16.3 电磁铁（教学课件）物理新教材沪粤版九年级下册

物理九年级下册 •沪粤版 第十六章 磁场 电磁铁 第3节 电磁铁 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道什么是电磁铁，了解电磁铁的构造和工作原理。理解电磁铁磁性的强弱与电流大小、线圈匝数及有无铁芯有关。了解电磁铁在生活中的广泛应用，体会物理与技术的联系。 02 科学思维 通过分析电磁铁与普通永磁体的区别，培养比较与分类的思维方法。在探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验中，熟练运用控制变量法和转换法。 03 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”的全过程，探究电磁铁磁性强弱的影响因素。能根据实验数据归纳出电磁铁磁性强弱与各因素之间的定性关系。 04 科学态度与责任 通过了解电磁铁的应用，感受科学技术对社会发展的推动作用。在实验探究中养成严谨求实、合作交流的科学态度。 教学重难点 教学难点 教学重点 1.电磁铁的工作原理及构造特点。 2.探究影响电磁铁磁性强弱的因素。 1.设计并实施“探究影响电磁铁磁性强弱因素”的实验方案。2.理解电磁铁相对于永磁体的优越性及其在实际中的应用逻辑。 课堂引入 神奇的“大力士” 现象：通电时，巨大的钢铁被轻松吸起；断电时，钢铁自动落下。 思考： 1.普通的条形磁铁能做到“想吸就吸，想放就放”吗？ 2.这个装置内部是什么结构？为什么它的磁性可以随意控制？ 废品回收站的电磁起重机 知识点1 电磁铁的构造和原理 知识点1：有用功、额外功和总功 定义：内部插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁。 构造： 线圈：绝缘导线绕制而成。 铁芯：通常使用软铁（软磁性材料）。 注意：为什么不用钢做铁芯？ 软铁：磁化后磁性容易消失（断电即失磁）。 钢：磁化后能长期保持磁性（变成永磁体），无法实现“断电释放”。 知识点1：有用功、额外功和总功 研究电磁铁磁性的实验器材： 探究电磁铁磁性的电路： 知识点1：有用功、额外功和总功 原理：电流的磁效应。 过程分析： 当线圈通电时，产生磁场。 铁芯在磁场中被磁化，也产生了磁场。 线圈的磁场与铁芯的磁场叠加，使整体磁性大大增强。 电磁铁 vs 永磁体 特性 永磁体（如条形磁铁） 电磁铁 磁性有无 固定存在，不可消除 通断电控制（通电有，断电磁无） 磁性强弱 固定不变 可调节（改变电流或匝数） 磁极方向 固定不变 可改变（改变电流方向） 典例分析 例1 许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁，下列说法正确的是（　　） A．铁芯使通电电磁铁的磁性增强 B．电磁铁断电后，仍然有很强的磁性 C．电磁铁的铁芯可以用铜棒代替 D．电磁铁是根据电流的热效应制成的 A 知识点2 电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关 知识点2：机械效率 1. 提出问题：电磁铁的磁性强弱可能与哪些因素有关？ 2. 猜想与假设：猜想1：可能与电流的大小有关。  猜想2：可能与线圈的匝数有关。 猜想3：可能与有无铁芯有关。 3. 实验设计方法 控制变量法：研究一个因素时，保持其他因素不变。 转换法：通过观察电磁铁吸引大头针（或铁钉）的数目来判断磁性的强弱。（吸引越多，磁性越强） 知识点2：机械效率 4. 实验过程与现象 【实验器材】 电源、开关、滑动变阻器、电流表、带铁芯的线圈（匝数可调）、大头针若干。 (1) 探究磁性强弱与电流大小的关系 控制条件：线圈匝数不变，有铁芯。 操作：闭合开关，调节滑动变阻器，改变电路中的电流。 现象：电流表示数变大时，吸引的大头针数目增多。 结论：在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强。 知识点2：机械效率 (2) 探究磁性强弱与线圈匝数的关系 控制条件：电流大小不变（调节滑片使电流相等），有铁芯。 操作：分别接入匝数不同（如50匝和100匝）的线圈。 现象：匝数多的线圈吸引的大头针数目更多。 结论：在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。 知识点2：机械效率 (3) 探究有无铁芯的影响 控制条件：电流大小、线圈匝数相同。 操作：先插入铁芯，观察吸引数目；再拔出铁芯，观察吸引数目。 现象：有铁芯时吸引的大头针远多于无铁芯时（甚至无铁芯时几乎不吸引）。 结论：插入铁芯能显著增强电磁铁的磁性。 知识点2：机械效率 5. 分析与论证 综合上述实验，得出最终结论： 电磁铁磁性的强弱与电流的大小、线圈的匝数以及有无铁芯有关。 电流越大，磁性越强； 匝数越多，磁性越强； 有铁芯比无铁芯磁性强得多。 典例分析 例2 在“探究电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关”的实验中，小丽同学提出了以下猜想， 猜想一：电磁铁磁性的强弱可能与电流的大小有关； 猜想二：电磁铁磁性的强弱可能与线圈的匝数有关。 电磁铁（线圈） 50匝 100匝 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流表/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 吸引铁钉的最多数目/枚 5 8 10 7 11 14 典例分析 例2 为了检验上述猜想是否正确，小丽自制了简单的电磁铁，如图所示，如表是小丽同学所做实验的记录，请根据小丽的实验数据，完成下面问题。 (1)给电磁铁通电，铁钉上端为__________极； (2)要判断电磁铁的磁性强弱，可观察____________________来确定； 电磁铁（线圈） 50匝 100匝 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流表/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 吸引铁钉的最多数目/枚 5 8 10 7 11 14 S 吸引铁钉的数目 典例分析 例2 为了检验上述猜想是否正确，小丽自制了简单的电磁铁，如图所示，如表是小丽同学所做实验的记录，请根据小丽的实验数据，完成下面问题。 (3)比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是 ______________________________________________________________________； (4)为验证猜想二，若需对比两组实验数据，应从表中选取____________________（填写实验次数代号）。 电磁铁（线圈） 50匝 100匝 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流表/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 吸引铁钉的最多数目/枚 5 8 10 7 11 14 线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁磁性越强 1、4/2、5/3、6 知识点3 电磁铁的应用 知识点2：测量滑轮组的机械效率 1. 电磁起重机 原理：利用强大电流产生强磁场吸起钢铁，断电磁性消失放下货物。 优势：效率高，无需人工捆绑，适合搬运散装废铁。 知识点2：测量滑轮组的机械效率 2. 电铃 工作循环： 1.闭合开关 → 电磁铁通电有磁性 → 吸引衔铁。 2.衔铁带动小锤敲击铃碗发声。 3.同时衔铁移动使触点断开 → 电路切断 → 电磁铁失磁。 4.衔铁在弹簧片作用下弹回 → 触点重新接触 → 电路再次接通。 5.如此循环，发出连续铃声。 关键点：利用了电磁铁磁性有无的快速切换。 知识点2：测量滑轮组的机械效率 3. 磁悬浮列车 原理：利用超导电磁铁产生强大的磁场，通过同名磁极相互排斥或异名磁极相互吸引，使列车悬浮，消除摩擦阻力。 4. 其他应用 电话听筒、扬声器、自动水位报警器、电磁选矿机等。 典例分析 例3 如图所示的电铃电路，___________（选填“断开”或“闭合”）开关时，电磁铁产生磁性，吸引___________（选填“螺钉A”或“衔铁B”），鼓槌向下敲击铃碗发声。但同时A和B分离，电路断开，鼓槌又被弹簧片弹回；B与___________（选填“螺钉A”或“衔铁B”）接触，又将电路接通，如此反复，电铃就会持续发声。 闭合 衔铁B 螺钉A 课堂小结 课堂小结 一、构造与原理 构造：线圈 + 铁芯（软铁） 原理：电流的磁效应 二、影响磁性强弱的因素 电流大小：电流越大，磁性越强 线圈匝数：匝数越多，磁性越强 有无铁芯：有铁芯磁性更强 三、优点 磁性有无可控（通断电） 磁性强弱可控（电流、匝数） 磁极方向可控（电流方向） 四、应用 电磁起重机、电铃、磁悬浮列车、电磁继电器等 课堂练习 课堂练习 探究新知 1．在如图所示的电路中，能使电磁铁磁性增强的是（　　） A．只将铁芯换成同规格的铜芯 B．将电源的正、负极对调 C．将滑片P向右移动 D．将开关S由触点1扳到触点2 课堂练习 探究新知 2．如图所示，当闭合开关S，且将滑动变阻器滑片P向左移动时，图中的电磁铁（     ） A．a端是N极，磁性增强 B．b端是N极，磁性增强 C．a端是S极，磁性减弱 D．b端是S极，磁性减弱 课堂练习 探究新知 3．为探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小丽同学做出以下猜想：猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性； 猜想B：外形相同、匝数相等的电磁铁，它的磁性强弱与通过的电流大小有关； 猜想C：外形相同、通过的电流相等的电磁铁，它的磁性强弱与线圈的匝数有关； 课堂练习 探究新知 3．为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案，用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上缠绕若干圈，制成简单的电磁铁。如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况，后三种情况电磁铁上都吸引了一些大头针。根据她的猜想和实验，完成下面填空： (1)实验中是通过电磁铁____________判定其磁性强弱的； 课堂练习 探究新知 3．为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案，用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上缠绕若干圈，制成简单的电磁铁。如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况，后三种情况电磁铁上都吸引了一些大头针。根据她的猜想和实验，完成下面填空： (2)通过比较____________两种情况，可以验证猜想B是正确的； 课堂练习 探究新知 3．为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案，用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上缠绕若干圈，制成简单的电磁铁。如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况，后三种情况电磁铁上都吸引了一些大头针。根据她的猜想和实验，完成下面填空： (3)通过比较图d中的甲乙两种情况，可以验证猜想____________是正确的。 课堂练习 探究新知 4．在探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，小明连接了如图所示的电路，电磁铁A端放有一小磁针，闭合开关前，小磁针的N极指向__________（“地理南方”或“地理北方”）；闭合开关，小磁针__________（选填“顺”或“逆”）时针转动，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁磁性__________（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $