20.3 电磁铁 电磁继电器（课件，教材配套版）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件聚焦电磁铁与电磁继电器，从永磁体与通电螺线管的对比提问切入，引导学生思考电磁铁的优点及应用，通过“想想做做”制作简易电磁起重机实验和练习题，搭建从原理到应用的学习支架。 其亮点在于融合科学探究（动手制作电磁铁并验证磁性影响因素）、科学思维（比较推理电流大小与线圈匝数对磁性的关系）和科学态度与责任（联系电磁起重机、磁悬浮列车等实际应用强调安全价值），采用实验探究与实例分析结合的教学方法，总结要点清晰，能提升学生探究能力和应用意识，助力教师高效教学。

第二十章 电与磁 · 第3节 20.3 电磁铁 电磁继电器 同步教学PPT 图20.3-1 电磁起重机 今天学习第二十章第三节“电磁铁 电磁继电器”。先从通电螺线管与永磁体的比较出发，再研究电磁铁磁性强弱的影响因素和电磁继电器的工作过程。 要点：①课题名称 ②本课两部分核心内容 ③进入教材问题 时长：1 分钟 问题 永磁体与通电螺线管 一根条形磁体，它的周围存在着磁场。这种磁体是一种永磁体。 螺线管通电后，也会成为一个磁体。 这样的磁体与永磁体相比，有哪些优点？ 这些优点在实际中有哪些应用？ 第二十章 电与磁 · 第3节 02 [过渡] 条形磁体周围存在磁场，它是一种永磁体。螺线管通电后也会成为磁体。[互动] 请同学们先思考：它与永磁体相比有哪些优点？这些优点在实际中有哪些应用？[停顿] 要点：①永磁体 ②通电螺线管 ③提出比较与应用问题 时长：2 分钟 四维教学目标 物理观念 能说出电磁铁的构成、影响磁性强弱的因素和 三个优点；能说明电磁继电器的结构与作用。 科学思维 能依据电流、匝数与吸引大头针数量等现象， 比较、推理电磁铁磁性强弱的变化。 科学探究 能制作简易电磁起重机，提出改变电流或匝数 的改进措施，并根据实验现象表达结论。 科学态度与责任 能说明用低压电路控制高压、强电流电路的 安全价值，关注电磁技术在生产生活中的应用。 第二十章 电与磁 · 第3节 03 [过渡] 围绕教材内容，本课从四个方面展开学习。学习结束时，要能说明电磁铁和电磁继电器的基本知识，能依据实验现象进行比较和推理，能提出改进措施，也能说明低压控制高压电路的安全价值。 要点：①物理观念 ②科学思维与探究 ③科学态度与责任 时长：2 分钟 电磁铁 电磁铁（electromagnet） 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，它会有较强的磁性。 我们把这种磁体叫作电磁铁。 第二十章 电与磁 · 第3节 04 [过渡] 先认识电磁铁。请观察定义中的三个关键条件：导线绕成螺线管、螺线管内插入铁芯、有电流通过。满足这些条件后，磁体会有较强磁性。 要点：①螺线管 ②铁芯 ③通电后有较强磁性 时长：2 分钟 电磁起重机 图20.3-1 电磁起重机 在工地、码头，以及一些车间、货场，人们常常 可以看到电磁起重机在工作（图20.3-1）。 电磁起重机的主要部件之一是电磁铁，电磁铁 安装在吊车上，通电后吸起大量钢铁，移动到另 一个位置后切断电流，钢铁被放下。 大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。 你能制作一个简易的电磁起重机吗？ 第二十章 电与磁 · 第3节 05 [过渡] 电磁起重机是电磁铁的重要应用。通电后吸起钢铁，移动到另一位置后切断电流，钢铁被放下。[互动] 这个工作过程利用了电磁铁的哪一个特点？ 要点：①通电吸起 ②断电放下 ③一次可吊起几吨钢材 时长：2 分钟 想想做做：制作简易的电磁起重机 图20.3-2 自制的电磁铁 把一根较长的导线绕在一枚大铁钉上，就可以制成 一个电磁铁（图20.3-2）。把电源、电磁铁及滑动 变阻器串联起来，闭合开关，观察你的“起重机” 吊起了多少曲别针。 1 导线绕在大铁钉上 2 串联电源、电磁铁和滑动变阻器 实际电磁起重机中的电磁铁磁性很强。 如何使你制作的电磁铁磁性增强？ 第二十章 电与磁 · 第3节 06 [过渡] 接下来按教材活动制作简易电磁起重机。把导线绕在大铁钉上，再把电源、电磁铁和滑动变阻器串联起来，闭合开关观察吸起曲别针的数量。[互动] 怎样使磁性增强？ 要点：①制作电磁铁 ②串联电路 ③观察曲别针数量 时长：3 分钟 怎样改变电流的大小 首先，电磁铁只有在线圈中通有电流时才有磁性， 那么电流的大小应该会影响电磁铁磁性的强弱。 电流大小 影响磁性强弱 怎样改变线圈中电流的大小？ 需要什么器材？ 第二十章 电与磁 · 第3节 07 [过渡] 电磁铁只有在线圈中通有电流时才有磁性，因此教材首先提出电流大小可能影响磁性强弱。请思考怎样改变线圈中的电流，以及需要什么器材。 要点：①电流是变量 ②改变电流大小 ③器材选择 时长：2 分钟 线圈匝数与实践结论 其次，构成电磁铁的主要部件是线圈，线圈的形状和匝数可能也会影响电磁铁的磁性强弱。 对于外形相同的线圈，电磁铁磁性的强弱跟线圈的匝数会有怎样的关系？ 思考上述问题并提出改进措施，让你的“起重机”能吸引更多的曲别针。 匝数一定时 通入的电流越大， 电磁铁的磁性越强。 电流一定时 外形相同的螺线管，匝数越多， 电磁铁的磁性越强。 第二十章 电与磁 · 第3节 08 [过渡] 除电流外，线圈匝数也可能影响磁性。通过活动可得到两条结论：匝数一定时，电流越大磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管匝数越多，磁性越强。 要点：①控制匝数研究电流 ②控制电流研究匝数 ③依据现象表达结论 时长：3 分钟 电磁铁的优点 1 它磁性的有无可由通断电来控制。 2 磁性的强弱可由电流的大小来控制。 3 它的磁极可以通过改变电流方向来改变。 第二十章 电与磁 · 第3节 09 [过渡] 与永磁体相比，电磁铁有三个可控制的特点。请分别从磁性的有无、强弱和磁极三个角度朗读教材原句。[停顿] 要点：①通断电控制有无 ②电流大小控制强弱 ③电流方向改变磁极 时长：2 分钟 电磁铁的实际用途 电磁铁的实际用途还有很多。在电动机、发电机里会用到电磁铁。 全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由电磁铁控制的。 图20.3-3 磁悬浮列车 磁悬浮列车（图20.3-3）所用的磁体 大多是通有强大电流的电磁铁。 电磁铁通过磁体间的相互作用使列车 悬浮在轨道上，避免了来自车轮与轨道 之间的摩擦，突破了以往列车的速度极限。 第二十章 电与磁 · 第3节 10 [过渡] 电磁铁用于电动机、发电机和各种阀门。磁悬浮列车所用磁体大多是通有强大电流的电磁铁，它利用磁体间的相互作用使列车悬浮，避免车轮与轨道之间的摩擦。 要点：①生产生活应用 ②磁悬浮列车 ③避免车轮与轨道摩擦 时长：2 分钟 为什么需要电磁继电器 图20.3-4 工人师傅利用按钮控制机器 驱动巨大机器的电流可能有几十安、几百安。 在工厂里，我们常常看到工人师傅利用按钮 来控制机器（图20.3-4），难道强大的电流 就在按钮下面流过？ 不，用手直接控制强大的电流或操作高压电路 是很危险的。 我们能否利用电磁铁的吸引力来控制高电压、 强电流电路的通断呢？ 第二十章 电与磁 · 第3节 11 [过渡] 驱动巨大机器的电流可能有几十安、几百安，直接控制强电流或高压电路很危险。教材由此提出：能否利用电磁铁的吸引力控制这类电路的通断？ 要点：①强电流 ②直接操作危险 ③提出安全控制问题 时长：2 分钟 电磁继电器的定义和结构 图20.3-5 一种电磁继电器 图20.3-6 电磁继电器的构造 电磁继电器就是 利用电磁铁来控制 这类电路的一种 开关。 电磁继电器的结构如图20.3-6所示，它由电磁铁、衔铁、弹簧、触点等组成。 工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。 第二十章 电与磁 · 第3节 12 [过渡] 电磁继电器是利用电磁铁控制这类电路的一种开关。对照图20.3-6指出电磁铁、衔铁、弹簧和触点，并区分低压控制电路与高压工作电路。 要点：①继电器定义 ②四个组成部分 ③两部分电路 时长：3 分钟 电磁继电器怎样工作 1 较低的电压加在接线柱D、E两端 2 较小的电流通过线圈 3 电磁铁把衔铁吸下 4 B、C两个接线柱所连的触点接通， 较大的电流带动机器工作。 第二十章 电与磁 · 第3节 13 [过渡] 按工作顺序观察：D、E两端加较低电压，较小电流通过线圈，电磁铁吸下衔铁，B、C触点接通，较大电流就能带动机器工作。 要点：①D、E低压控制 ②电磁铁吸下衔铁 ③B、C触点接通 时长：3 分钟 安全、方便地操纵大型机械 低压控制电路 工人师傅所按的按钮只控制 电磁铁电流的通断。 高压工作电路 高电压、强电流电路的通断则由 B、C两个接线柱所连的触点控制。 这样人们就可以安全、方便地操纵大型机械了。 第二十章 电与磁 · 第3节 14 [过渡] 工人按下的按钮只控制电磁铁电流，而高电压、强电流电路由B、C触点控制。两部分电路分开，使人们可以安全、方便地操纵大型机械。[停顿] 要点：①低压控制电路 ②高压工作电路 ③安全与方便 时长：2 分钟 练习与应用 1（1） 图20.3-7 1 为探究影响电磁铁磁性强弱的因素，用相同的细导线和铁钉绕制成两个电磁铁A、B， 铁钉下方的盒子内有足够多的大头针。 （1）如图20.3-7甲所示，把铁钉下端插入大头针盒中，闭合开关，提起铁钉，铁钉下端 将吸附很多大头针。把滑动变阻器的滑片逐渐向右移动，能观察到什么现象？说明了什么？ 第二十章 电与磁 · 第3节 15 [过渡] 进入教材“练习与应用”。先看图20.3-7甲，滑片逐渐向右移动时，要根据电路判断电流怎样变化，再观察吸附大头针数量的变化，并说明这反映了什么。 要点：①完整读图 ②观察滑片移动 ③用现象说明影响因素 时长：3 分钟 练习与应用 1（2） 图20.3-7 （2）如图20.3-7乙所示，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，无论滑片移到哪个位置， 电磁铁B总能比电磁铁A吸附更多的大头针。这说明了什么？ 第二十章 电与磁 · 第3节 16 [过渡] 再比较图20.3-7乙中的A、B。无论滑片移到哪里，B总能吸附更多大头针。请依据两电磁铁的差异说明这一现象。[停顿] 要点：①比较A、B ②控制电流条件 ③说明匝数影响 时长：2 分钟 练习与应用 2：水位自动报警器 图20.3-8 2 图20.3-8是一种水位自动报警器的原理图。 水位没有到达金属块A时，绿灯亮； 水位到达金属块A时，红灯亮。 请说明它的工作原理。 注意：虽然纯净的水是不导电的， 但一般的水都能导电。 第二十章 电与磁 · 第3节 17 [过渡] 水位自动报警器把水位变化转化为控制电路的通断。请结合图中金属块A、绿灯和红灯，分别说明水位未到达A和到达A时的工作过程，并注意一般的水能够导电。 要点：①水位未到A ②水位到达A ③一般的水能导电 时长：3 分钟 练习与应用 3：直流电铃的原理（上） 图20.3-9 3 图20.3-9是直流电铃的原理图。 衔铁B与弹性片A相连，自然情况下 弹性片是和螺钉接触的。 接通电源后电磁铁吸引衔铁， 敲击铃碗发声，同时弹性片与螺钉 分离导致断电，电磁铁失去磁性后 弹性片又和螺钉接触而通电，如此往复。 第二十章 电与磁 · 第3节 18 [过渡] 直流电铃通过不断通电、断电实现连续敲击。先认识衔铁B、弹性片A和螺钉的位置关系，再从接通电源开始追踪工作过程。 要点：①衔铁B ②弹性片A ③接触时通电 时长：2 分钟 练习与应用 3：直流电铃的原理（下） 图20.3-9 图20.3-6 弄懂原理后，请你在图20.3-6所示的电磁继电器上把电源连在电路里， 使衔铁能上下振动。 第二十章 电与磁 · 第3节 19 [过渡] 电磁铁吸引衔铁后，弹性片与螺钉分离而断电；电磁铁失去磁性后又恢复接触通电，如此往复。教材要求把电源连入图20.3-6，使衔铁能上下振动。 要点：①吸引后断电 ②失磁后通电 ③连接电源完成往复 时长：3 分钟 练习与应用 4：巨磁电阻效应 4 法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻 （GMR）效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖。 巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，这一发现大大提高了 磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。 图20.3-10 第二十章 电与磁 · 第3节 20 [过渡] 教材介绍了巨磁电阻效应。阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔因发现这一效应荣获2007年诺贝尔物理学奖。某些材料的电阻在磁场中急剧减小，提高了磁、电信号转换的灵敏度。 要点：①两位科学家 ②2007年诺贝尔物理学奖 ③GMR效应及应用价值 时长：2 分钟 练习与应用 4：判断指示灯亮度变化 图20.3-10是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。 如果闭合开关S1、S2并使滑片P向左滑动，指示灯亮度会有什么变化？ 第二十章 电与磁 · 第3节 21 [过渡] 对照图20.3-10，闭合S1、S2并使滑片P向左滑动。请沿着“电流—电磁铁磁性—GMR电阻—指示灯亮度”的顺序分析变化。[停顿] 要点：①完整识图 ②追踪变化关系 ③判断灯的亮度 时长：3 分钟 本课教材要点 1 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，它会有较强的磁性。 我们把这种磁体叫作电磁铁。 2 匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强； 电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越多，电磁铁的磁性越强。 3 电磁铁磁性的有无可由通断电来控制，磁性的强弱可由电流的大小来控制， 它的磁极可以通过改变电流方向来改变。 4 电磁继电器就是利用电磁铁来控制这类电路的一种开关。 第二十章 电与磁 · 第3节 22 [过渡] 最后用教材原句回顾本课。电磁铁由螺线管、铁芯和电流形成；电流与匝数影响磁性强弱；磁性有无、强弱和磁极均可控制；电磁继电器利用电磁铁控制另一电路的通断。 要点：①电磁铁定义 ②影响因素与优点 ③电磁继电器定义 时长：2 分钟 $