14.4 电磁铁及其应用 教学设计-2025-2026学年北师大版物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦电磁铁的构造、磁性强弱影响因素及应用，通过魔术（干簧管控制灯泡亮灭）导入，前承电流的磁场知识，后接电动机等电磁技术应用，构建电磁现象完整认知链。 资料亮点在于实验探究与任务驱动结合，用控制变量法、转换法探究磁性强弱影响因素，通过调研应用（如磁悬浮列车、电铃）并结合AI制作海报，融入科学探究与科学思维，搭配实验视频，提升学生探究能力与创新意识，助力教师高效教学。

北师大版初中物理九年级全一册电磁铁及其应用 教学设计 内容分析 本节课的核心内容是电磁铁及其应用,共分为两个课时。第1课时深入探讨电磁铁的基本结构和影响其磁性强弱的因素;第2课时重点介绍电磁铁在不同领域的应用。两个课时相互关联,第1课时为学生提供必要的理论基础,而第2课时则将理论知识与实际应用相结合,使学生能够全面理解电磁铁的工作原理及其重要性。 在本章的学习过程中,本节课与前后课节共同构建了对电磁现象的全面认识。第三节电流的磁场,阐述了电流具有磁效应,为学生理解电磁铁的工作机制奠定了基础;后两节课进一步探讨电磁技术的更广泛应用或相关技术的发展,如电动机、发电机等。 本节课旨在通过实验探究电磁铁磁性强弱的影响因素,培养学生的观察、分析和解决问题的能力;通过了解电磁铁的应用,增强学生对科技在实际生活中应用的认识,激发学生对科学技术的兴趣;鼓励学生思考电磁铁在不同场景下的创新应用,培养学生的创新意识和实践能力。 学习目标 1.通过探究实验了解电磁铁的构造及工作原理,知道电磁铁磁性的有无可由通断电来控制,能够准确描述电磁铁通电时产生磁性、断电时磁性消失。 2.通过控制变量法和转换法,探究影响电磁铁磁性强弱的因素,知道电磁铁的磁性强弱与电流的强弱及线圈的匝数多少有关,能够根据实验数据得出结论并解释现象。 3.通过电磁继电器演示实验,了解电磁继电器就是利用电磁铁控制工作电路的开关,能够解释电磁继电器在电路中的作用。 4.通过分析电磁铁在电铃、电磁阀、磁悬浮列车中的工作原理、体验电磁铁实现自动控制的方法,感悟这项技术在生活中的重要意义。 重难点 1.重点 通过实验探究影响电磁铁磁性强弱的因素,理解电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数等变量之间的关系。 2.难点 电磁铁在电铃、电磁阀、磁悬浮列车、电磁继电器中的应用。 教学过程 第1课时 电磁铁 【情境创设】 魔术引入:手中藏着磁铁,控制干簧管开关,使小灯泡亮、灭。 干簧管的磁簧片被磁化后,触点部位闭合,如图14-32所示。 图14-32 【教师过渡】 小灯泡是如何被控制亮和灭的,今天我们通过本节课来学习揭秘。 任务一 认识电磁铁 【教师活动】 展示干簧管中核心元件,类似电磁铁,通过分组实验,回答下列问题。 问题1:电磁铁是如何被控制磁性有无的? 问题2:电磁铁应该具有哪些结构呢? 问题3:电磁铁跟永磁体相比有哪些好处? 问题4:电磁铁磁场方向如何改变? 【师生活动】 活动1:按图14-33组装电磁铁的线圈,发现通电和断电可实现磁性有无的控制,通电时电磁铁有磁性,吸引回形针:断电时电磁铁没有磁性,不能吸引回形针。 图14-33 得出结论:电磁铁的磁性有无,通过电流的有无来控制。 活动2:如图14-34所示,通过控制铁芯的有无,判断有铁芯和无铁芯是否影响电磁铁的磁性强弱,发现插入铁芯,电磁铁磁性增强,观察电磁铁的结构。 图14-34 得出结论:电磁铁应该包含线圈和铁芯两部分。带铁芯的通电螺线管称为电磁铁。 活动3:电磁铁和永磁体吸引大头针的实验对比。 得出结论:电磁铁的磁性有无可以控制,通电有磁性、断电无磁性。永磁体的磁性有无无法控制。 活动4:如图14-35所示,改变电流方向,通过观察小磁针的指示方向,观察磁场方向发生变化。 得出结论:电磁铁的磁场方向与电流的方向有关,可以通过改变电流方向改变电磁铁的磁场方向。 图14-35 活动5:改变绕线方式,通过观察小磁针的指示方向,观察磁场方向发生变化。 得出结论:电磁铁的磁场方向与绕线方式有关,可以通过改变绕线方式改变电磁铁的磁场方向。 综合对比活动4和活动5,可知改变电流方向在实际操作中更加方便。 【教师过渡】 电磁铁的磁性强弱可以控制吗? 任务二 探究影响电磁铁磁性强弱的因素 【教师活动】 根据下列问题,思考设计实验方案。 问题1:电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关呢? 问题2:请你思考如何判断电磁铁磁性强弱? 问题3:请设计实验,完成猜想,并得出实验结论。 问题4:在这个实验中,用到了哪些实验方法? 问题5:钢、铝、铜、软铁等材料,哪些可以用来做电磁铁的铁芯? 【师生活动】 学生猜想: 电磁铁应用了电流的磁效应,故电磁铁的磁性强弱应该与电流大小有关;线圈是电磁铁的主要部件,故电磁铁的磁性强弱应该与线圈的匝数有关。 实验验证: 方案一:按图14-36连接电路,磁性越强吸引的大头针越多,可以用吸引大头针的数目来反映电磁铁磁性强弱;采用控制变量法探究磁性强弱的影响因素。 图14-36 表14-2 方案二:按图14-37连接电路,磁性强弱改变,电子秤或电子测力计示数会变化,可以用电子秤或电子测力计示数来反映电磁铁磁性强弱;采用控制变量法探究磁性强弱的影响因素。 图14-37 电子秤示数变化 表14-3 方案三:…… 讨论交流: 回答问题1、问题2:电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小有关;电流大小一定时,电磁铁的线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强;线圈匝数一定时,通过电磁铁线圈中的电流越大,电磁铁的磁性越强。 回答问题4:控制变量法、转换法。 回答问题5:电磁铁的铁芯应选择软磁材料,可以被磁化且磁性有无可控。 课堂小结 本节课通过魔术表演开启了电磁铁的探索之旅,在驱动问题的引导下,学生亲自动手绕制线圈、连接电路,通过实验观察和数据分析,逐步建构起对电磁铁核心特征的科学认知。本节课着重培养大家在真实情境中发现问题、设计实验的能力,学会运用控制变量法设计探究实验,深入探究电流大小、线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响规律。 板书设计 第四节 电磁铁及其应用 第1课时 电磁铁 第2课时 电磁铁的应用 任务 调研电磁铁在生活中的应用 【学生活动】 调研电磁铁在生活中的某一种应用,将原理绘制成海报,在课堂上分组展示。(可以使用人工智能) A:磁悬浮列车(图14-38) 图14-38 B:电铃(图14-39) 图14-39 C:电磁继电器(图14-40) 图14-40 电磁继电器及电磁继电器结构图 D:电磁起重机、电磁选矿机(图14-41) 图14-41 E:电磁锁,电磁阀门(图14-42) 图14-42 F:电磁控车门(图14-43) 图14-43 【评价量表】 表14-4 【归纳总结】 电磁铁在工业中的意义不仅体现在技术层面,还对经济、安全和环境等方面产生了积极影响。 课堂小结 本节课通过学生自主调研电磁铁应用的方式,用任务的方式驱动学生主动学习,通过AI的手段自主认识磁悬浮列车、电铃、电磁继电器、电磁起重机等电磁铁的应用,体会电磁铁的使用在工业中的作用和意义。 板书设计 第四节 电磁铁及其应用 第2课时 电磁铁的应用 作业设计 【基础性作业】 1.如图所示的是一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计中封入一段金属丝,金属丝下端所指示的温度为90 ,当温度达到90 时,自动报警器报警。下列说法中正确的是( ) (第1题图) A.灯亮时表示自动报警器报警 B.温度达到85 时,自动报警器中的灯亮同时铃响 C.自动报警器中水银温度计和电磁铁并联在电路中 D.自动报警器是利用电磁铁通电时有磁性,断电时磁性消失的特点工作的 2.如图所示,在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁体,闭合开关S,待条形磁体静止后,再将滑片P从a端向b端移动的过程中,会出现的现象是( ) (第2题图) A.电流表示数变大,灯L变亮,弹簧的长度变长 B.电流表示数变大,灯L变亮,弹簧的长度变短 C.电流表示数变小,灯L变暗,弹簧的长度变长 D.电流表示数变小,灯L变暗,弹簧的长度变短 3.在学习了电流能产生磁场的相关知识后,小红为了进一步探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,她选用了如图所示的器材。实验过程中,小红用绝缘细线将电磁铁M悬挂在铁架台上、并保持其与软铁块P的距离不变。 (第3题图) (1)以下是她的部分实验步骤,请你帮她补充完整: ①断开开关,按如图所示连接实验电路,将滑动变阻器的滑片置于最右端。用已调零的电子测力计测出软铁块P对电子测力计的压力并记录在表格中。 ②闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到适当位置,读出电流表的示数I、电子测力计的示数F,并将I、F的数据记录在表格中。 ③调节滑动变阻器的滑片到另一适当位置,读出电流表的示数I、电子测力计的示数F,并将I、F的数据记录在表格中。 ④仿照步骤③再进行一次实验。 ⑤利用公式 F= (用上述测量量的符号表示)计算出电子测力计示数的变化量 F,并将 F的值记录在表格中。根据 F的大小可以判断电磁铁的磁性强弱。 实验数据如表所示。 (2)由表中数据可以得到实验结论:对于同一电磁铁, 。 【拓展性作业】 4.查阅资料:电磁铁在生活中还有哪些应用。并说明工作原理。 【探究性作业】 5.探究:铁芯和线圈的其他参数是否影响电磁铁的磁性强弱,请你设计实验完成猜想。 【参考答案】 1.D 设计意图:本题旨在考查学生对温度自动报警器工作原理的理解与分析能力。通过呈现温度自动报警器的原理图,引导学生关注其中的关键元件及其作用。选项A、B、C分别涉及自动报警器报警时的现象、温度未达到报警温度时的状态以及电路连接方式,这些选项设置旨在检测学生是否准确把握自动报警器的工作机制。而选项D则直接指向自动报警器的核心原理——电磁铁通电时有磁性、断电时磁性消失的特点,通过这一选项,考查学生能否抓住自动报警器工作的本质。整体而言,本题意在培养学生的观察力、分析力以及对物理原理的深入理解。 2.B 设计意图:本题设计意在综合考查学生对电磁铁磁性强弱与电流大小关系的理解、对电路中电流变化规律的掌握以及对力与运动关系的分析能力。通过呈现电磁铁与条形磁体的相互作用场景,引导学生思考滑动变阻器滑片移动过程中电流、电磁铁磁性以及条形磁体受力的变化。选项A、B、C、D涉及电流表示数、灯L亮度以及弹簧长度的变化,这些选项设置旨在检测学生是否能全面、准确地分析电路中各物理量之间的关联。通过本题,学生需要将电磁学知识与力学知识相结合,培养综合运用物理知识解决问题的能力。 3.(1) (2)通过电磁铁线圈的电流越大,电磁铁的磁性越强 设计意图:本题主要考查学生对电磁铁磁性强弱与电流大小关系的探究能力以及实验设计与数据分析能力。通过提供的实验器材和部分实验步骤,引导学生自主完成实验设计,探究电磁铁磁性强弱与电流大小之间的关系。在实验步骤补充中,要求学生明确实验操作顺序、测量方法以及数据记录方式,旨在培养学生严谨的实验态度和规范的实验操作技能。在实验数据分析环节,通过计算电子测力计示数的变化量 F,引导学生根据 F的大小判断电磁铁磁性强弱,从而得出实验结论。本题意在培养学生的科学探究精神、实验设计能力以及数据分析能力,使学生在实验过程中加深对电磁铁磁性强弱与电流大小关系的理解。 4.提示:教师可引导学生从身边的物品入手,对课堂内容进行补充,如电磁锁、自动售货机出货口、潜艇压载铁等。 设计意图:本题强化物理观念中的能量观与相互作用观,培养科学思维中的模型建构(电磁铁工作模型)与科学推理能力,增强科学态度与社会责任,认识科技对人类生活的影响。通过开放性情境,引导学生从课本知识走向真实世界,体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程理念。 5.提示:线圈线径、绕制密度、层数等;铁芯材料(例如软铁、钢)、横截面积、长度等。 设计意图:本题以“电磁铁磁性强弱的影响因素”为背景,引导学生基于已学的电流磁效应、电磁铁构造等基础知识,进一步探究铁芯(如材料、横截面积、长度)和线圈(如线径、绕制密度、层数)等参数对磁性强弱的影响。通过明确自变量(如铁芯直径)、因变量(磁性强弱)和控制变量,设计对比实验;根据数据归纳结论,解释参数影响的物理机制。通过开放性问题(其他参数)激发创新思维,培养“提出猜想一验证一优化”的科学探究习惯,强化科学论证与协作交流能力。 阅读 133 电磁铁实验过程的视频 学科网(北京)股份有限公司 $