关断开时，电磁铁失去了磁性，衔铁 B 在弹簧 C 的作用下被拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。 二、磁悬浮列车 1、原理：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 2、优势：阻力小，速度快 三、信息的磁记录 1、磁记录产品 2、硬盘 （1）结构：磁记录盘片、读写磁头以及其他配件 （2）磁记录过程 需要读取磁盘信息时，只要使记录的磁信息通过磁头转变成电信号，再将电信号转变成声音、图像、数字等信息，就可再现被记录的信息。 3、磁卡 银行等机构发行的磁卡，其背面的磁条里记录着持卡人的账号等信息。使用磁卡时，磁条中的信息经由机器读出，也可在磁卡上写入新的信息。 4、录音机和录像机 录音机和录像机的磁头也是由电磁铁制成的。录音机和录像机将需要记录的声音和图像转变成电信号，通过磁头记录在磁带上。 5、电磁铁的其他应用 板 书 设 计 作 业 设 计 反 思 评 价 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$