16.3 电磁铁（表格式教学设计）物理新教材沪粤版九年级下册

该初中物理教学设计聚焦电磁铁的组成、特性、磁性强弱影响因素及应用，通过电磁起重机视频导入，承接通电螺线管知识，以“磁性可控”为核心搭建学习支架，为后续电磁继电器等内容奠定基础。 以实验驱动为特色，通过自制电磁铁和探究实验培养科学探究能力，运用控制变量法和转换法深化科学思维，结合磁浮列车等实例渗透科学态度与责任，助力学生理解应用，提升教师教学效率。

16.3 电磁铁（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 课题 16.3 电磁铁 教学 目标 物理观念 1．掌握核心定义：电磁铁是带有铁芯的螺线管，由线圈和铁芯两部分组成； 2．明确核心特性：通电有磁性、断电无磁性，磁性强弱与电流大小、线圈匝数有关，极性由电流方向决定； 3．建立关联认知：铁芯能显著增强螺线管磁性，竹筷等非磁性材料无此效果； 4．知晓应用原理：磁浮列车、电磁起重机等设备均利用电磁铁“磁性可控”的特点工作。 科学思维 1．运用转换法：以“吸引大头针的数目”量化反映电磁铁磁性强弱； 2．运用控制变量法：探究磁性强弱时，控制匝数不变研究电流影响，控制电流不变研究匝数影响； 3．归纳推理：从实验数据中总结“电流越大、匝数越多，磁性越强”的规律； 4．因果分析：针对“铁芯有无”“电流变化”等变量，分析其与磁性强弱的因果关系，避免混淆无关变量。 科学探究 1．完成两大核心任务：①制作简易电磁铁，感知“通电有磁、断电无磁”及铁芯的作用；②设计实验探究电流大小、线圈匝数对磁性强弱的影响； 2．规范操作：绕制螺线管（剥去漆皮、绕向均匀）、连接电路（避免短路）、记录实验数据； 3．问题解决：分析“吸引大头针数量不稳定”“磁性无明显变化”等异常现象的原因（如接触不良、电流未改变）。 科学态度 与责任 1．培养动手能力：通过自制电磁铁，感受“理论到实践”的转化，增强实践自信； 2．强化安全意识：实验中规范使用低压电源，绕线时避免漆皮划伤手，养成安全操作习惯； 3．感知科技价值：结合磁浮列车等大国重器，认识电磁铁在工业、交通中的核心作用，树立用物理知识解释科技的意识； 4．秉持严谨态度：实验中如实记录数据，不篡改“吸引大头针数目”，培养实事求是的科研精神。 教材 分析 1．地位作用：本节是沪粤版九年级下册第十六章的核心应用课，承接上节“通电螺线管的磁场”，通过加入铁芯实现“磁性增强与可控”，为后续“电磁继电器”“电动机”的学习奠定实践基础，是“电生磁”从理论到应用的关键衔接； 2．内容结构：按“感知→探究→应用”逻辑展开，先通过制作电磁铁明确其组成与特性，再探究磁性强弱的影响因素，最后结合磁浮列车等实例拓展应用，符合“具象操作→规律总结→实际应用”的认知规律； 3．编写特点：以学生动手实验为核心，配套详细的器材清单和实验步骤，融入视频资源和生活实例，降低抽象度，同时通过“STSE拓展”链接计算机磁盘等现代科技，兼顾基础性与时代性。 学情分析 1．已有基础：①知识储备：上节掌握通电螺线管的磁场特点及右手螺旋定则，知晓“电流能产生磁场”；②能力基础：具备基本电路搭建和实验记录能力，但对“控制变量法”的精准应用仍需强化； 2．认知难点：①原理理解：难以解释“铁芯为何能增强磁性”（磁化后磁场叠加）；②实验操作：探究匝数影响时，易忽略“串联电路保证电流相同”的关键；③规律应用：无法将“磁性强弱规律”与实际设备（如电磁起重机）的工作原理结合； 3．学习特点：对“自制实验”“科技视频”兴趣浓厚，适合通过“动手制作→问题驱动→数据归纳”的方式突破难点，避免纯理论讲解。 教学重点 1．核心组成与特性：电磁铁“线圈+铁芯”的组成，“通电有磁、断电无磁”的特点； 2．实验探究：①自制简易电磁铁的规范操作；②电流大小、线圈匝数对磁性强弱的影响规律； 3．方法掌握：转换法（大头针数目反映磁性）和控制变量法在实验中的具体应用； 4．应用关联：结合实例说明电磁铁“磁性可控”的优势。 教学难点 1．原理阐释：铁芯增强电磁铁磁性的本质（铁芯被磁化，产生与线圈磁场同向的磁场，叠加后磁性增强）； 2．实验控制：探究匝数影响时，通过“串联电路”精准控制电流相同； 3．因果分析：区分“电流大小、匝数、铁芯”三个变量与磁性强弱的对应关系，避免“多变量同时改变”的错误； 4．应用迁移：将“磁性强弱规律”迁移到电磁起重机等设备的工作原理分析中。 教师活动 学生活动 导入新课 【教师活动】1．科技情境冲击：播放电磁起重机工作视频——巨大的电磁铁通电后吸起成吨钢材，移动到目标位置后断电，钢材精准落下，提问：“这个‘钢铁抓手’为什么能‘吸放自如’？它的磁性是怎么来的？又能怎么控制？” 2．生活关联：展示电铃、电磁锁图片，补充：“小到电铃发声，大到磁浮列车悬浮，都离不开今天的主角——电磁铁”； 3．引出课题：“今天我们先自己动手做一个电磁铁，再探究它的磁性秘密”（板书课题：16.3 电磁铁）。 【教师总结】电磁铁的核心优势是“磁性可控”，这一特性让它成为现代科技的核心部件，本节课将从制作到探究，全面揭开它的面纱。 1．观看电磁起重机视频，被“吸起成吨钢材”的场景震撼，讨论：“通电有磁吸钢材，断电无磁放钢材”，初步感知电磁铁“通断可控”的特点； 2．结合电铃、电磁锁的生活经验，思考“它们的工作是否也依赖通电生磁、断电消磁”，激发探究兴趣； 3．记录课题，明确本节课核心任务：制作电磁铁、探究磁性规律。 学习新课【模块一：认识电磁铁——从制作到特性感知】 环节1：电磁铁的组成探秘 【问题情境】“上节课我们学过通电螺线管有磁场，但磁性较弱，如何让它的磁性增强到能吸引大头针？需要添加什么部件？” 【教师活动】1．实物展示：拆开实验室电磁铁，露出线圈和铁芯，讲解：“这就是电磁铁的核心——线圈（螺线管）+铁芯，没有铁芯的螺线管磁性弱，加入铁芯后磁性会显著增强”； 2．提出猜想：“如果把铁芯换成竹筷，磁性还会增强吗？” 【教师总结】电磁铁的本质是“带有铁芯的螺线管”，铁芯是增强磁性的关键，非磁性材料无法替代。 环节2：自制简易电磁铁并探究特性 【问题情境】“如何制作简易电磁铁？它是否真的具有‘通电有磁、断电无磁’的特点？铁芯和竹筷的效果有何不同？” 【教师活动】1．器材分发：每组漆包线、大铁钉（铁芯）、竹筷、塑料管、胶带、大头针、低压直流电源、开关、导线； 2．操作指导：①绕制螺线管：示范“在塑料管上均匀绕线，固定两端并剥去漆皮”，强调“漆皮不剥会导致电路不通”；②组装：将铁钉/竹筷插入螺线管，按“电源→开关→螺线管”连接电路； 3．明确实验步骤：①插入铁钉，断开开关，观察是否吸引大头针；②闭合开关，记录吸引大头针数目；③断开开关，观察大头针是否脱落；④换竹筷插入，重复①-③； 4．巡视纠错：纠正“绕线松散”“漆皮剥除不彻底”“电源正负极接反（不影响通断，仅影响极性）”等问题； 5．安全提醒：“绕线时手指远离针尖，电路闭合时间不宜过长，避免电源发热”。 【教师总结】1．电磁铁特性：通电有磁性、断电无磁性； 2．铁芯作用：插入铁钉（磁性材料）后磁性显著增强，竹筷（非磁性材料）无此效果； 3．制作关键：绕线规范、漆皮剥除、电路通路。 1．环节1学习：观察拆开的电磁铁，明确“线圈+铁芯”的组成，记录教师提出的“竹筷替代”猜想，准备通过实验验证。 2．环节2实验：①按指导绕制螺线管，确保两端漆皮剥除干净，用胶带固定；②插入铁钉连接电路，断开开关时发现不吸引大头针；③闭合开关，观察到吸引大量大头针，记录数目（如“15枚”）；④断开开关，大头针全部脱落，确认“断电无磁”；⑤换竹筷重复，闭合开关仅吸引1-2枚大头针（螺线管本身磁性），效果远差于铁钉；⑥小组讨论：“为什么铁芯效果好？”（初步感知铁芯被磁化增强磁场），记录实验结论和制作关键。 学习新课【模块二：探究电磁铁磁性的强弱——变量与规律】 环节1：提出猜想与实验方法确定 【问题情境】“生活中电磁起重机的磁性比我们自制的强得多，电磁铁磁性强弱可能与什么因素有关？如何通过实验验证？” 【教师活动】1．引导猜想：结合自制实验中“调整电源电压吸引数目变化”的体验，提出猜想1：与电流大小有关；结合“绕线多少可能影响磁性”，提出猜想2：与线圈匝数有关； 2．方法讲解：“探究多个因素时需用控制变量法——研究电流影响时控制匝数不变，研究匝数影响时控制电流不变”，展示图(a)（单螺线管+滑动变阻器，变电流）和图(b)（不同匝数螺线管串联，保电流）； 3．工具介绍：滑动变阻器的作用是改变电路电流，电流表用于监测电流大小。 【教师总结】探究磁性强弱的核心方法是控制变量法，用“吸引大头针数目”反映磁性强弱（转换法）。 环节2：分组实验探究影响因素 【问题情境】“如何通过控制变量法，分别验证电流大小、线圈匝数对磁性强弱的影响？” 【教师活动】1．分组任务：第一组探究“电流大小的影响”，第二组探究“线圈匝数的影响”； 2．器材分发：第一组（固定匝数螺线管、滑动变阻器、电流表、电源、开关、大头针），第二组（匝数不同的两个螺线管、电流表、电源、开关、大头针）； 3．实验指导：①第一组步骤：按图(a)连接，调节滑片使电流为0.5A，记录吸引数目；再调至1.0A，记录数目；②第二组步骤：按图(b)将两螺线管串联，闭合开关（电流相同），分别记录两者吸引数目； 4．数据记录：提供统一表格，引导记录“匝数、电流、吸引数目”； 5．巡视重点：第一组“是否通过滑片改变电流”，第二组“是否串联（确保电流相同）”，纠正“并联电路研究匝数”的错误。 【教师总结】外形相同的电磁铁，匝数一定时，电流越大，磁性越强；电流一定时，线圈匝数越多，磁性越强。 1．环节1学习：结合自制实验体验，认同“电流大小、线圈匝数”的猜想，理解控制变量法的必要性——“如果同时改变电流和匝数，就不知道哪个因素影响磁性”，记录实验方法和工具作用。 2．环节2实验：①第一组（电流影响）：连接电路后，电流0.5A时吸引8枚大头针，1.0A时吸引18枚，明确“电流越大，磁性越强”；②第二组（匝数影响）：将50匝和100匝螺线管串联，电流均为0.5A，50匝吸引7枚，100匝吸引16枚，得出“匝数越多，磁性越强”；③两组交换数据，验证结论一致性；④记录实验表格，标注“控制变量”的关键操作（如“串联保证电流相同”）；⑤小组讨论：“如果电流和匝数都增大，磁性会怎样？”（磁性更强，体现叠加效果）。 学习新课【模块三：电磁铁的应用——从生活到科技】 环节1：核心优势与应用分析 【问题情境】“电磁铁相比永磁体，最大的优势是什么？这些优势让它在哪些领域发挥作用？” 【教师活动】1．优势总结：①通断可控（永磁体磁性无法关闭）；②强弱可调（永磁体磁性固定）；③极性可改（改变电流方向）； 2．应用讲解：①磁浮列车：轨道和列车底部的电磁铁相互排斥，使列车悬浮（减少阻力）；②电磁起重机：通电吸起钢材，断电释放，实现高效装卸；③电铃：播放工作动画，讲解“通电吸衔铁→铃锤敲铃→衔铁脱离→断电失磁→弹簧复位”的循环过程； 3．STSE拓展：介绍计算机磁盘——磁头电流产生的磁场磁化磁盘材料，实现信息存储，体现电磁铁在信息领域的应用。 【教师总结】电磁铁“可控”的特性使其应用远超永磁体，从工业生产到日常通讯，再到信息存储，都离不开它的身影。 环节2：例题巩固应用 【例题1】如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动过程中，会出现的现象是（ ） A．电流表示数变小，弹簧长度变短 B．电流表示数变小，弹簧长度变长 C．电流表示数变大，弹簧长度变长 D．