教學設計

課程基本信息課例編號2020QJ09WLRJ041學科物理年級9年級學期第1學期課題電磁鐵電磁繼電器教科書書名：物理九年級上冊出版社：人教版出版日期：教學目標教學目標：知識目標：能描述電磁鐵,說明電磁鐵的特點和工作原理；了解電磁鐵強弱跟哪些因素有關；能說明電磁繼電器的結構及工作原理，了解電磁鐵在生產生活中的應用。能力目標：會設計實驗探究電磁鐵磁性強弱跟電流大小、線圈匝數的定性關系；學習運用控制變量的思想設計實驗。情感目標：有運用電磁鐵和電磁繼電器服務生產生活的意識。教學重點：探究電磁鐵磁性強弱跟哪些因素有關。教學難點：電磁繼電器的工作原理及應用。教學過程時間教學環節主要師生活動2分鐘3分鐘6分鐘4分鐘5分鐘1分鐘1分鐘引入電磁鐵實驗探究電磁鐵應用電磁繼電器課堂小結布置作業電磁鐵【點PPT】同學們見過電磁起重機嗎？【點PPT】電磁起重機在工作時，可以吸起鋼鐵。老師組裝了一個電磁起重機的模擬電路，【點PPT】這是起重吊頭，它實際上是一個電磁鐵。【點PPT】這是學生電源。【點PPT】這是一個底部有掛鉤的鐵質圓盤。我們來看看這個起重機的工作情況吧。【點PPT】（自動播放視頻）【點PPT】三個狀態對比，你發現了什么？【點PPT】電路未接通時，起重吊頭不吸引鐵質圓盤。----說明：電磁鐵無磁性。【點PPT】接通電源后，起重吊頭能吸起鐵質圓盤。----說明：電磁鐵有磁性。【點PPT】斷開電源時，鐵質圓盤掉落。----說明：電磁鐵失去磁性。【點PPT】這正是電磁鐵的工作原理：電磁鐵中有電流通過時有磁性，【點PPT】沒有電流時就失去磁性。【點PPT】我們一起來看看起重吊頭的內部結構吧。【點PPT】這是螺線管，也叫線圈。【點PPT】這是鐵芯。【點PPT】電磁鐵，就是內部插有鐵芯的螺線管。【點PPT】給螺線管通電時，螺線管周圍便有磁場，為什么還要加入鐵芯呢？我們來做一組對比實驗，看一看鐵芯的作用。【點PPT】取出鐵芯，將螺線管至于支架上；上面用彈簧懸掛鐵質圓盤。若給螺線管通電，可通過鐵質圓盤下降的幅度得知彈簧的伸長長度，便可研究螺線管對鐵質圓盤的吸引力的大小，進而判斷通電螺線管的磁場強弱。【點PPT】我們來做做看吧。【點PPT】（點擊視頻）【配視頻】實驗時：給螺線管通電，此時鐵質圓盤略有下降。【配視頻】螺線管內加入鐵芯，螺線管中通過相同的電流，請同學們觀察鐵質圓盤的下降幅度。【配視頻】鐵質圓盤被牢牢吸引。【點PPT】通過實驗，我們發現，不加鐵芯，給螺線管通電，鐵質圓盤略有下降，彈簧的形變量較小，這說明磁場對鐵質圓盤的吸引力較小。加入鐵芯后，螺線管中通過相同的電流時，鐵質圓盤被磁化后的鐵芯緊緊吸住，彈簧的形變量很大，這說明磁場對鐵質圓盤的吸引力很大。【點PPT】磁場對鐵質圓盤的吸引力越大，表明磁場越強。由此可見，在通電螺線管中插入鐵芯，通電螺線管的磁場和磁化后的鐵芯產生的磁場累加在一起，整體磁性大大增強。電磁鐵磁性強弱跟哪些因素有關？【點PPT】這是實驗是常見的電磁鐵。【點PPT】實際中，根據工作性質不同，需要電磁鐵的磁性強弱也不同。那么，電磁鐵磁性強弱可能跟哪些因素有關呢？【點PPT】首先，電磁鐵只有在線圈中通有電流時才有磁性，那么，電流的大小應該會影響電磁鐵磁性的強弱。【點PPT】其次，構成電磁鐵的主要部件是線圈，線圈的匝數和形狀可能也會影響電磁鐵的磁性強弱。【點PPT】下面我們主要進行以下兩個探究：【點PPT】探究一：電磁鐵磁性強弱與電流大小有關嗎？【點PPT】因為線圈的形狀不易改變，所以我們進行探究二：外形相同的電磁鐵的磁性強弱與線圈的匝數會有怎樣的關系？