2.5《电磁铁的能量转化》（教学设计）-2025-2026学年科学五年级下册人教鄂教版

五年级下册科学第二单元《能量的转化》 第5课《电磁铁的能量转化》教学设计 一、设计依据 本教学设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》的核心理念，以“核心素养为导向，探究实践为载体”为原则，聚焦“科学观念、科学思维、探究实践、态度责任”四大核心素养的落地。教学以学生熟悉的校园广播音箱为切入点，引导学生经历“观察现象—制作探究—建构概念—拓展应用”的完整科学探究过程，将抽象的电磁铁性质与能量转化概念转化为可操作、可观察的实践活动，同时渗透“科学源于生活、服务生活”的理念，结合电磁铁在生活中的广泛应用，培养学生用科学知识解释生活现象、理解科技原理的能力，落实“物质科学”领域的教学要求。 二、教材分析 本课是人教鄂教版小学科学五年级下册第二单元《能量的转化》的第二课时，是本单元的重点内容，承接上一课《电灯的能量转化》对能量转化的初步建构，进一步探究“电能与磁能、声能等形式的转化”，是对能量转化概念的深化与拓展。教材以“音箱是怎样发出声音的？”为核心问题，通过“观察音箱内部结构—制作电磁铁—探究电磁铁的性质—了解电磁铁的应用—制作简易电铃”的探究主线，引导学生理解电磁铁的工作原理，认识到电能可以转化为磁能，再通过磁能与其他能量的相互作用，实现声能、机械能等形式的转化。教材设计从生活现象入手，层层递进，将抽象的电磁学知识转化为具象的制作与实验活动，同时融入电磁铁在现代科技中的应用，体现了科学与生活、科学与技术的融合，符合小学生从具象到抽象的认知发展规律。 三、学情分析 五年级学生已经通过上一课的学习，初步建立了“能量转化”的科学概念，知道电能可以转化为光能和热能。同时，他们对磁铁的基本性质（磁性、磁极、同极相斥异极相吸）有了初步的认识，也对音箱、电铃等生活中的电磁设备有一定的了解，但对“电磁铁的工作原理”“电能与磁能的转化”“电磁铁的性质”等科学原理缺乏系统认识，对“电磁铁与普通磁铁的区别”理解存在困难。此外，该阶段学生好奇心强，乐于动手制作和实验，具备初步的观察、记录和分析能力，但在实验操作的规范性、变量控制和实验现象的分析推理能力上仍需引导，需要借助具象的制作和实验活动，将抽象的电磁学知识转化为可观察的现象，帮助他们突破认知难点，建构完整的科学概念。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道电磁铁由线圈和铁芯组成，通电时产生磁性，断电时磁性消失，理解电磁铁的基本性质。 2. 了解电磁铁的磁极极性与电池方向、线圈缠绕方式有关，磁力大小与电池节数、线圈匝数有关，两个电磁铁之间也存在同极相斥、异极相吸的作用。 3. 理解电磁铁工作时的能量转化形式：电能转化为磁能，再通过磁能的作用转化为声能、机械能等其他形式的能量，认识到不同形式的能量可以相互转化。 4. 了解电磁铁在生活中的广泛应用，如音箱、电铃、电磁起重机、磁悬浮列车等，体会科学技术对生活的影响。 （二）科学思维目标 1. 能基于音箱发声的现象，提出关于电磁铁工作原理的合理猜想。 2. 能通过制作电磁铁、对比实验，分析电磁铁与普通磁铁的不同，推理得出电磁铁的性质，发展证据意识和逻辑推理能力。 3. 能运用“电磁铁的性质”和“能量转化”的科学概念，解释音箱、电铃等设备的工作原理，分析其能量转化过程，实现知识的迁移应用。 （三）探究实践目标 1. 能根据课本步骤，规范制作一个简易电磁铁，掌握电磁铁的制作方法和注意事项。 2. 能设计并实施对比实验，探究电磁铁的磁极极性、磁力大小的影响因素，以及电磁铁之间的相互作用，观察并记录实验现象，分析得出结论。 3. 能在小组合作中完成分工协作，包括制作电磁铁、实验操作、现象观察、记录分析、交流汇报，提升动手实践与合作探究能力。 4. 能利用身边的材料制作简易电铃，理解电铃的工作原理，提升动手制作和技术应用能力。 （四）态度责任目标 1. 