电流表示数变大，弹簧长度变短 【教师活动】1．引导分析：①先判断电磁铁极性（右手螺旋定则，电流从左端流入，上端为N极）；②条形磁铁下端为N极，与电磁铁上端同名排斥；③滑片P从a到b，滑动变阻器阻值变小，电流变大，电磁铁磁性增强；④排斥力变大，弹簧被拉长的长度变短。2．公布答案：D 【例题2】将开关S接到a后，电磁铁左端为____极，小磁针静止时A端是____极；将开关S由a拨到b，调节滑动变阻器使电流表示数不变，则电磁铁的磁性____（选填“增强”“不变”或“减弱”）。 【教师活动】1．引导分析：①开关接a，电流方向确定，右手握螺线管，左端为S极；②小磁针A端靠近电磁铁S极，异名相吸，A端为N极；③开关拨到b，线圈匝数减少，电流不变，磁性减弱。2．公布答案：S；N；减弱 1．环节1学习：记录电磁铁的三大优势，结合磁浮列车视频理解“悬浮减阻”的原理，观看电铃动画时，同步在草稿纸上画出“通电→吸衔铁→敲铃”的流程，明确电磁铁在循环中的核心作用；了解磁盘存储原理，拓宽对电磁铁应用的认知。 2．环节2例题：①独立完成例题1：先判断极性和电流变化，再分析排斥力与弹簧长度的关系，得出答案后与同桌核对，纠正“极性判断错误”“忽略电流与磁性的关联”等问题；②独立完成例题2：按“判电流→定极性→析匝数影响”的步骤解题，记录“匝数减少，电流不变，磁性减弱”的规律，强化对影响因素的应用。 板 书 设 计 16.3 电磁铁 一、什么是电磁铁 1．组成：线圈 + 铁芯（磁性材料） 2．特性：通电有磁，断电无磁（核心优势） 3．关键：铁芯增强磁性，竹筷等无效 二、磁性强弱的影响因素（控制变量法） 1．电流大小：匝数一定，电流越大，磁性越强 2．线圈匝数：电流一定，匝数越多，磁性越强 3．转换法：吸引大头针数目 → 磁性强弱 三、电磁铁的应用 1．工业：电磁起重机（吸放钢材） 2．交通：磁浮列车（排斥悬浮） 3．日常：电铃（循环敲铃） 4．信息：计算机磁盘（存储信息） 课 堂 小 结 作业布置 1．完成课件中4道习题，核对答案并订正，重点分析“滑片移动对电流和磁性的影响”类题目； 2．实践作业：①任务1：改进自制电磁铁，通过“增加匝数”“提高电流”（更换大电源）等方法，使吸引大头针数量翻倍，记录改进措施和效果；②任务2：观察家中1种含电磁铁的设备（如电磁锁、电铃），拍摄照片并分析其“通电有磁、断电无磁”的应用原理； 3．拓展作业：查阅磁浮列车资料，总结“电磁铁相互排斥实现悬浮”的核心原理，下次课分享。 【设计意图】1．基础巩固：强化磁性强弱规律的应用，纠正常见错误； 2．实践延伸：通过改进实验和生活观察，深化“特性→应用”的关联； 3．拓展认知：结合科技前沿，提升对电磁铁应用价值的认识。 教学反思 1．成功之处：①情境导入震撼有效，电磁起重机视频激发95%以上学生的兴趣，快速聚焦“磁性可控”核心；②实验设计贴合学生水平，从“自制”到“探究”层层递进，学生通过动手操作自主得出结论，转换法和控制变量法的掌握率达80%；③应用分析结合生活和科技，兼顾实用性与时代性，学生对电磁铁的价值认知更深刻。 2．存在不足：①部分学生实验操作不规范，如绕制螺线管时漆皮剥除不彻底导致电路不通，探究匝数影响时误将螺线管并联；②铁芯增强磁性的原理讲解不足，约40%学生仅知现象，不知“磁化叠加”的本质；③例题分析中，部分学生对“滑动变阻器与电流、磁性的连锁反应”理解较慢。 3．改进方向：①优化实验准备：提前制作“绕线示范视频”，标注漆皮剥除位置，为探究匝数组提供已串联好的螺线管，减少操作错误；②深化原理讲解：用动画演示“铁芯被磁化后产生同向磁场，与线圈磁场叠加增强”的过程；③强化例题逻辑：下次课增加“电流→磁性→力的作用”的连锁分析专项练习，用流程图梳理关系。 学科网（北京）股份有限公司2/2 学科网（北京）股份有限公司 $