第十六章 磁场 电磁铁（复习课件）物理新教材沪粤版九年级下册

第十六章 磁场 电磁铁 复习课件 沪粤版·九年级下册（新教材） 第十六章——磁场 电磁铁 1 复习目标 2 重点难点 3 知识图谱 4 考点串讲 5 题型剖析 6 针对训练 7 课堂总结 复习内容导览 学情诊断/课前诊断/课前摸底 思考生活现象： ① 为什么指南针总是大致指向南北方向？ ② 电磁铁通电可以吸起铁钉，断电之后铁钉就掉下来，这是什么原理？ ③ 调节电流大小，电磁铁吸引大头针的数量会发生变化，说明什么？ 单元复习目标 01 知道磁体、磁极、磁场、磁感线、地磁场基本概念；掌握奥斯特实验结论；理解通电螺线管磁场，会使用安培定则；掌握电磁铁工作原理、影响磁性强弱的因素，了解电磁铁在生活中的应用。 02 科学思维 建立磁场的物理模型，理解磁感线模型法；通过安培定则推理磁极方向；区分永磁体与电磁铁的异同，提升模型建构与逻辑推理能力。 科学探究 回顾奥斯特实验、探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验；熟练掌握转换法、控制变量法，体验完整探究流程。 科学态度与责任 认识磁现象、电磁铁在生产生活的广泛应用（电磁起重机、电铃、电磁继电器）；激发对电磁现象的探究兴趣，养成实事求是分析实验的习惯。 物理观念 03 04 基础达标 能力提升 素养目标 单元重难点 重 点 难 点 重点 1. 磁场看不见摸不着，磁感线模型的建立 2. 安培定则（右手螺旋定则）的熟练运用 3. 控制变量法探究电磁铁磁性强弱实验分析 4. 电磁继电器的工作过程分析 1. 磁场、磁感线的理解；磁极间相互作用规律 2.奥斯特实验，电流的磁效应 3.安培定则判断通电螺线管磁极 4.电磁铁磁性强弱的影响因素，电磁铁的优点与实际应用 知识图谱 1.磁现象基础 磁性、磁体、磁极（N、S 极）；磁极间作用：同名磁极相斥，异名磁极相吸 磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性 2.磁场与磁感线 磁场真实存在；磁感线为假想模型（模型法） 外部磁感线：N 极出发，回到 S 极；疏密代表磁场强弱 地磁场：地磁两极与地理两极不重合，存在磁偏角；小磁针 N 极指向为该点磁场方向 3.电流的磁效应（奥斯特实验） 结论：通电导体周围存在磁场；磁场方向与电流方向有关 4.通电螺线管 磁场外形和条形磁体相似；安培定则（右手螺旋定则）判断磁极 5.电磁铁 构成：通电螺线管 + 软铁铁芯；原理：电流的磁效应 磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数、有无铁芯 电磁铁优点：可控有无、可控强弱、可控磁极方向 6.电磁铁应用 电铃、电磁起重机、电磁继电器（低弱电流控制高强电流） 考点串讲 ——1：磁现象与磁场 生活实例：磁铁吸引铁钉；指南针指向南北；钢棒被磁铁磁化 归纳总结： 磁体可以吸引铁、钴、镍类物质；磁体两端磁极磁性最强，中间磁性最弱； 磁场看不见摸不着，但客观真实存在；我们引入磁感线这个假想曲线描述磁场（模型法）。 考点串讲 ——1：磁现象与磁场 关键点梳理： 小磁针静止时 N 极指向 = 该点磁场方向 磁体外部磁感线：N→S； 磁体内部磁感线：S→N 地磁场：地磁 N 极在地理南极附近，地磁 S 极在地理北极附近，二者不完全重合。 易错辨析：磁感线不是真实存在的；磁场是真实存在。 考点串讲 ——2：奥斯特实验（电流的磁效应） 实验现象：导线通电，下方小磁针发生偏转；切断电流，小磁针回到南北指向；调换电池正负极，小磁针偏转方向反转。 核心结论： ① 通电导体周围存在磁场（电生磁，电流磁效应） ② 通电导线的磁场方向，由电流方向决定。 拓展：本实验中小磁针的作用：将看不见的磁场转化为看得见的磁针偏转（转换法）。 考点串讲 ——3：通电螺线管 & 安培定则 安培定则（右手螺旋定则）操作步骤： 右手握住螺线管，四指弯曲方向与线圈中电流环绕方向保持一致，大拇指指向的一端就是通电螺线管的 N 极。 要点： 通电螺线管外部磁场分布和条形磁体相似。 只改变电流方向 → 磁极改变；只改变电流大小 → 只改变磁场强弱，磁极不变。 