14.4 电磁铁及其应用 第2课时 教学设计 2026-2027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“电磁铁及其应用”第2课时，核心探究影响电磁铁磁性强弱的因素及应用。课堂导入通过调节滑动变阻器改变电流，观察吸引大头针数量变化，复习通电螺线管知识，自然引出电磁铁，搭建前后知识学习支架。 该资料以科学探究为主线，学生经历“猜想—设计—实验—分析—结论”完整流程，用控制变量法设计实验，分组操作培养科学思维与探究能力。联系电磁起重机、电铃等生活应用强化物理观念，提升学生实验技能与教师教学效率。

14.4 电磁铁及其应用 第2课时 教学设计 2026-2027学年物理北师大版九年级全一册 一、教学设计说明 教材分析： “电磁铁及其应用”是北师大版九年级物理第十四章“磁现象”中第四节内容，第2课时重点探究影响电磁铁磁性强弱的因素及其应用。本节课是在学生学习了通电螺线管的磁场基础上，进一步认识电磁铁的原理和特性，是电磁学知识在实际中的典型应用，也是后续学习电磁继电器、电动机等内容的基础。教材通过实验探究引导学生发现电磁铁磁性与电流和匝数的关系，培养学生科学探究能力和控制变量法的应用。 学情分析： 九年级学生已具备一定的电学基础，知道电流的磁效应、通电螺线管的磁场分布，对控制变量法有初步认识。但学生往往对电磁铁中铁芯的作用理解不深，容易忽略铁芯被磁化的过程；在实验设计中对变量控制可能不够严谨，尤其是同时改变电流和匝数时的混淆。此外，学生从现象到规律的归纳能力有待提升，需要教师引导通过对比实验得出定量关系。 教法学法： 教法：实验探究法、启发式讲授法、多媒体辅助演示法。 学法：小组合作实验、观察记录、分析讨论、归纳总结。 设计思路： 本课以“电磁铁磁性强弱由哪些因素决定”为核心问题，通过“猜想—设计实验—实验验证—分析结论—应用拓展”的流程，让学生亲历科学探究过程。先复习电磁铁结构，引出探究问题；然后设计实验方案，学生分组实验，教师巡视指导；最后交流总结，并将知识迁移到生活应用，体现从物理走向社会的理念。 二、语篇研读 本课教材内容围绕“电磁铁”展开，分为三个层次： 第一层：电磁铁的结构与原理。教材从通电螺线管引入，介绍插入铁芯后磁场显著增强，引出电磁铁定义。这部分内容简单，学生通过回忆磁场知识即可理解。 第二层：探究影响电磁铁磁性强弱的因素。教材通过“想想做做”活动，引导学生用控制变量法探究电流大小和线圈匝数对磁性的影响，并给出实验电路图和数据记录表格。这是本课的核心，需要学生动手实验并归纳结论。 第三层：电磁铁的应用。教材列举了电磁起重机、电铃、磁悬浮列车等实例，并配有插图，帮助学生建立物理与生活的联系。 整体上，教材按照“是什么—有什么特点—怎么用”的逻辑展开，符合学生的认知规律。 三、课时教学目标 1. 物理观念：知道电磁铁的基本结构（铁芯和线圈），理解电磁铁的原理（电流的磁效应），掌握影响电磁铁磁性强弱的因素（电流大小、线圈匝数、铁芯）。 2. 科学思维：运用控制变量法设计实验，探究电磁铁磁性强弱的影响因素，培养分析归纳和逻辑推理能力。 3. 科学探究：通过分组实验，经历“猜想—设计—实验—分析—结论”的完整探究过程，学会使用电磁铁、滑动变阻器、电流表等器材，记录并处理实验数据。 4. 科学态度与责任：认识电磁铁在生产生活中的广泛应用，激发学习物理的兴趣，培养严谨求实的科学态度和合作交流的意识。 四、教学重难点 教学重点： 1. 影响电磁铁磁性强弱的因素（电流大小、线圈匝数、铁芯有无）。 2. 控制变量法在探究实验中的应用。 教学难点： 1. 实验方案的设计，尤其是如何保证单一变量（如电流相同时改变匝数）。 2. 理解铁芯被磁化增强磁场的过程，以及电磁铁磁性可调可控的特点。 五、教学过程 【环节一】课堂导入（5分钟） 教师活动： 同学们，咱们前面学习了通电螺线管，知道通电螺线管周围有磁场。如果我们在螺线管中插入一根铁芯，就构成了电磁铁。大家想想看，电磁铁的磁性强弱可能和哪些因素有关？咱们先看一个小实验：老师这里有一个电磁铁，通入不同电流，吸引大头针的数量不同。大家观察一下，有什么发现？ （教师演示：调节滑动变阻器，改变电流，让学生观察吸引大头针数量变化） 学生活动： 学生1：电流越大，吸起的大头针越多，说明磁性越强。 学生2：电流越小，吸起的大头针越少，磁性越弱。 学生3（可能错误回答）：电流大小只影响磁极方向，不影响磁性强弱。 （教师纠正：电流方向影响磁极，电流大小影响磁性强弱，刚才的演示已经证明了。） 设计意图： 通过直观演示引发认知冲突，激发学生探究兴趣，同时自然引出本课核心问题——影响电磁铁磁性强弱的因素。 【环节二】新课教学——探究影响电磁铁磁性强弱的因素（20分钟） 教师活动： （一）猜想与假设 咱们先猜想一下，电磁铁磁性强弱可能跟哪些因素有关？请大家结合之前的实验和自己的思考，大胆猜想。 （板书：猜想：电流大小、线圈匝数、铁芯有无……） （二）设计实验方案 咱们要验证猜想，需要设计实验。大家想想看，要探究电流大小对磁性强弱的影响，应该怎么做？注意控制变量法——保持其他因素不变，只改变电流。那么如何判断磁性强弱呢？可以用吸引大头针的数目来比较。 请各小组讨论，设计一个实验方案，画出电路图，写清楚步骤。 （教师巡视指导，提示学生注意：需要用到滑动变阻器、电流表、电源、开关、电磁铁、大头针等器材） 学生活动： 小组代表1：我们组设计了这样的电路：将电磁铁、滑动变阻器、电流表、开关和电源串联，先调节滑动变阻器使电流较小，记录吸引大头针数量；再增大电流，记录；最后比较。 小组代表2：我们组想探究线圈匝数的影响，需要两个不同匝数的电磁铁，保持电流相同，分别测量吸引大头针数量。 （教师追问：如何保证电流相同？） 学生回答：可以串联在电路中，或者分别调节滑动变阻器使电流表读数相同。 （教师评价：很好，大家注意到了控制变量，这是科学探究的关键。） 设计意图： 引导学生自主设计实验，强化控制变量法的应用，培养科学思维和实验设计能力。 （三）分组实验与记录数据 现在各小组按照自己设计的方案进行实验，注意分工合作，一人操作，一人记录，一人观察并计数。实验完成后，将数据填入表格。 （教师提供实验记录表格样式：电流大小/A、吸引大头针数/个；线圈匝数/匝、吸引大头针数/个） 学生活动： 学生分组实验，教师巡视指导，及时纠正操作错误（如不闭合开关就通电、拆线时不断电等）。 典型实验数据（预设）： 组1：电流0.2A时吸引5个，0.4A时吸引12个，0.6A时吸引20个。 组2：100匝时吸引8个，200匝时吸引15个，300匝时吸引21个（电流保持0.3A）。 （四）分析论证，得出结论 教师活动： 请各小组汇报实验数据，大家看看能得出什么规律？ （板书：结论：电流越大，磁性越强；匝数越多，磁性越强） 学生活动： 学生4：从数据看出，电流增大，吸引大头针数量增加，所以磁性增强。 学生5：匝数增加，磁性也增强。 学生6（可能错误回答）：电流和匝数增大，磁性都增大，但不知道哪个影响更大。 （教师引导：咱们可以进一步设计实验比较，但本课先定性了解。另外，铁芯的作用也很重要，没有铁芯磁性会弱很多，所以插入铁芯能显著增强磁性。） 设计意图： 通过实验数据归纳，得出定性结论，培养学生的数据分析能力和归纳总结能力。 【环节三】师生互动——电磁铁的应用（5分钟） 教师活动： 咱们知道了电磁铁的磁性强弱可以调节，而且可以通过通断电控制磁性有无，这在生活中有很多应用。大家想想看，哪里用到了电磁铁？ （展示图片：电磁起重机、电铃、磁悬浮列车、电磁继电器等，但此处用文字描述，并提示学生看教材插图） 学生活动： 学生7：电磁起重机用电磁铁吊起钢铁。 学生8：电铃里面有个电磁铁，通电时吸引衔铁，锤子敲铃。 学生9：磁悬浮列车用电磁铁悬浮。 （教师补充：还有电磁继电器、电话、扬声器等，都是利用电磁铁实现自动控制或电声转换。） 设计意图： 联系实际，体现物理与生活的紧密联系，激发学生学以致用的意识。 【环节四】巩固练习（5分钟） 教师活动： 咱们做几道练习题，检验一下大家的学习效果。 1. 要使电磁铁磁性增强，可以采取哪些方法？（至少两种） 2. 某同学想改变电磁铁磁极方向，他应该怎么做？ 请同学们独立完成，然后同桌互相检查。 学生活动： 学生10：增大电流、增加匝数、插入铁芯。 （教师点评：正确，但注意铁芯本来就有的情况下，再插入铁芯？通常电磁铁本来就有铁芯，所以一般说增大电流或匝数。） 学生11：改变电流方向就能改变磁极。 （教师补充：还可以改变线圈绕法，但通常改变电流方向更简单。） 设计意图： 及时巩固核心知识，检测学生掌握情况，为后续教学提供反馈。 【环节五】课堂小结（3分钟） 教师活动： 咱们一起回顾一下本节课学到的内容。电磁铁磁性强弱与哪些因素有关？如何控制？电磁铁有哪些应用？ （板书：电磁铁：结构、原理、影响因素、应用） 学生活动： 学生12：影响电磁铁磁性强弱的因素有电流大小、线圈匝数、铁芯有无。 学生13：应用有电磁起重机、电铃、磁悬浮列车等。 （教师总结：这节课我们通过实验探究了影响电磁铁磁性强弱的因素，并了解了电磁铁的应用，希望大家能够将所学知识用于实际问题的解决。） 设计意图： 帮助学生梳理知识框架，形成系统认知。 【环节六】布置作业（2分钟） 教师活动： 作业分为必做和选做两部分。必做：完成课本练习题第1、2题；选做：利用电磁铁的知识，设计一个简易的自动控制装置（如水位报警器），写出设计思路。 学生活动： 记录作业要求。 设计意图： 分层作业满足不同层次学生需求，选做题培养学生的创新能力和实践能力。 【板书设计】 板书分为三部分： 左侧：课题“14.4 电磁铁及其应用（第2课时）”，下方列出结构：铁芯+线圈，原理：电流的磁效应。 中间：影响电磁铁磁性强弱的因素：①电流大小（电流越大，磁性越强）；②线圈匝数（匝数越多，磁性越强）；③铁芯有无（有铁芯时磁性更强）。 右侧：应用：电磁起重机、电铃、磁悬浮列车等。 注意：板书使用彩色粉笔标注重点，如“电流”“匝数”用红色，“强”用黄色。 【课堂生成预设】 1. 学生可能认为电磁铁磁性只与电流有关，忽视匝数。教师应通过对比实验数据强调匝数的影响。 2. 实验时学生可能忘记控制变量，如同时改变电流和匝数，教师需反复强调“每次只改变一个量”。 3. 部分学生认为电磁铁的铁芯是永磁体，教师需解释铁芯是软铁，被磁化后磁性随电流变化，断电后磁性消失。 【教学反思】 本课通过实验探究，学生基本掌握了影响电磁铁磁性强弱的因素，并能够联系实际应用。但在实验过程中，部分小组操作不规范，如读数不及时、接线松动等，后续应加强实验前的操作培训。另外，对控制变量法的渗透还需更深入，可通过设计对比实验表格引导学生自主分析。总体来看，学生参与度高，目标达成较好。 六、课堂小结 本节课我们学习了电磁铁的结构和原理，通过实验探究了影响电磁铁磁性强弱的三个因素：电流大小、线圈匝数、铁芯有无。结论是：电流越大、匝数越多、有铁芯时，电磁铁磁性越强。我们还了解了电磁铁在生活和生产中的广泛应用，如电磁起重机、电铃、磁悬浮列车等。电磁铁具有磁性可控、可调、可变换的优点，是现代自动控制技术中的重要元件。希望大家课后继续思考电磁铁的其他应用，并尝试设计简单的电磁铁装置。 七、作业设计 一、基础题（必做） 1. 电磁铁由______和______两部分组成，其磁性强弱与______和______有关。 答案：铁芯、线圈；电流大小、线圈匝数。 解析：电磁铁是在通电螺线管中插入铁芯，铁芯被磁化增强磁场；磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，电流越大、匝数越多，磁性越强。 2. 下列方法中，能够增强电磁铁磁性的是（ ） A. 增大线圈中的电流 B. 减小线圈匝数 C. 改变电流方向 D. 抽掉铁芯 答案：A 解析：增强电磁铁磁性的方法：增大电流、增加线圈匝数、插入铁芯。选项A正确；B减小匝数会减弱磁性；C改变电流方向只改变磁极；D抽掉铁芯会减弱磁性。 二、提升题（选做） 3. 某同学想探究电磁铁磁性强弱是否与线圈匝数有关，他设计了以下实验方案：将两个相同铁芯的电磁铁分别接入电路，通过滑动变阻器控制电流相同，观察它们吸引大头针的数量。请指出该方案中存在的不足，并写出改进措施。 答案：不足：没有控制电磁铁两端的电压或电流相同（仅说“通过滑动变阻器控制电流相同”但未明确如何保证）。改进：应使用两个完全相同的电磁铁线圈，匝数不同，串联在电路中，保证电流相同，然后比较吸引大头针数量。或分别调节滑动变阻器使电流表读数相同。 解析：探究电磁铁磁性强弱与匝数的关系，必须控制电流大小相同。本题中若电流不同，则无法判断。改进措施是确保电流相同，可采用串联或分别调节至相同电流。 4. 电磁铁在生活中有广泛应用，请列举两个实例，并说明其中电磁铁的作用。 答案：实例1：电磁起重机——利用电磁铁通断电控制吸放钢铁材料。 实例2：电铃——利用电磁铁的通断电使铃锤敲击铃盖。 实例3：磁悬浮列车——利用电磁铁产生的磁力使列车悬浮。 （任选两个即可） 解析：电磁铁的优点：磁性强弱可调、磁极可改变、通断电控制磁性有无，因此广泛应用于需要可控磁场的场合。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $