14.4 电磁铁及其应用 教学设计 2026-2027学年物理北师大版九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦电磁铁及其应用核心知识，涵盖电磁铁（定义、原理、磁性强弱影响因素）、电磁继电器（构造、原理、应用）、电磁阀（构造、原理、应用）。通过电磁起重机情境导入，衔接通电螺线管旧知，搭建从理论到应用的学习支架。 此资料以核心素养为导向，通过完整探究实验（控制变量法、转换法）培养科学探究能力，结合防汛报警器、公交车门控制等实例渗透科学思维，情境教学法与演示法助力抽象概念理解，提升学生实践与创新能力，帮助教师高效落实“从物理走向社会”理念。

14.4 电磁铁及其应用 教案 课题 14.4 电磁铁及其应用 课型 新授课 课时 1课时（45分钟） 教材版本 北师大版（2024）九年级全一册 教学方法 实验探究法、演示法、讲授法、讨论法、归纳法、情境教学法 教学用具 电源、导线、开关、滑动变阻器、电流表、匝数不同的电磁铁（两个）、铁钉、电磁继电器模型、电磁阀模型、多媒体课件 教材分析：本节是第十四章"电与磁"的第四节，是在学生学习了电流的磁场和右手螺旋定则的基础上，进一步学习电磁铁这一重要应用。本节内容包括三个核心知识点：电磁铁（定义、原理、特点、磁性强弱影响因素探究实验）、电磁继电器（构造、工作原理、作用、应用——防汛报警器）、电磁阀（构造、工作原理、应用——公共汽车门控制）。本节体现了"从物理走向社会"的课程理念，电磁铁、电磁继电器和电磁阀在生产生活中广泛应用，具有重要的实用价值。本节还介绍了磁悬浮列车等前沿科技，拓展学生视野。 学情分析：学生已经学习了电流的磁场、通电螺线管和右手螺旋定则，掌握了螺线管磁性强弱与电流大小和匝数有关的基础知识，具备控制变量法和转换法的实验思维。学生对电磁铁有感性认识（电磁起重机、磁悬浮列车），但对电磁继电器和电磁阀的工作原理理解有困难，需要通过动画演示和实物模拟来帮助理解。学生已掌握电路连接的基本技能，能独立完成探究实验的电路连接和数据处理。 一、核心素养目标 物理观念 理解电磁铁的定义——在螺线管中插入铁芯构成的磁体，知道电磁铁的工作原理是电流的磁效应。 掌握电磁铁磁性强弱与电流大小和线圈匝数的关系，能说出电磁铁的优点（磁性有无、强弱、磁极都可控制）。 理解电磁继电器的构造和工作原理，知道电磁继电器是利用低电压弱电流控制高电压强电流的装置。 了解电磁阀的构造和工作原理，知道电磁阀在公共汽车门等自动控制中的应用。 科学思维 通过猜想电磁铁磁性强弱的影响因素，培养提出科学假设、设计实验方案的能力。 运用控制变量法和转换法，分析电磁铁磁性强弱与电流大小和匝数的关系，培养科学推理和归纳能力。 通过电磁继电器工作过程的分析，理解"低电压控制高电压"的间接控制思想，培养逻辑分析和模型建构能力。 科学探究 经历"提出问题—猜想假设—设计实验—进行实验—分析论证—得出结论"的完整探究过程，探究电磁铁磁性强弱的影响因素。 在实验过程中运用控制变量法（串联保证电流相等）和转换法（吸引铁钉数量反映磁性强弱），培养严谨的实验操作能力。 通过观察电磁继电器和电磁阀的模型或动画，经历"观察现象—分析原理—理解应用"的学习过程。 科学态度与责任 通过电磁铁在电磁起重机等实际应用中的学习，体会物理知识对社会发展的推动作用，增强"从物理走向社会"的意识。 通过了解磁悬浮列车等前沿科技，培养对科学技术的兴趣和热爱，树立科技报国的志向。 在小组合作探究实验中，培养实事求是、严谨认真的科学态度和团队协作精神。 二、教学重难点 教学重点：电磁铁的工作原理和优点；探究电磁铁磁性强弱与电流大小和线圈匝数关系的实验；电磁继电器的构造和工作原理。 教学难点：探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验设计（控制变量法的运用）；电磁继电器工作过程的分析（低压控制电路与高压工作电路的区分）；电磁阀工作过程的理解。 三、教学过程 （一）情境导入——电磁起重机（3分钟） 【教师活动】同学们，在废钢铁回收部门和炼钢车间，工人师傅们需要搬运成吨的钢铁废料。大家想一想，这些笨重的钢铁应该怎么搬运呢？是用吊车吗？但吊车需要捆绑，每次都要费时费力。有没有一种更高效的方法？让我们一起来看图片。 电磁起重机搬运废钢铁 【教师活动】大家看到了什么？这个巨大的"盘子"一通电，就能轻松吸起成吨的钢铁，移动到另一个位置后切断电流，钢铁就自动掉下来了。这种装置叫做电磁起重机。它的核心部件是什么？就是今天我们要学习的——电磁铁。 【学生活动】学生观看电磁起重机的图片，被电磁起重机巨大的吸力所震撼。有学生小声议论：“这是什么原理？为什么通电就能吸铁？” 产生强烈的好奇心和探究欲望。 【教师活动】电磁铁到底是怎么工作的？它为什么有这么大的"力气"？它的磁性强弱又是由什么因素决定的呢？带着这些问题，让我们进入今天的学习——第十四章第四节：电磁铁及其应用。 【知识点】电磁起重机的核心部件是电磁铁。电磁铁通电后产生强大磁性，能吸起大量钢铁；切断电流后磁性消失，钢铁自动落下。 【设计意图】通过电磁起重机搬运废钢铁的情境导入，以震撼的视觉画面激发学生的好奇心和求知欲，引导学生在真实情境中发现问题、提出问题，自然过渡到电磁铁的学习。 【过渡语】电磁起重机如此神奇，它的核心部件——电磁铁究竟是什么？它是如何工作的呢？让我们从最基本的定义开始认识电磁铁。 （二）知识点一：电磁铁（15分钟） 1. 电磁铁的定义、原理和特点 【教师活动】请同学们回忆一下，上节课我们学习了通电螺线管。通电螺线管相当于一个条形磁体，它周围有磁场。但是普通的通电螺线管磁性不够强，有什么办法可以增强它的磁性呢？ 【学生活动】学生回忆上节课知识，回答：可以在螺线管中插入铁芯。因为铁芯被磁化后，两个磁场叠加，磁性会大大增强。 【教师活动】非常好！在一个螺线管内部插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性。这种磁体，我们就把它叫做电磁铁。电磁铁的定义是：把导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，通电后具有较强磁性的磁体。 【知识点】电磁铁的定义：把导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时具有较强磁性的磁体。电磁铁由螺线管和铁芯两部分组成。 【教师活动】电磁铁的工作原理是什么？同学们想一想，没有电流时，电磁铁有磁性吗？有电流时呢？ 【学生活动】学生回答：没有电流时，电磁铁没有磁性；有电流通过时，螺线管产生磁场，铁芯被磁化，电磁铁就有了磁性。所以电磁铁的工作原理是电流的磁效应。 【教师活动】说得很对！电磁铁的工作原理就是电流的磁效应——通电导线周围产生磁场。那么电磁铁的特点是什么呢？ 【学生活动】学生总结：通电时有磁性，断电时失去磁性。磁性可以"有"和"无"地控制。 【知识点】电磁铁的三大核心要素：定义——螺线管+铁芯=电磁铁；原理——电流的磁效应（通电导线周围产生磁场）；特点——通电有磁性，断电失去磁性（磁性有无可控制）。 2. 电磁起重机的工作原理 【教师活动】回到我们刚才看到的电磁起重机，它的工作过程是怎样的呢？请大家结合电磁铁的特点来分析。 【学生活动】学生分析：电磁起重机的主要部件是电磁铁。电磁铁安装在吊车上，通电后电磁铁产生强大磁性，吸起大量钢铁；吊车移动到另一个位置后，切断电流，电磁铁磁性消失，钢铁被放下。 【教师活动】分析得很到位！电磁起重机正是利用了电磁铁"通电有磁性、断电失去磁性"的特点，实现了对钢铁的方便搬运。相比传统的捆绑吊运，电磁起重机的操作更加方便省力，大大提高了工作效率。 【理解要点】电磁起重机的工作循环：通电→电磁铁有磁性→吸起钢铁→移动到位→断电→磁性消失→钢铁落下。整个过程不需要人工捆绑和释放，完全通过电路的通断来控制。 3. 铁芯的作用——为什么用铁芯？ 【教师活动】为什么要在螺线管中插入铁芯呢？仅仅用螺线管不行吗？铁芯到底起到了什么作用？ 【学生活动】学生思考并讨论：螺线管通电后本身就有磁性，但比较弱。插入铁芯后，铁芯被磁化，铁芯的磁场和螺线管的磁场相互叠加，所以磁性大大增强。 【教师活动】非常好！螺线管通电后具有磁性，这时内部的铁芯被磁化，两个磁场叠加，使磁性比原来螺线管的磁性强得多。所以铁芯的作用就是增强磁性。那么，为什么选择铁做铁芯，而不是其他材料呢？ 【学生活动】学生思考后回答：因为电磁铁在实际应用中，需要能够方便地"得失"磁性。铁是软磁材料，容易磁化也容易退磁，正好符合通电有磁性、断电失去磁性的要求。如果用钢，磁化后不容易退磁，断电后还有磁性，就不符合电磁铁"得失磁性自由"的要求了。 【教师活动】分析得太精彩了！铁是软磁材料，容易被磁化，也容易退磁，这是电磁铁选择铁芯的关键原因。如果用钢或硬磁材料，断电后铁芯仍然保留磁性，电磁铁就不能"自如地"得失磁性了。 【知识点】铁芯的作用：铁芯被磁化后，其磁场与螺线管的磁场叠加，使电磁铁磁性大大增强。选择铁做铁芯的原因：铁是软磁材料，容易磁化也容易退磁，符合电磁铁"得失磁性自由"的要求。 【易错提示】注意区分：电磁铁的铁芯必须是软磁材料（铁），不能是硬磁材料（钢）。如果用钢做铁芯，断电后钢芯仍有剩磁，电磁铁将失去"断电失去磁性"的特点。 4. 猜想——电磁铁磁性强弱与哪些因素有关？ 【教师活动】同学们，电磁铁有磁性，但磁性强弱是不同的。有些电磁铁能吸起很重的钢铁，有些只能吸起几根铁钉。那么，电磁铁磁性的强弱到底与哪些因素有关呢？请大家根据事实来猜想。 【教师活动】请大家看两个事实：事实一——电磁铁只有在线圈中通有电流时才有磁性。由此，你能猜想出什么？ 【学生活动】学生回答：电磁铁的磁性强弱可能与电流的大小有关。电流越大，磁性可能越强。 【教师活动】很好！事实二——构成电磁铁的主要部件是线圈。线圈有什么特征呢？线圈的匝数可能不同。由此，你又能猜想出什么？ 【学生活动】学生回答：电磁铁的磁性强弱可能与线圈的匝数有关。匝数越多，磁性可能越强。 【教师活动】非常好！我们通过事实分析，提出了两个合理的猜想：猜想一——电磁铁磁性强弱可能与电流大小有关；猜想二——电磁铁磁性强弱可能与线圈匝数有关。那么，这些猜想是否正确呢？需要通过实验来验证。 【知识点】猜想一：电磁铁磁性强弱可能与电流的大小有关。猜想二：电磁铁磁性强弱可能与线圈的匝数有关。 【过渡语】有了猜想，下一步就是设计实验来验证。那么，我们应该怎么设计实验呢？需要哪些实验器材？实验方法又是什么？ 5. 探究电磁铁磁性强弱的影响因素——实验设计 【教师活动】首先，我们来看实验器材。请同学们看大屏幕，我们需要哪些器材？ 探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验器材和电路图 【学生活动】学生观察实验器材：匝数不同的两个电磁铁、电源、开关、导线、滑动变阻器、电流表、铁钉。 【教师活动】实验器材中，滑动变阻器的作用是什么？电流表的作用是什么？铁钉的作用又是什么？ 【学生活动】学生回答：滑动变阻器用来改变电路中的电流大小；电流表用来测量电流的大小；铁钉被电磁铁吸引，通过吸引铁钉的多少来判断磁性的强弱。 【教师活动】非常好！这里有一个重要的实验方法——用什么来判断电磁铁磁性的强弱呢？ 【学生活动】学生回答：通过电磁铁吸引铁钉的多少来判断磁性强弱。吸引铁钉越多，说明磁性越强；吸引铁钉越少，说明磁性越弱。这种把不易观察的量转化为容易观察的量的方法，叫做转换法。 【教师活动】说得很好！转换法是我们物理实验中常用的方法。此外，我们还要运用控制变量法。请同学们想一想：如果要探究电流大小对磁性强弱的影响，应该控制什么变量不变？ 【学生活动】学生回答：要控制线圈匝数不变，只改变电流大小。 【教师活动】如果要探究线圈匝数对磁性强弱的影响呢？ 【学生活动】学生回答：要控制电流大小不变，只改变线圈匝数。 【教师活动】还有一个关键问题：如何让匝数不同的两个电磁铁通过的电流相等呢？ 【学生活动】学生回答：将它们串联起来。串联电路中电流处处相等。 【教师活动】非常好！串联电路电流处处相等，这正是控制变量法的巧妙之处。 【知识点】实验方法：控制变量法——探究电流大小影响时，保持匝数不变，改变电流；探究匝数影响时，保持电流不变（串联保证电流相等），改变匝数。转换法——通过吸引铁钉的多少来反映磁性的强弱。 【实验注意】实验注意事项：（1）连接电路时开关必须断开；（2）滑动变阻器应调到最大阻值再闭合开关；（3）每次实验后断开开关，防止线圈过热；（4）铁钉应放在电磁铁下方同一位置，保证实验条件一致。 6. 探究1——电流大小对电磁铁磁性强弱的影响 【教师活动】现在我们来探究第一个猜想。实验设计：选择同一个电磁铁（匝数不变），通过移动滑动变阻器的滑片来改变电路中的电流大小，观察电磁铁吸引铁钉的多少。 探究电流大小对电磁铁磁性强弱影响的实验 【教师活动】请同学们注意观察实验现象：当滑动变阻器滑片移动，电流增大时，电磁铁吸引的铁钉数量有什么变化？当电流减小时呢？ 【学生活动】学生观察实验现象：当电流增大时，电磁铁吸引的铁钉数量增多；当电流减小时，吸引的铁钉数量减少。 【教师活动】实验现象说明什么？由此我们可以得出什么结论？ 【学生活动】学生归纳：在匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。 【知识点】探究1结论：当线圈匝数一定时，通入电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。 【过渡语】我们已经验证了电流大小对磁性强弱的影响。接下来，让我们来探究线圈匝数的影响。 7. 探究2——线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响 【教师活动】实验设计：将两个匝数不同的电磁铁串联在电路中（保证电流相等），观察它们各自吸引铁钉的多少。 探究线圈匝数对电磁铁磁性强弱影响的实验 【教师活动】注意：两个电磁铁串联，通过它们的电流相等。那么，哪个电磁铁吸引的铁钉更多？ 【学生活动】学生观察实验现象：匝数多的电磁铁吸引的铁钉数量更多，匝数少的电磁铁吸引的铁钉数量更少。 【教师活动】这说明什么？ 【学生活动】学生归纳：在电流一定时，外形相同的电磁铁，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 【知识点】探究2结论：当电流一定时，外形相同的电磁铁，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 【判断技巧】影响电磁铁磁性强弱的因素口诀："电流大，匝数多，电磁铁磁性没得说。"记住：电流和匝数都与磁性强弱成正比关系。两个因素同时增大，磁性更强。 8. 电磁铁的优点和应用 【教师活动】通过实验探究，我们知道了电磁铁磁性强弱的影响因素。现在请大家总结一下，电磁铁有哪些优点？ 【学生活动】学生讨论后总结：电磁铁有三个优点——第一，磁性有无可以通过通断电来控制；第二，磁性强弱可以通过改变电流大小来控制；第三，磁极可以通过改变电流方向来控制。 【教师活动】总结得非常全面！电磁铁的这三个优点，使它比永磁体具有更大的灵活性和可控性。正因为这些优点，电磁铁在生产生活中有着广泛的应用。请大家看大屏幕。 全自动洗衣机的进水、排水阀门 卫生间感应式冲水器阀门 电动机中的电磁铁 发电机中的电磁铁 【教师活动】电磁铁的应用非常广泛：全自动洗衣机中的进水阀门和排水阀门，就是利用电磁铁来控制水流的通断；卫生间里感应式冲水器的阀门，也是利用电磁铁来实现自动冲水；此外，电动机和发电机中也大量使用了电磁铁。 【学生活动】学生感叹电磁铁应用之广泛，感受到物理知识在实际生活中的重要作用。 【知识点】电磁铁的三大优点：磁性有无可控（通断电）；磁性强弱可控（改变电流大小）；磁极方向可控（改变电流方向）。电磁铁应用：洗衣机阀门、感应冲水器、电动机、发电机等。 【知识拓展】电磁铁与永磁体的区别：永磁体是天然或人造的永久磁体，磁性不能随意控制；电磁铁是通电才能产生磁性的磁体，磁性可以灵活控制。电磁铁的可控性使它在自动控制领域有着不可替代的作用。 课中练习1 【过渡语】通过以上学习，我们掌握了电磁铁的定义、工作原理、磁性强弱的影响因素以及优点和应用。下面让我们通过一道练习来检验一下学习效果。 【教师活动】请看题目：如图所示，下列做法中电磁铁不能吸引更多大头针的是（ D ） 电磁铁吸引大头针的电路图 A. 只提高电源电压 B. 只将滑片P向左移动 C. 只增加螺线管线圈的匝数 D. 只将铁芯换成同规格的铜芯 【学生活动】学生仔细审题，分析每个选项。A选项：提高电源电压，电流增大，磁性增强，能吸引更多大头针。B选项：滑片P向左移动，滑动变阻器接入电阻减小，电流增大，磁性增强，能吸引更多大头针。C选项：增加线圈匝数，在电流不变的情况下，磁性增强，能吸引更多大头针。D选项：将铁芯换成铜芯，铜不能被磁化，铁芯的磁场消失，磁性大大减弱，不能吸引更多大头针。 【教师活动】请一位同学说说你的答案和理由。 【学生活动】学生回答：选D。A选项提高电源电压使电流增大，磁性增强；B选项滑片左移使电阻减小，电流增大，磁性增强；C选项增加匝数，磁性增强；D选项将铁芯换成铜芯，铜是抗磁性材料，不能被磁化，电磁铁失去了铁芯的磁场叠加，磁性大大减弱，不能吸引更多大头针。所以选D。 【教师活动】分析得非常到位！这道题的关键在于理解铁芯的作用。铁芯（铁）是软磁材料，能被磁化，与螺线管磁场叠加使磁性增强。铜不能被磁化，换成铜芯后电磁铁磁性大大减弱。这道题同时考察了增大电磁铁磁性的方法：增大电流（A、B）、增加匝数（C），以及铁芯材料的正确选择。 【设计意图】通过选择题考察学生对电磁铁磁性强弱影响因素的全面理解，特别是对"铁芯必须用铁（软磁材料）"这一关键知识点的掌握，同时辨析增大电流的两种方法（提高电压和减小电阻）。 【过渡语】电磁铁虽然好用，可以产生强大的磁性。但在实际工业应用中，有些设备的工作电流非常大，可达几十安甚至几百安，工人直接手动操作这样的强电流电路是非常危险的。那么，有没有一种装置能让我们用低压弱电流来间接控制高压强电流呢？ （三）知识点二：电磁继电器（12分钟） 1. 电磁继电器的构造 【教师活动】在工厂里，驱动大型用电设备的电流有时可达几十安或几百安，工人直接手动控制强电流电路或高电压电路是很危险的。那么应该利用什么装置来间接控制呢？答案就是——电磁继电器。 电磁继电器的构造示意图 【教师活动】请同学们仔细观察电磁继电器的构造图。电磁继电器由哪些部分组成？ 【学生活动】学生观察后回答：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。 【教师活动】很好！电磁继电器的核心部件是电磁铁，除此之外还有衔铁（一块可以活动的铁片）、弹簧（用来复位）和触点（相当于开关的接触点）。 【知识点】电磁继电器的构造：由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。电磁铁是核心部件，衔铁被电磁铁吸引或释放，弹簧使衔铁复位，触点接通或断开工作电路。 2. 电磁继电器的原理和实质 【教师活动】电磁继电器的工作原理是什么？大家结合电磁铁的特点来思考。 【学生活动】学生回答：利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的通断。 【教师活动】回答正确！电磁继电器的实质又是什么呢？ 【学生活动】学生回答：电磁继电器的实质是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 【知识点】电磁继电器的原理：利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的通断。实质：利用电磁铁控制工作电路的一种开关。 【重点强调】电磁继电器的核心思想是"间接控制"——用低压弱电流电路（控制电路）来安全地控制高压强电流电路（工作电路）。操作者只需在低压端操作，不会直接接触高压电路，从而保证了人身安全。 3. 电磁继电器的工作原理详解 【教师活动】让我们通过电路图来详细分析电磁继电器的工作过程。请大家看大屏幕上的电路图。 电磁继电器工作原理——低压控制电路与高压工作电路 【教师活动】从图中可以看到，电磁继电器控制着两个电路。一个是低压控制电路，由接线柱D、E、低压电源和电磁铁线圈组成。另一个是高压工作电路，由接线柱B、C、高压电源和用电设备（如电动机）组成。 【教师活动】当低压控制电路的开关闭合时，D、E两端加上较低的电压，较小的电流通过电磁铁线圈，电磁铁产生磁性，把衔铁吸下。衔铁被吸下后，B、C两个接线柱所连的触点接通，高压工作电路就通了，较大的电流通过B、C带动机器工作。 【学生活动】学生跟随教师的讲解，在电路图中用手指追踪电流路径：低压控制电路（D→E→电磁铁线圈→D）和高压工作电路（B→C→用电设备→B），理解两个电路之间的关系。 【教师活动】当低压控制电路的开关断开时，电磁铁线圈中没有电流，磁性消失，衔铁在弹簧的作用下被拉回原位，B、C触点断开，高压工作电路断开，机器停止工作。 【知识点】电磁继电器工作过程：低压控制电路通电→电磁铁有磁性→吸下衔铁→B、C触点接通→高压工作电路通电→机器工作。低压控制电路断电→电磁铁无磁性→弹簧拉回衔铁→B、C触点断开→高压工作电路断开→机器停止。 4. 电磁继电器的作用 【教师活动】通过前面的分析，大家能总结出电磁继电器有哪些作用吗？ 电磁继电器的作用示意图 【学生活动】学生讨论后总结：（1）用弱电流、低电压控制强电流、高电压的工作电路，实现安全操作；（2）可以实现遥控和生产自动化。 【教师活动】很好！电磁继电器不仅保障了操作人员的安全，还能实现远距离控制和自动化生产，在工业控制中有着极其重要的地位。 【知识点】电磁继电器两大作用：（1）用弱电流、低电压控制强电流、高电压的工作电路，保障人身安全；（2）可以实现遥控和生产自动化，提高生产效率。 【过渡语】电磁继电器的作用如此重要，那么它在实际生活中有什么具体的应用呢？让我们来看一个典型的应用实例——防汛报警器。 5. 电磁继电器的应用——防汛报警器 【教师活动】在防汛工作中，我们经常需要监测水位，当水位到达警戒线时发出警报。电磁继电器可以很好地实现这个功能。 防汛报警器模拟装置 【教师活动】这是一个利用电磁继电器模拟防汛报警器的装置。请同学们观察它的结构和工作原理。 【教师活动】当水位未到达警戒水位时，水位开关处于什么状态？ 水位未到达警戒水位时——水位开关断开 【学生活动】学生观察：水位未到达警戒水位时，水位开关处于断开状态，电磁铁线圈中没有电流，电磁铁无磁性，衔铁不被吸下，报警电路断开，报警器不工作。 【教师活动】当水位到达警戒水位时呢？ 水位到达警戒水位时——水位开关闭合 【学生活动】学生观察：水位到达警戒水位时，水位开关闭合，电磁铁线圈中有电流通过，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下，接通报警电路，报警器发出警报。 【教师活动】我们来看这个防汛报警器的结构标注。 防汛报警器结构标注（电磁铁、弹簧片、螺钉、衔铁） 【教师活动】防汛报警器中的核心部件有：1.电磁铁——通电后产生磁性，吸下衔铁；2.弹簧片——使衔铁复位；3.螺钉——作为触点；4.衔铁——被电磁铁吸引或释放。 【学生活动】学生对照结构图，逐一认识各部件及其功能，理解防汛报警器的完整工作过程。 【知识点】防汛报警器工作原理：水位未到警戒线→水位开关断开→电磁铁无磁性→报警电路断开→不报警。水位到警戒线→水位开关闭合→电磁铁有磁性→吸下衔铁→报警电路接通→报警。 【实验注意】防汛报警器模拟实验中，水位开关是模拟实际水位传感器的关键部件。注意理解：水位开关在控制电路中，它的通断决定了电磁铁是否工作；报警器在工作电路中，由电磁铁控制其通断。 课中练习2 【过渡语】通过防汛报警器的学习，我们深入理解了电磁继电器的工作原理。下面让我们通过一道练习题来巩固所学知识。 【教师活动】请看题目：如图所示，是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是（ D ） A. 开关S闭合前，电磁铁也有磁性 B. 电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关 C. 电磁铁工作时，上端为S极 D. 当有人闯入保密室时，b灯亮 【学生活动】学生仔细审题，分析每个选项。A选项：开关S闭合前，控制电路断开，电磁铁线圈无电流，没有磁性，错误。B选项：电磁铁磁性强弱与电流大小和线圈匝数都有关，不只与电流大小有关，错误。C选项：需要根据右手螺旋定则判断电磁铁的磁极，错误。D选项：当有人闯入时S闭合，电磁铁通电产生磁性，吸下衔铁，b灯所在电路接通，b灯亮，正确。 【教师活动】请一位同学分析这道题。 【学生活动】学生回答：选D。A选项错误，S闭合前电磁铁没有电流，无磁性；B选项错误，电磁铁磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，不只与电流有关；C选项需要具体判断，但根据题意可以排除；D选项正确，S闭合后电磁铁有磁性，吸下衔铁接通b灯电路，b灯亮实现报警。 【教师活动】分析得很清楚！这道题的核心是理解电磁继电器的工作逻辑。开关S相当于"传感器"，当有人闯入时S闭合，低压控制电路接通，电磁铁工作，高压工作电路（b灯）接通报警。这和我们刚才学习的防汛报警器原理完全一致——都是"传感器→控制电路→电磁铁→工作电路"的模式。 【设计意图】通过防盗报警电路的选择题，考察学生对电磁继电器工作原理的理解，特别是"控制电路通断→电磁铁工作→工作电路通断"这一逻辑链条，同时巩固电磁铁磁性强弱影响因素的知识。 课中练习3 【教师活动】我们来看一道关于磁悬浮列车的填空题，这道题既考察了电磁铁的知识，又拓展了前沿科技。 【教师活动】请同学们完成以下填空：该列车采用常导电磁悬浮技术，轨道下部安装有轨道线圈，车辆的下部也装有车身线圈，根据异名磁极相互_______的原理使列车悬浮；图乙中，A是车身线圈，B是轨道线圈，则车身线圈上端是______极；当乘客人数减少时，必须______(选填"增大"或"减小")通过车身线圈的电流，使轨道线圈对车身线圈的作用力平衡列车车身的重力。 【学生活动】学生思考：第一空——异名磁极相互吸引，使列车悬浮（实际上是利用吸引力使列车向上悬浮）；第二空——根据右手螺旋定则判断，车身线圈上端为N极；第三空——乘客人数减少时，列车重力减小，需要的吸引力也减小，所以应减小电流。 【教师活动】请一位同学分享你的答案。 【学生活动】学生回答：吸引、N、减小。第一空：异名磁极相互吸引，列车利用吸引力悬浮；第二空：根据右手螺旋定则，车身线圈上端为N极；第三空：乘客减少，重力减小，需要的吸引力减小，所以要减小电流使磁性减弱。 【教师活动】回答完全正确！这道题综合考察了磁极间的相互作用规律、右手螺旋定则和电磁铁磁性强弱与电流的关系。磁悬浮列车正是利用了电磁铁的这些特性，实现了高速、低阻力运行。 【设计意图】通过磁悬浮列车的填空题，综合考察磁极间相互作用、右手螺旋定则和电磁铁磁性强弱影响因素，同时拓展学生对前沿科技（磁悬浮列车）的了解，激发学习兴趣。 【过渡语】电磁继电器是用电磁铁控制电路通断的开关。但还有一种更精巧的电磁控制装置——电磁阀，它利用电磁铁来控制气体或液体的流动方向，实现机械运动。让我们来认识一下电磁阀。 （四）知识点三：电磁阀（5分钟） 【教师活动】电磁阀是利用电磁铁控制流体（气体或液体）流动方向的装置。它在自动化控制中有着广泛的应用，比如公共汽车门的开关控制。 电磁阀的构造和工作原理示意图 1. 电磁阀的构造 【教师活动】请大家观察电磁阀的构造图。电磁阀由哪些部分组成？ 【学生活动】学生观察后回答：电磁阀主要由阀体、滑阀、两块衔铁、两个电磁线圈组成。 【教师活动】很好！阀体是空心的，有4根管路。其中进气管连接储气筒（储存压缩空气），排气管与大气相通，另外两根管路则与汽缸相连接。 【知识点】电磁阀的构造：阀体、滑阀、两块衔铁、两个电磁线圈。阀体是空心的，有4根管路——进气管（连接储气筒）、排气管（通大气）、两根连接汽缸的管路。 2. 电磁阀的工作原理 【教师活动】电磁阀的工作过程是怎样的呢？哪一面的电磁线圈通电，就会吸引哪一面的衔铁，滑阀就会被推到另一边。 【教师活动】当左侧电磁线圈通电时，左侧衔铁被吸引，滑阀被推向右方。此时进气管与右侧汽缸连通，储气筒中的压缩空气进入右侧汽缸，推动活塞向左运动，从而打开（或关闭）公共汽车门。 【教师活动】当右侧电磁线圈通电时，右侧衔铁被吸引，滑阀被推向左方。此时进气管与左侧汽缸连通，压缩空气进入左侧汽缸，推动活塞向右运动，从而实现车门的反向运动。 【学生活动】学生跟随教师的讲解，用手指在图中追踪气体流动路径，理解"哪面线圈通电→滑阀被推→进气管与汽缸接通→压缩空气推动活塞→开关车门"的完整工作过程。 【知识点】电磁阀工作原理：哪面电磁线圈通电→吸引哪面衔铁→滑阀被推向对面→进气管与对应汽缸接通→压缩空气进入汽缸→推动活塞运动→开关车门。电磁阀利用电磁铁控制气体流动方向，实现机械运动。 【理解要点】电磁阀与电磁继电器的联系与区别：两者都利用电磁铁作为核心控制部件。电磁继电器控制的是电路的通断，是"电控电"；电磁阀控制的是气体或液体的流动方向，是"电控气"或"电控液"。电磁阀常用于需要机械运动的场合，如车门开关、阀门控制等。 【过渡语】通过以上学习，我们认识了电磁铁、电磁继电器和电磁阀三种利用电磁原理的装置。它们都是电磁学知识在实际生活和生产中的重要应用。现在让我们通过知识拓展，来了解一种更令人惊叹的电磁技术——磁悬浮列车。 （五）课堂小结与知识拓展（4分钟） 1. 知识拓展——磁悬浮列车 【教师活动】磁悬浮列车是当今世界最先进的地面交通工具之一。它利用了什么原理呢？ 磁悬浮列车实物图 【学生活动】学生阅读资料并回答：磁悬浮列车所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。靠安装在车厢和轨道上的磁体的相互作用使其悬浮在轨道上方几厘米高度，行走时不需接触轨道，因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可达每小时500km以上。 【教师活动】磁悬浮列车利用电磁铁之间的相互作用力（吸引力或排斥力）使列车悬浮，大大减小了摩擦力，因此速度极快。这是电磁铁在前沿科技中的典型应用，也是我国科技发展的重要成果之一。 【知识拓展】磁悬浮列车的工作原理：利用电磁铁产生的强大磁场，使列车悬浮于轨道之上，消除轮轨摩擦，实现高速运行。我国上海磁悬浮列车是世界上第一条商业运营的磁悬浮线路，最高时速可达430km/h。 2. 本节知识框架 【教师活动】同学们，让我们一起来回顾本节课学习了哪些内容。请一位同学来总结。 【学生活动】学生总结：本节课学习了三个核心知识点。第一，电磁铁——定义（螺线管+铁芯）、原理（电流的磁效应）、特点（通电有磁性/断电失去磁性）、磁性强弱影响因素（电流大小和线圈匝数）和优点（磁性有无/强弱/磁极都可控制）。第二，电磁继电器——构造（电磁铁/衔铁/弹簧/触点）、原理（低电压弱电流控制高电压强电流）、实质（电磁铁控制的开关）、作用（安全控制/自动化）和应用（防汛报警器）。第三，电磁阀——构造（阀体/滑阀/衔铁/电磁线圈/4根管路）、工作原理（哪面线圈通电→滑阀被推→进气管与汽缸接通→压缩空气推动活塞→开关车门）和应用（公共汽车门）。此外还了解了磁悬浮列车等前沿科技。 【教师活动】总结得非常全面！本节课的核心是"电磁铁及其应用"。电磁铁是基础，电磁继电器是电磁铁在电路控制中的重要应用，电磁阀是电磁铁在流体控制中的重要应用。三者体现了"从物理走向社会"的课程理念。希望同学们在生活中多观察、多思考，发现更多电磁技术的应用。 【设计意图】通过学生自主总结和教师补充提升，帮助学生构建完整知识框架，理解电磁铁、电磁继电器和电磁阀之间的内在联系，体会物理知识在生产生活中的重要应用价值。 四、板书设计 14.4 电磁铁及其应用 一、电磁铁 1. 定义：螺线管+铁芯 2. 原理：电流的磁效应 3. 特点：通电有磁性，断电失去磁性 4. 铁芯：软磁材料，磁场叠加增强 5. 磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数 6. 优点：磁性有无、强弱、磁极都可控制 二、电磁铁磁性强弱 影响因素探究实验 实验方法：控制变量法、转换法 结论1：匝数一定，电流越大磁性越强 结论2：电流一定，匝数越多磁性越强 应用：电磁起重机、洗衣机阀门、电动机、发电机 三、电磁继电器 构造：电磁铁、衔铁、弹簧、触点 原理：低电压弱电流控制高电压强电流 实质：用电磁铁控制的开关 作用：安全控制、遥控和自动化 应用：防汛报警器、防盗报警器 四、电磁阀 构造：阀体、滑阀、衔铁、电磁线圈、4根管路 原理：线圈通电→滑阀移位→气流接通→活塞运动 应用：公共汽车门开关 课题：北师大版 九年级全一册 14.4 电磁铁及其应用 五、教学反思 本节课以电磁起重机搬运废钢铁的情境导入，是否有效激发了学生对电磁铁工作原理的探究兴趣？学生对电磁铁"通电有磁性、断电失去磁性"这一核心特点的理解是否到位？ 在探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验中，学生对控制变量法（串联保证电流相等）和转换法（吸引铁钉数量反映磁性强弱）的运用是否准确？实验操作是否规范？两个探究结论的得出是否水到渠成？ 电磁铁的优点（磁性有无、强弱、磁极都可控制）的总结是否全面？学生能否将电磁铁的三大优点与具体应用（洗衣机阀门、感应冲水器等）联系起来？ 电磁继电器的工作原理是本节课的难点。学生对"低压控制电路"和"高压工作电路"的区分是否清晰？防汛报警器的分析是否有助于学生理解"传感器→控制电路→电磁铁→工作电路"的逻辑链条？ 电磁阀的教学时间是否充足？学生对电磁阀构造中4根管路的作用和"哪面线圈通电→滑阀被推→气流接通"的工作过程是否理解？是否需要增加动画演示来辅助教学？ 三道课堂练习的完成情况如何？防盗报警电路（练习2）和磁悬浮列车（练习3）的题目是否达到了巩固知识和拓展视野的目的？磁悬浮列车知识拓展是否激发了学生对前沿科技的兴趣？ 学科网（北京）股份有限公司 $