【點PPT】我們用一段導線、一枚鐵釘就可以制作一個電磁鐵。【點PPT】用漆包線代替有絕緣皮的導線，可以增加線圈的匝數。將漆包線纏繞到鐵釘上，用砂紙將漆包線兩端點的絕緣漆打磨掉，并將其兩端固定在接線柱上。【點PPT】（播放視頻，配語音）給自制電磁鐵通電，電磁鐵吸引大頭針。可以根據電磁鐵吸引大頭針的多少，來判斷它的磁性強弱。【點PPT】首先，我們來探究電磁鐵磁性強弱與電流大小有關嗎？實驗時，將電磁鐵與滑動變阻器、電流表串聯起來，通過開關接到電源上。【點PPT】調節滑動變阻器的滑片，改變電路中的電流。請同學們認真觀察通入不同大小的電流時，電磁鐵吸引大頭針的多少有什么變化。【點PPT】我們來進行實驗吧。（播放視頻）【點PPT】我們一起來記錄現象吧。【點PPT】當電流為1A時，電磁鐵吸引的大頭針較少；【點PPT】當電流為2A時，電磁鐵吸引的大頭針較多；【點PPT】當電流為3A時，電磁鐵吸引的大頭針很多。【點PPT】從實驗可以看出：電磁鐵的磁性強弱與電流大小有關。同一個電磁鐵，通入的電流越大，電磁鐵吸引的大頭針越多，【點PPT】電磁鐵磁性越強。【點PPT】下面我們來探究，電磁鐵磁性強弱與線圈匝數是否有關？【點PPT】這是三個串聯起來的外形相似自制線圈，它們都纏繞在相同的鐵釘上，線圈匝數分別為30匝、60匝、90匝。【點PPT】將這三個串聯的線圈通過開關接到電源上。這樣既改變了線圈的匝數，又控制了通過三個線圈的電流相等。【點PPT】給電路通入一定的電流，請同學們觀察現象，并比較不同匝數的電磁鐵的磁性強弱。【點PPT】（播放視頻）【點PPT】我們一起把現象記錄下來吧。【點PPT】匝數為30匝的電磁鐵吸起的大頭針較少；匝數為60匝的電磁鐵吸起的大頭針較多；匝數為90匝的電磁鐵吸起的大頭針很多。【點PPT】根據實驗現象，可得結論：電磁鐵的磁性強弱與線圈匝數有關。通入的電流一定時，外形相同的電磁鐵，匝數越多，【點PPT】電磁鐵磁性越強。【點PPT】綜上，我們可以得出結論：電磁鐵的磁性強弱與通過線圈的電流、線圈的匝數有關。電流越大、匝數越多，電磁鐵的磁性越強。電磁鐵磁性的應用【點PPT】電磁鐵跟永磁體相比，有什么優勢呢？永磁體的磁性有無、磁性強弱、極性都不易改變，但對于一個電磁鐵：【點PPT】1.電磁鐵磁性的有無，可以用通、斷電來控制。【點PPT】2.電磁鐵磁性的強弱，可以用電流的大小來控制。【點PPT】3.電磁鐵磁極的極性，可以用電流的方向來控制。【點PPT】電磁鐵的實際用途很多，最直接的應用之一是電磁起重機。電磁鐵安裝在吊車上，通電后吸起大量鋼鐵，移動到另一位之后，切斷電流，鋼鐵被放下。大型起重機一次可以吊起幾噸鋼材。【點PPT】磁懸浮列車也用到了電磁鐵，且大多是通有強大電流的電磁鐵。磁浮列車的車廂和鐵軌上分別安放著磁體，磁極相對。由于磁極間的相互作用，列車能夠在鐵軌上方幾厘米的高度上飛馳，避免了來自車輪與軌道之間的摩擦，突破了以往列車的速度極限，最大運行速度可達500km/h以上。這幾乎達到了短程飛機的航速，并且噪聲低、動力損耗少、穩定性高。2003年，我國上海市龍陽路至浦東機場的磁浮鐵路成為世界上第一條商業運營的磁浮鐵路。【點PPT】2019年5月23日10時50分，速度達600km/h高速磁浮試驗樣車在青島下線。這標志著中國在高速磁浮技術領域實現重大突破。中國磁浮未來可期。【點PPT】在電動機、發電機里，也用到了電磁鐵。【點PPT】全自動洗衣機的進水、排水閥門，感應式出水閥門，也是電磁鐵來控制的。【點PPT】電鈴和電磁繼電器里，也用到了電磁鐵。【點PPT】這是一個直流電鈴。（視頻）給直流電鈴通電，它便發出清脆的響聲。【點PPT】讓我們來看看直流電鈴的工作原理吧。【點PPT】這是電磁鐵【點PPT】這是彈簧片【點PPT】彈簧片的一端連接著銜鐵【點PPT】銜鐵右側連接著小錘【點PPT】這是鈴碗【點PPT】這是金屬螺釘【點PPT】電路接通前，彈性片和螺釘是接觸的。【點PPT】接通電源后，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵，使小錘敲擊鈴碗而發聲；【點PPT】同時，彈性片與螺釘分離，導致電路斷電，電磁鐵失去磁性，銜鐵被釋放，而彈性片又和螺釘接觸而通電。這樣循環下去，小錘就不停地敲擊鈴碗發出鈴聲。那么，電磁繼電器在電路中起什么作用呢？四、電磁繼電器【點PPT】驅動巨大機器的電流可能達到幾十安、幾百安。在工廠里，我們常常看到工人師傅利用按鈕來控制機器，難道強大的電流就在按鈕下面流過？----不，用手直接控制強大的電流或操作高壓電路是很危險的，工人師傅按下的只是繼電器的開關，而電源的接通和斷開是由繼電器控制的。【點PPT】繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強電流電路通斷的裝置。【點PPT】這是一個模擬的控制電路。這個電路中就有電磁繼電器。它分為左右兩部分。左側電路由干電池供電；右側電路連接到220V的電源上，繼電器把這兩個電路聯系在一起。我們來看看這個電路是怎么工作的吧。【點PPT】（視頻）接通右側電路，綠燈亮；閉合左側低壓控制電路中的開關，右側電路中的紅燈亮；斷開低壓控制電路中的開關，右側電路中的紅燈熄滅，綠燈亮起。再觀察一遍。【點PPT】這樣就實現了低壓控制高壓。在這個電路中，實現低壓控制高壓的元件就是電磁繼電器，【點PPT】它是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關。【點PPT】我們看看它的結構。【點PPT】這是電磁鐵，【點PPT】金屬片的中間下方裝有銜鐵，【點PPT】金屬片的左端安裝了彈簧，【點PPT】這是觸點。【點PPT】其中，隨金屬片一起上下運動的觸點是動觸點【點PPT】動觸點上下兩側各有一個靜觸點。【點PPT】通過局部放大視頻，請同學們仔細觀察電磁繼電器的工作過程。尤其關注銜鐵和觸點。【點PPT】（視頻）再觀察一遍。【點PPT】【點PPT】我們來對比分析：當沒有電流通過電磁鐵時，在彈簧拉力作用下，動觸點與上方的靜觸點接通。【點PPT】當有電流流過電磁鐵時，電磁鐵把銜鐵吸下，動觸點與下方的靜觸點接通。【點PPT】以剛才的演示電路為例，【點PPT】我們看其工作電路的示意圖，左側是電磁鐵所在的低壓控制電路，【點PPT】右側電路為紅綠燈工作電路。【點PPT】當低壓控制電路斷電時，電磁鐵無磁性，在彈簧拉力作用下，右側工作電路中的兩個上方觸點接觸，綠燈亮。【點PPT】給低壓控制電路通電，電磁鐵有磁性，銜鐵被吸引，右側工作電路中的兩個下方觸點接觸，高壓電路中綠燈熄滅、紅燈亮起。像這樣，工人師傅的按鈕只控制電磁鐵電流的通斷，而高電壓、強電流電路的通斷則由觸點控制，人們就可以安全方便地操縱大型機械了。【點PPT】若將這個開關換成水位控制開關，便是一個“防汛報警器”了。【點PPT】如果將控制電路中的開關換成對光、煙霧、溫度等敏感的元件，便可實現智能自動控制。留心觀察，你一定會發現更多電磁繼電器的應用，定會感受到科技的魅力。課堂小結【點PPT】同學們，來梳理今天所學內容吧，我們認識了