考点串讲 ——4：电磁铁及其探究实验 电磁铁 = 螺线管 + 软铁铁芯；通电有磁性，断电磁性几乎消失。 探究实验核心方法： 转换法：通过吸引大头针的数目多少，反映电磁铁磁性强弱。 控制变量法 匝数、铁芯不变：电流越大，磁性越强 电流、铁芯不变：线圈匝数越多，磁性越强 电流匝数不变：插入铁芯，磁性大幅增强 考点串讲 ——4：电磁铁及其探究实验 电磁铁三大优点（对比永磁体） 磁性有无：由电路通、断电流控制 磁性强弱：改变电流大小、线圈匝数调节 磁极方向：改变电流方向改变磁极 考点串讲 ——5：电磁铁的应用 —— 电磁继电器 电磁继电器核心部件：电磁铁 工作逻辑： 控制电路（低电压、弱电流）开关闭合 → 电磁铁获得磁性 → 吸下衔铁 → 接通高压强电流的工作电路； 控制电路断开 → 电磁铁失去磁性 → 弹簧拉起衔铁，断开工作电路。 作用：用低电压弱电流间接控制高电压强电流，保障操作安全；实现远程控制、自动控制。 题型拆解 例1 指南针是我国古代四大发明之一，早期的指南针又叫司南，如图所示。关于司南下列说法正确的是（　　） A．司南周围存在磁场，不存在磁感线 B．司南周围的磁场分布是均匀的 C．司南只有一个磁极在其勺柄上 D．司南对放入其磁场中的金属有力的作用 题型拆解 【解析】A．磁场是真实存在的，而磁感线是为了描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在，故A正确； B．磁体周围的磁场分布是不均匀的，司南两端磁极附近磁场最强，中间较弱，故B错误； C．任何磁体都有两个磁极（N极和S极），不存在只有单个磁极的磁体，故C错误； D．磁场只对铁、钴、镍等磁性材料有力的作用，对铜、铝等非磁性金属没有力的作用，故D错误。 故选A。 题型拆解 例2 如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。接通电路后，观察到小磁针发生偏转。 (1)该实验是丹麦物理学家_____在1820年首先发现的。 (2)实验中，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向_____（会/不会）发生改变，该现象表明_________________________________。 题型拆解 例2 如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。接通电路后，观察到小磁针发生偏转。 (3)该实验中，如果没有小磁针，通电直导线周围_____（存在/不存在）磁场。 (4)要使实验效果更加明显，应使通电导线沿_______（选填“东西”或“南北”）方向放置。 题型拆解 【解析】（1）1820年丹麦物理学家奥斯特做了一个实验，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行，接通电路后，小磁针发生偏转，发现了电流的磁效应。 （2）[1][2]因为电流周围的磁场方向与电流方向有关，所以改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向会发生改变，该现象表明电流周围的磁场方向与电流方向有关。 （3）电流周围的磁场是客观存在的，与小磁针的存在与否无关，所以即使没有小磁针，通电直导线周围也存在磁场。 （4）小磁针静止时指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使通电导体的磁场方向为东西方向，所以应使通电导线沿南北方向放置，这样电流产生的磁场对小磁针的影响更显著。 题型拆解 例3 如图所示，闭合开关后，小刚利用图中的手势能正确地判断出通电螺线管的极性，下列说法正确的是（    ） A．由小刚的手势，可判断出小磁针的N极向上 B．由小刚的手势，可判断出a端为电源的正极 C．调换电源正负极，小刚右手大拇指指向不变 D．增大螺线管电流，小刚右手大拇指指向改变 题型拆解 【解析】由题可知上端为N极，下端为S极；螺线管外部磁感线从N极出发回到S极，小磁针所在的螺线管左侧位置磁感线方向向下，小磁针静止时N极指向与磁场方向一致，因此小磁针N极向下，故A错误； B．根据安培定则，四指弯曲方向为螺线管内电流方向，可判断电流从螺线管下端流入、上端流出，因此接螺线管下端的a端为电源正极，故B正确； C．通电螺线管的磁极方向与电流方向有关，调换电源正负极后，螺线管内电流方向改变，磁极方向改变，因此右手大拇指指向会发生改变，故C错误； D．通电螺线管的磁极方向与电流大小无关，增大电流只改变螺线管的磁性强弱，不改变磁极方向，因此右手大拇指指向不变，故D错误。 故选B。 题型拆解 例4 如图所示是某同学制作的简易水位报警器。水位上涨到金属块A时，控制电路接通，电磁铁产生磁性，这是利用了电流的____效应，此时____灯亮，装置中的水为_____（填“导体”或“绝缘体”）。若电磁铁的上方为N极，则电源1的右端为_____（填“正”或“负”）极。 题型拆解 【解析】电磁铁通电后产生磁性，这是利用了电流的磁效应。 水位未上涨到金属块A时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧作用下与上方触点接触，绿灯所在电路接通，绿灯亮。水位上涨到金属块A时，控制电路接通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁向下移动，与下方触点接触，红灯所在电路接通，红灯亮。 生活中的水能够导电，是导体。 已知电磁铁上方为N极，根据安培定则：右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指弯曲方向为电流方向。由此可知，电流从螺线管的上端流入，下端流出，因此电源1的右端为正极。 限时训练·基础题 小明学习了电与磁的相关知识后，进行以下实验活动。 (1)图甲中导线通电后，下方静止的小磁针发生偏转，说明_________，如果导线下方不放小磁针，该结论_________（选填“仍”或“不”）成立。 (2)图乙中通过观察铁屑的分布情况可以看出，通电螺线管外部的磁场与_________周围的磁场相似。 限时训练·基础题 小明学习了电与磁的相关知识后，进行以下实验活动。 (3)图丙（a）是磁悬浮地球仪，上方“地球”是一个磁体，它的磁场与地磁场分布特点一致；环形底座内装有电磁铁，其结构如图丙（b）所示。闭合开关，“地球”悬浮于空中，则图丙（b）中A端应接电源的_________极。 限时训练·基础题 解析： （1）由题意可知，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场；磁场是电流产生的客观存在，小磁针只是用来检验磁场，不放小磁针，结论仍成立。 （2）从铁屑分布可以看出，通电螺线管外部的磁场两端磁性强、中间磁性弱，磁场分布和条形磁体的周围磁场特点完全相似。 （3）地球仪上方磁体磁场和地磁场一致，所以地球仪上端是S极，下端是N极；悬浮是同名磁极相互排斥，因此环形底座中的电磁铁上端为N极，下端为S极。用安培定则：右手握住螺线管，大拇指向上（N极），四指环绕方向为电流方向，可知电流从A流入，所以A端接电源正极。 限时训练·综合题 小明查阅资料，了解到孵化器的自动控温装置如图所示，R是热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如下表所示，已知电磁继电器的线圈中铁芯电阻R0=40Ω，左侧控制电路的电源电压为3V，当继电器线圈中的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸下，右侧发热电路的触点开关就断开。发热电路电源电压U=220V，发热电阻R1=110Ω。 (1)标出通电后小磁针N极的偏转方向是______（选涂“A顺时针”“B逆时针”）。 温度t/℃ 电阻R/Ω 0 500 5 450 10 400 15 350 20 320 25 290 30 260 35 230 40 200 限时训练·综合题 小明查阅资料，了解到孵化器的自动控温装置如图所示，R是热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如下表所示，已知电磁继电器的线圈中铁芯电阻R0=40Ω，左侧控制电路的电源电压为3V，当继电器线圈中的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸下，右侧发热电路的触点开关就断开。发热电路电源电压U=220V，发热电阻R1=110Ω。 (2)请通过计算说明此自动控温装置能将温度最高控制在多少摄氏度？ 温度t/℃ 电阻R/Ω 0 500 5 450 10 400 15 350 20 320 25 290 30 260 35 230 40 200 限时训练·综合题 小明查阅资料，了解到孵化器的自动控温装置如图所示，R是热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如下表所示，已知电磁继电器的线圈中铁芯电阻R0=40Ω，左侧控制电路的电源电压为3V，当继电器线圈中的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸下，右侧发热电路的触点开关就断开。发热电路电源电压U=220V，发热电阻R1=110Ω。 (3)请解释闭合开关S，当温度达到某一值时，右侧发热电路断开的原因：________。 温度t/℃ 电阻R/Ω 0 500 5 450 10 400 15 350 20 320 25 290 30 260 35 230 40 200 限时训练·综合题 解析：（1）根据安培定则可以判定通电螺线管上端为N极，下端为S极，所以最终小磁针N极将指向下方，故磁针N极按顺时针方向转。 （2）控制电路中电流 时，控制电路总电阻为 查表可知，此时装置内温度为30℃ （3）当触点开关与上面触点接触时，发热电路发热，装置内温度升高，此时热敏电阻阻值减小，控制电路中电流变大，通电螺线管磁性越来越强。当装置内温度升高到某一温度，控制电路中电流增大到10mA时，通电螺线管将衔铁吸下，发热电路断开，装置内温度不会再升高。 限时训练·拓展题 如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与水银和电磁铁金属丝相连。 (1)闭合开关S后，当温度达到多少℃时，发热电阻就停止加热，为什么？ 限时训练·拓展题 如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与水银和电磁铁金属丝相连。 (2)当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为N极，则“电源1”的哪一端（选填“A”或“B”）为正极，为什么？ 限时训练·拓展题 如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与水银和电磁铁金属丝相连。 (3)为增强电磁铁的磁性，请说出一种可行的措施。 限时训练·拓展题 解析： (1)90℃，水银是导体，当温度达到90℃，水银柱接触到温度计上端的金属丝使电磁铁电路接通，此时电磁铁线圈中有电流通过，线圈中就会产生磁性，吸引衔铁，右端的电路断开，发热电阻停止加热。 (2)B，当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为N极，根据安培定则可知，电流从电磁铁右端流入，左端流出，则“电源1”的B端为正极。 (3)电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数有关，为增强电磁铁的磁性，可通过增大“电源1”的电压，从而增大电流或增加线圈匝数实现。 单元总结/易错复盘 ·答题规范避坑 磁感线答题：牢记磁感线假想，磁场真实存在，切勿写 “磁场由磁感线组成”。 安培定则：右手！四指对电流环绕方向，大拇指指向 N 极，不要搞混左右手。 电磁铁实验简答：写清控制变量条件，如 “匝数一定，电流越大磁性越强”，缺少条件会扣分。 电磁继电器答题，分清控制电路、工作电路两套电路。 单元总结/易错复盘 ·速记口诀 磁体两极有磁性，同名相斥异名吸； 磁场真实磁感虚，N出S外要记齐； 奥斯特，电生磁，电流改向磁极移； 电磁铁，软铁芯，电流匝数定强弱； 继点控高保安全，三大优点要记齐。 人教版·八年级上册（新教材） 谢谢聆听