对探究电磁铁的性质和能量转化产生浓厚兴趣，乐于主动探究生活中电磁设备的科学原理。 2. 认识到科学探究需要基于证据，培养尊重事实、严谨细致的科学态度，在实验中养成规范操作、安全用电的良好习惯。 3. 体会科学技术对人类生活的影响，感受科学家的探索精神，树立科技改变生活、科学服务社会的意识。 五、教学重难点 教学重点 通过制作和实验探究，理解电磁铁的基本性质，建构“电能转化为磁能，再转化为其他形式能量”的科学概念。 教学难点 1. 理解电磁铁的磁极极性和磁力大小的影响因素，以及电磁铁与普通磁铁的区别。 2. 将电磁铁的性质与生活中的电磁设备（如音箱、电铃）建立关联，用科学语言解释其工作原理和能量转化过程。 六、教学准备 教师准备 教学课件、拆开的音箱实物、电磁铁制作材料（电池盒、电池、铁钉、漆包线、砂纸、导线、开关）、普通磁铁、回形针、指南针、简易电铃制作材料、实验记录单、板书贴、电磁铁应用视频资料。 学生准备 每组一套电磁铁制作材料（电池盒、电池、铁钉、漆包线、砂纸、导线、开关）、普通磁铁、回形针、指南针、实验记录单、笔、简易电铃制作材料（纸板、铁钉、木块、导线、窄铁片、胶带）。 七、教学过程 （一）情境导入，聚焦音箱发声现象（5分钟） 师：同学们，上课！我们每天在学校都会听到广播里的声音，这些声音是从哪里发出来的？ 生：是教室里的音箱发出来的！ 师：没错，音箱是我们生活中常见的设备，大家有没有想过，音箱是怎样发出声音的？它里面藏着什么秘密呢？今天，老师带来了一个拆开的音箱，大家请看（出示拆开的音箱实物）。 师：大家观察一下，音箱里面有什么？ 生：有喇叭，喇叭里面有线圈！ 师：观察得非常仔细！课本里告诉我们，音箱是根据电磁铁的性质制成的。那什么是电磁铁？电磁铁又有什么性质？它是怎样让音箱发出声音的？今天，我们就一起来探究电磁铁的秘密，走进《电磁铁的能量转化》的科学课堂。（板书课题：电磁铁的能量转化） （二）制作电磁铁，初步认识电磁铁（12分钟） 师：电磁铁是音箱、电铃等器件的主要元件，一般由线圈和铁芯组成。要了解电磁铁的性质，我们首先要制作一个电磁铁。大家看课本第16页的制作步骤，老师给大家再演示一遍： 1. 用砂纸磨掉漆包线两端的漆，这样才能导电。 2. 将漆包线沿着同一个方向，紧密地缠绕在铁钉上，做成线圈。 3. 把线圈的两端分别连接到电池盒和开关上，这样电路就接通了。 师：制作完成后，我们可以用铁钉去吸引铁制品，检验它是否有磁性。大家制作的时候要注意：导线要朝同一个方向缠绕，不要来回绕；通电时间不要太长，以免电磁铁过热烫手；连接电路时，开关要先断开，连接好后再闭合。现在请大家以小组为单位，制作电磁铁，完成后可以先试试它能不能吸引回形针。 （学生分组制作电磁铁，教师巡视指导，重点关注学生的制作步骤是否规范，提醒学生注意安全用电，避免长时间通电） 师：时间到！哪个小组来分享一下你们制作的电磁铁？它能吸引回形针吗？ 生：我们小组的电磁铁通电后能吸引回形针，断电后就不能吸引了！ 师：太棒了！大家都成功制作出了电磁铁。那大家想一想，电磁铁通电和断电时，磁性有什么变化？ 生：通电的时候有磁性，断电的时候磁性就消失了！ 师：完全正确！这就是电磁铁最基本的性质：通电产生磁性，断电磁性消失。和我们之前学过的普通磁铁相比，这是一个很大的不同点，普通磁铁的磁性是一直存在的，而电磁铁的磁性是可以控制的。 （三）实验探究，深入研究电磁铁的性质（20分钟） 师：除了磁性可以控制，电磁铁还有哪些性质呢？接下来，我们通过三个对比实验，来探究电磁铁的更多秘密。 实验一：探究电磁铁的磁极极性 师：大家都知道普通磁铁有南极和北极，那电磁铁有没有磁极呢？我们可以用指南针来检验。请大家把制作好的电磁铁通电，用它的两端分别靠近指南针，看看会发生什么现象？同时，我们再改变电池的方向，也就是把电池正负极调换，再用电磁铁的两端靠近指南针，看看磁极有没有变化。大家可以把实验现象记录在记录单上。 （学生分组实验，教师巡视指导，引导学生观察电磁铁与指南针的相互作用，判断磁极极性） 师：哪个小组来分享你们的实验结果？ 生：我们发现电磁铁也有南极和北极，当我们改变电池的方向时，电磁铁的磁极也跟着改变了！ 师：观察得非常仔细！这说明电磁铁两端的极性和什么有关？ 生：和电池的方向有关！ 师：说得对！除了电池的方向，线圈的缠绕方式也会影响电磁铁的磁极极性，大家课后可以试试，改变线圈的缠绕方向，看看磁极会不会变化。 实验二：探究电磁铁的磁力大小 师：大家刚才用电磁铁吸引回形针，每个小组吸引的回形针数量一样多吗？ 生：不一样，有的小组吸引得多，有的吸引得少！ 师：这说明电磁铁的磁力大小不一样。那电磁铁的磁力大小和什么有关呢？大家可以猜想一下。 生：可能和电池的节数有关，电池越多，磁力越大？ 生：可能和线圈的匝数有关，线圈绕得越多，磁力越大？ 师：大家的猜想都很有道理！接下来，我们来设计对比实验，验证我们的猜想。首先探究磁力大小和电池节数的关系：保持线圈匝数不变，分别用1节电池和2节电池连接电磁铁，看看能吸引多少回形针；再探究磁力大小和线圈匝数的关系：保持电池节数不变，分别用匝数少的线圈和匝数多的线圈连接电磁铁，看看能吸引多少回形针。实验时要注意控制变量，每次只改变一个条件，其他条件保持不变。 （学生分组实验，教师巡视指导，引导学生进行变量控制，记录回形针的数量，分析磁力大小的影响因素） 师：哪个小组来分享你们的实验结果？ 生：我们小组发现，电池节数越多，电磁铁吸引的回形针越多，磁力越大；线圈匝数越多，吸引的回形针也越多，磁力越大！ 师：总结得非常完整！所以，电磁铁的磁力大小和电池的节数、线圈的匝数都有关系，电池节数越多、线圈匝数越多，电磁铁的磁力就越大。 实验三：探究两个电磁铁之间的相互作用 师：普通磁铁之间有同极相斥、异极相吸的作用，那两个电磁铁之间会不会也有这样的作用呢？我们来做个实验：把两个电磁铁都通电，先确定它们的磁极，然后让它们的相同磁极靠近，再让不同磁极靠近，看看会发生什么现象？ （学生分组实验，教师巡视指导，引导学生观察两个电磁铁之间的相互作用） 师：大家发现了什么？ 生：两个电磁铁的相同磁极靠近时会互相排斥，不同磁极靠近时会互相吸引，和普通磁铁一样！ 师：没错！两个电磁铁之间的相互作用也具有同名磁极相斥、异名磁极相吸的特点。 师：现在，我们把电磁铁和普通磁铁的不同点总结一下：普通磁铁的磁性一直存在，电磁铁通电有磁性、断电无磁性；普通磁铁的磁极极性固定不变，电磁铁的极性可以通过改变电池方向或线圈缠绕方式改变；普通磁铁的磁力大小固定，电磁铁的磁力大小可以通过改变电池节数或线圈匝数改变。这些不同点，让电磁铁在生活中有了更广泛的应用。 （四）分析应用，理解电磁铁的能量转化（8分钟） 师：我们已经了解了电磁铁的性质，现在回到一开始的问题：音箱是怎样发出声音的？它的能量转化过程是怎样的？请大家结合电磁铁的性质，想一想。 生：音箱里的电磁铁通电后产生磁性，断电后磁性消失，这样反复变化，就会带动喇叭振动，发出声音，电能先转化成磁能，再转化成声能！ 师：说得非常对！音箱工作时，电能转化为磁能，磁能的变化带动喇叭振动，产生声能，所以我们才能听到声音。那除了音箱，生活中还有哪些装置用到了电磁铁？它们的能量转化过程又是怎样的？ 生：电铃，电铃里的电磁铁通电产生磁性，吸引铁片，断电后磁性消失，铁片弹回，这样反复振动发出声音，电能转化为磁能，再转化为声能。 生：电磁起重机，通电后产生磁性，吸引铁制品，电能转化为磁能，再转化为机械能，吊起铁制品。 生：磁悬浮列车，利用电磁铁的磁极相互作用，让列车悬浮起来，电能转化为磁能，再转化为机械能，让列车前进。 师：大家说得非常多！这些装置都是利用电磁铁的性质工作的，它们的能量转化过程虽然不同，但都有一个共同的起点：电能转化为磁能，再通过磁能的作用，转化为声能、机械能等其他形式的能量，这就是电磁铁的能量转化。 （五）拓展制作，制作简易电铃（10分钟） 师：电铃也是利用电磁铁的性质工作的，我们也可以用身边的材料制作一个简易电铃。大家看课本第19页的制作步骤，老师给大家再演示一遍： 1. 把导线紧密地绕在铁钉上，制作电磁铁，导线要朝同一个方向缠绕。 2. 把铁钉固定在纸板的一端，把木块固定在纸板的另一端，铁钉要比木块低3mm左右。 3. 把窄铁片的一端固定在木块上，让窄铁片的另一端刚好能碰到铁钉的顶端。 4. 把窄铁片和线圈的一端与电池相连，组成电路。 5. 用线圈的另一端轻轻触碰窄铁片的上表面，电路接通，电磁铁产生磁性，吸引窄铁片，电路断开，磁性消失，窄铁片弹回，这样反复振动，就会发出嗡嗡的声音，简易电铃就做好了！ 师：大家制作的时候要注意：导线要紧密缠绕，铁钉和木块的高度差要合适，窄铁片要能自由振动。现在请大家以小组为单位，制作简易电铃，完成后可以试试它能不能发出声音。 （学生分组制作简易电铃，教师巡视指导，重点关注学生的制作步骤是否规范，提醒学生注意电路连接，避免长时间通电） 师：时间到！哪个小组来展示你们制作的简易电铃？ （邀请小组展示电铃，让电铃发出声音，其他学生观察） 师：大家的电铃都成功响起来了！谁来说说，电铃工作时，发生了怎样的能量转化？ 生：电能转化为磁能，磁能吸引铁片振动，转化为机械能，铁片振动发出声音，又转化为声能！ 师：总结得非常完整！电铃的工作过程，就是电能转化为磁能，再转化为机械能和声能的过程，这就是电磁铁能量转化的典型应用。 （六）全课小结，梳理收获（5分钟） 师：今天这节课，我们一起探究了电磁铁的性质和能量转化，还制作了电磁铁和简易电铃。谁来说说，你有哪些收获？ 生：我知道了电磁铁由线圈和铁芯组成，通电有磁性，断电无磁性。 生：我知道了电磁铁的磁极极性和电池方向、线圈缠绕方式有关，磁力大小和电池节数、线圈匝数有关。 生：我知道了电磁铁之间有同极相斥、异极相吸的作用，和普通磁铁一样，但电磁铁的磁性、磁极、磁力都可以控制。 生：我知道了电磁铁工作时，电能转化为磁能，再转化为声能、机械能等其他形式的能量，比如音箱、电铃、电磁起重机都是这样的。 生：我学会了制作电磁铁和简易电铃，知道了科学知识可以用来制作生活中的物品。 师：大家的收获都很丰富！从制作电磁铁，到探究它的性质，再到了解它的应用和能量转化，我们完整地经历了一次科学探究的过程。电磁铁的发明，让电能和磁能可以相互转化，也让很多电器设备得以实现，改变了我们的生活。希望大家以后能带着科学的眼光，去发现生活中更多电磁铁的应用，探究更多电磁学的奥秘。 八、板书设计 电磁铁的能量转化 1. 电磁铁的组成：线圈 + 铁芯 2. 电磁铁的性质： 磁性：通电有，断电无（可控制） 磁极极性：与电池方向、线圈缠绕方式有关（可改变） 磁力大小：与电池节数、线圈匝数有关（可调节） 相互作用：同名磁极相斥，异名磁极相吸 3. 能量转化：电能 → 磁能 → 声能（音箱、电铃）/ 机械能（电磁起重机、磁悬浮列车） 4. 应用：音箱、电铃、电磁起重机、磁悬浮列车等 5. 制作实践：简易电磁铁、简易电铃 九、教学反思 本节课以学生熟悉的音箱为切入点，通过“制作电磁铁—探究性质—分析应用—拓展制作”的探究主线，落实了科学核心素养的培养目标。教学中，通过三个对比实验让学生直观探究电磁铁的性质，有效突破了教学难点；小组合作制作电磁铁和简易电铃的活动，充分调动了学生的参与积极性，培养了学生的动手实践能力和合作探究能力。同时，教学过程中融入电磁铁在生活中的广泛应用，引导学生理解能量转化的过程，体会科学技术对生活的影响，体现了科学与生活、科学与技术的融合。 但教学中也存在一些不足：部分学生对电磁铁的磁极极性和磁力大小的影响因素理解仍不够深入，后续可以增加更多的对比实验，帮助学生进一步验证；在简易电铃的制作环节，个别小组的电铃没有成功发声，主要是因为铁钉和木块的高度差不合适，后续教学中可以加强对制作细节的指导，提前演示关键步骤；对于电磁铁的能量转化过程，部分学生还不能清晰地表述，后续可以增加更多生活中的实例，帮助学生深化理解。此外，课堂中对学生的生成性问题回应不够充分，后续教学中应更加关注学生的疑问，鼓励学生大胆提问，培养学生的质疑精神和创新思维。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $