小小發(fā)明家系列課講義電磁學(xué)模塊第二講：金屬探測器一、課程目標(biāo)知識學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.重點理解生活里的電磁波；2.重點掌握金屬探測器的工作原理：電磁波的發(fā)射與回收（課堂中強調(diào)三遍以上，通過探究學(xué)習(xí)引導(dǎo)；3.一般了解金屬探測器的歷史由來；4.一般了解金屬探測器在生活中的應(yīng)用。探究學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過游戲探索互動模式讓學(xué)生在玩中學(xué)；2.通過趣味故事及生活中的科學(xué)現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生對身邊的科學(xué)產(chǎn)生興趣；3.通過實驗演示和互動參與，激發(fā)學(xué)生主動思考和探索，體驗科學(xué)的樂趣，引導(dǎo)學(xué)生自主掌握知識學(xué)習(xí)目標(biāo)中的重點。火星盒子制作目標(biāo)：1.觀察和認(rèn)識金屬探測器的組成部分和主要元器件；2.在教師指導(dǎo)下，動手組裝完成金屬探測器；3.學(xué)會金屬探測器的使用場景和使用方法。二、課堂組織形式1.設(shè)計互動參與游戲2.組織開放式問題討論3.問答式課堂互動4.融入趣味故事講解5.設(shè)計互動探究實驗6.火星盒子制作演示和指導(dǎo)7.課后習(xí)題鞏固三、課堂準(zhǔn)備名稱內(nèi)容來源備注1PPT課件課程全流程演示文稿，PPT備注為臺詞火星人課件根據(jù)課堂實際設(shè)置刪減或調(diào)整順序2組裝制作說明視頻組裝制作金屬探測器的說明視頻火星人備課視頻約6分鐘的組裝流程視頻說明3互動游戲教具若干個不透明盒子（比如火星盒子大小，不要太大）/文件袋/信封課前在每個里面內(nèi)藏一種物品，比如塑料、鋼尺、易拉罐瓶、紙張、金屬片、刀等，注意種類要豐富，包含多種金屬和非金屬物體。需教師自己準(zhǔn)備（詳細(xì)方法參考火星人備課視頻）注意事項：（1金屬尺寸不要太小比如螺絲刀雖是金屬但可能探測不到；（2較薄的金屬要用膠帶貼在盒子一側(cè)，否則可能探測不到。4互動實驗教具無線輸電裝置套件及線圈小燈；（使用方法參考火星人備課視頻）實驗測試物品若干，如紙張、玻璃杯、課本、塑料板、金屬板、手機等（可隨機借用身邊有的物品須包含金屬和非金屬兩種不同的物品）需教師自己準(zhǔn)備（詳細(xì)方法參考火星人備課視頻）注意事項：（1測試物品多樣化須包括金屬和非金屬；（2）測試物品厚度須在1cm以下5學(xué)生組裝器材及工具火星盒子——金屬探測（每人一套螺絲刀（每人一套）火星盒子需按學(xué)生數(shù)量在商城訂注意事項：火星盒子和螺絲刀提前收好，需要購；螺絲刀需根據(jù)學(xué)生數(shù)量由教師提前準(zhǔn)備。在理論講解之后，如果在課前即擺在學(xué)生面前，會極大分散學(xué)生的注意力，不利于理論知識講解和課堂互動。6課后習(xí)題考核本科學(xué)習(xí)知識點，客觀題+主觀題本講義最后部分四、詳細(xì)上課流程本節(jié)課括課熱和8步具體：（）通過星故介紹本課的背景，復(fù)習(xí)課的內(nèi)，時長在5分鐘內(nèi)。（第-5步論講時控需在-0分鐘通過游引插趣味事講識過實演和互動完重點（金屬測器）的傳。（）第6步為動手操組裝金屬探器，師指導(dǎo)維護、保證全，控制在-0分。（）第7步為總結(jié)，第8步置家庭動作控制在0分鐘。上課步驟主要內(nèi)容注意事項【課堂預(yù)熱】背景引入【對應(yīng)PPT】火星來信【時長】2min【情景引入-火星來信聽說火星在宇宙中發(fā)現(xiàn)了一批神秘的電波火星博士憂心忡忡說恐怕宇宙大戰(zhàn)就要開始了，火星進入全員戒備狀態(tài)，開始全面檢查外來人員。小火星寫信求助，怎么能檢查出來那些帶了危險物品的人呢？（1）不要在課程開始時發(fā)給學(xué)生盒子器材，會分散學(xué)生注意力。【知識回顧】鞏固上節(jié)知識【對應(yīng)PPT】內(nèi)容復(fù)習(xí)【時長】3min【提問】帶領(lǐng)學(xué)生回憶上節(jié)課的主要內(nèi)容【第1步】互動游戲引入【對應(yīng)PPT“拯救球”部分【時長】5-8min【場景布置】老師把準(zhǔn)備的若干個不透明盒子/文件袋/信封在教室里擺好，位置比較明顯且學(xué)生可以觸碰到，也可以放在講臺上。（1）金屬尺寸不要太小，比如螺絲刀是檢查不出來的。（2）較薄的金屬要用膠帶貼在盒子一側(cè)，否則可能探測不到。【游戲背景】有一群外星人想要消滅人類，他們帶了一些危險的物品藏在寶盒里，現(xiàn)在他們睡著了，需要你們這些正義的小天使拯救人類，抓緊時間找出危險品，但是前提是不能用手觸碰寶盒，不能移動寶盒，否則外星人就會蘇醒，人類就沒救啦。此處建議播放具有神秘感的音（如美劇X檔案的主題曲。【游戲過程】先讓學(xué)生觀察寶盒，猜想哪一個是危險的；接下來給孩子們一個神奇的魔（金屬探測器成品讓他們輪流來檢查盒子；最后把報警的盒子挑出來，小心翼翼打開，取出危險物品交給老師妥善保管。先將金屬探測器描述成為“神奇的魔杖，不要說出“金屬探測器”名稱。【引入主題】讓學(xué)生們觀察危險物品特點，在引導(dǎo)下由學(xué)生自己總結(jié)出危險物品的共同特點，都是主要有金屬材料組成，引入主題金屬探測器。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)“金屬后再說“金屬探測器”的名稱。【第2步】金屬探測器歷史由來【對應(yīng)PPT“誰發(fā)了金屬探測器？”部分【時長】5min【陳述】講到這里大家認(rèn)識金屬探測器了嗎？那這么有用的一個工具又是從何而來的呢？【講解】老師放歷史由來這一部分的PP并且根據(jù)PT備注講解貝爾明金屬探測器的故事。詳情見附錄二。【第3步】金屬探測器主要用途【對應(yīng)PPT“金屬測器有什么用呢？”部分【時長】15in【陳述】雖然貝爾發(fā)明了金屬探測器但是當(dāng)時并沒有受到重視，直到幾十年后金屬探測器才開始被真正的利用起來。【講解】老師放映實際應(yīng)（掃雷尋寶考古食品檢查、安檢）這一部分的PPT，并根據(jù)PT注講解金屬探測器的幾種應(yīng)用。詳情見附錄三。【總結(jié)】除了安檢之外，金屬探測器還有可以用于掃雷、考古、淘金、食品檢驗等等，應(yīng)用非常廣泛。【第4步】認(rèn)識電磁波【對應(yīng)PPT“身邊電磁波”部分【時長】5min【講解】金屬探測器是如何找到金屬的呢其實是因為金屬探測器可以發(fā)出一種物質(zhì)叫電磁波。電磁波是什么呢？可能很多人覺得陌生，但實際上電磁波就在我們的身邊。比如手機，每天我們都要打電話，一個人說話另一個人在地球的對面都可以聽到，聲音是靠什么傳遞過去的呢？就是我們平時說的無線電，而無線電就是一種電磁波。而我們平時上網(wǎng)時連接的WIFI也是電磁波手機的右上角就會顯示打電話的信號以及WIFI信號。這里注意邏輯轉(zhuǎn)折突然提出電磁波會比較突兀注意節(jié)奏和適當(dāng)?shù)年愂鲂凿亯|。【講解】除此之外，無線電視、收音機都是利用的電磁波，你看很多樓頂上的基站就是傳遞電磁波的中轉(zhuǎn)站，包括我們開車出行時用的導(dǎo)航，也是電磁波。還有我們家里常用來加熱食物的微波爐，用的是微波加熱的，微是小的意思，微波就是比較短的波，也是一種電磁波。微波爐可以加熱食物，但是微波爐里能不能加熱金屬呢？比如拿一（1本節(jié)課關(guān)于電磁波只做初步認(rèn)識，因為是第一節(jié)課學(xué)生們只需要知道生活里的無線電等就是電磁波即可后續(xù)的課程會對電磁波的波譜特性和具體應(yīng)用有詳細(xì)的介紹。個鐵盤子來盛食物加熱可以嗎？這個問題我們先放著。【第5步】金屬探測器工作原理【對應(yīng)PPT“金屬測器為什么會報警？”部分【時長】15in【故事】我們先來看看電磁波是怎么被發(fā)現(xiàn)的300多年前有一個特別愛做實驗的科學(xué)家他的名字叫做法拉第，有一次他做了這么樣一個實驗，他將兩條獨立的電線環(huán)繞在一個大鐵環(huán)，繞成兩個大線圈，固定在椅子上，并在其中一個線圈上通上電，結(jié)果另外一個線圈也產(chǎn)生電流。什么是線圈呢就是老師手里拿這個用銅線繞成一圈一圈的。兩個線圈沒有連接在一起，怎么就能隔空傳輸電呢？現(xiàn)在我們知道了，其實就是靠的電磁波。我們一起做一下這個實驗。【實驗】①取無線輸電裝置藏在紙張下面。②取出一個無線輸電小燈，以表演魔術(shù)的形式把燈點亮。(靠近無線輸電裝置，讓學(xué)生猜測小燈是否可以自己亮起來，然后打開手掌)③揭秘魔術(shù)，取走紙張，露出無線輸電裝置，告知裝置就是一個發(fā)射線圈，線圈發(fā)出了神秘的電磁波，隔空點亮了實驗中適當(dāng)增加與學(xué)生的互動比如讓學(xué)生來進行實驗操作拿燈放材料等。小燈。④在小燈和無線輸電裝置之間分別放上準(zhǔn)備好的不同的材料，從薄到厚，從小到大，比如從一張紙到一本書。并且問學(xué)生它們能否擋住電磁波，學(xué)生猜測后再進行實驗觀察效果。⑤實驗結(jié)果強調(diào)：通電的線圈可以發(fā)出電磁波并且隔空傳輸電；電磁波可以穿透紙張、玻璃等材料，卻不能穿透金屬（放出PPT上的線圈和金屬圖片）【講解】金屬探測器的工作原理就是發(fā)射返回電磁波依靠線圈發(fā)射電磁波，遇到塑料、玻璃等等材料電磁波就直接穿過去了但是遇到金屬不但不能穿過金屬還會反抗”你竟然拿電磁波攻擊我我也要打回去于是金屬又發(fā)回去一個電磁波，此刻另一個線圈就會接收到返回來的電磁波，就會讓蜂鳴器開始報警，提示你前方有“敵人反抗”——金屬。配合PPT畫圖和板書【提問】那現(xiàn)在大家知道微波爐能不能加熱金屬容器裝的食物了嗎？【講解】電磁波靠微波加熱食物，食物吸收微波的熱量，微波是一種電磁波，不能穿透金屬，導(dǎo)致微波爐中積聚大量的微波無處釋放導(dǎo)致高溫，會出現(xiàn)失火。爆炸等現(xiàn)象。所以不能用金屬容器。【問答】如果你有一個金屬探測器，你會用來做什么呢？目的是活躍課堂氣氛保護孩子求知欲和想象力，讓孩子表達想法。【第6步】動手制作金屬探測器【對應(yīng)PPT“開始手制作啦”部分【視頻輔導(dǎo)此時可以播放/暫停6分鐘的組裝說明視頻作為指導(dǎo)。【時長】40-0min①指導(dǎo)學(xué)生打開包裝盒將零件分類擺放整齊在自己前方桌面上。（1物品擺放不要太靠近自己的身體，否則容易掉在地上.（2）螺絲釘長短不一，要分開放置，為避免散亂和掉落也可把螺絲和墊片一直放在袋子內(nèi)。②講解各元器件的形狀和功能，主要的元器件如下：講解主要元器件是要回顧金屬探測器原理對應(yīng)到實物第一個線圈發(fā)射電磁波遇到金屬后被擋住金屬做出反抗返回電磁波由第二個線圈接收返回的電磁波，驅(qū)動蜂鳴器報警。a.線圈模塊兩組線圈通電后一組線圈發(fā)射電磁波，另一組線圈接收金屬回射過來的電磁波。b.金屬探測器模塊：接收金屬回射過來的電磁波后，驅(qū)動喇叭報警。c.開關(guān)模塊，打開關(guān)閉金屬探測器③講解連線方式，并指導(dǎo)學(xué)生完成連接。連線圖如下：充電寶接開關(guān)模塊的輸入端；開關(guān)的輸出端接金屬探測器模塊的電源接口；金屬探測器的線圈接口連接線圈模塊的線圈接口。注意講請電路連接的邏輯關(guān)系④告知學(xué)生各元器件的安裝方式并指導(dǎo)學(xué)生按順序完成正確位置的安裝（1）線圈模塊固定在一側(cè)，開關(guān)和探測模塊固定在另一側(cè)每個電路板下都加上白色圓形隔離柱。（2）詳細(xì)安裝步驟參考火星人備課視頻。⑤指導(dǎo)學(xué)生進行測試，并教給學(xué)生如何調(diào)節(jié)靈敏度靈敏度調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)按鈕靈敏度調(diào)整：1.出現(xiàn)以下兩種情況則需要進行靈敏度調(diào)整a即使貼近金屬也無法報警；b、不管有沒有遇到金屬，金屬探測器一直報警。2.打開金屬探測器開關(guān)，用一把小的螺絲刀去調(diào)節(jié)滑動變阻器遇到a類情形順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)至發(fā)聲再逆時針旋轉(zhuǎn)微調(diào)至剛好不發(fā)聲遇到b類情形逆時針旋轉(zhuǎn)微調(diào)至剛好不發(fā)聲。【第7步】課程總結(jié)【對應(yīng)T“今天你學(xué)到了什么？”部分【時長】10in老師根據(jù)ppt里的知識圖譜回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)過的知識要點，如金屬探測器的由來、應(yīng)用和工作原理等。然后帶領(lǐng)學(xué)生完成課后習(xí)題。需再次強調(diào)工作原理。【第8步】課程結(jié)束【對應(yīng)PPT“謝謝部分布置延伸到家庭中的課后作業(yè)，讓家長把鑰匙藏在身上或某個固定區(qū)域內(nèi)，孩子用金屬探測器找到。或其他形式目的是讓學(xué)生與家長之間有關(guān)于所學(xué)內(nèi)容的互動交流附一：課后習(xí)題及解析1.攜帶下列物品乘坐地鐵，會使安檢儀報警的是（）A．木劍 ．塑料小刀．礦泉水 D．手機2.金屬探測器利用的是（ ）發(fā)射與回收。A．電磁波 ．金屬．超聲波 D．光3.金屬探測器在生活廣泛應(yīng)用，請至少列舉三種。4.人類徜徉在電磁波的海洋里說一說你認(rèn)識哪些電磁波或者認(rèn)為生活里還有什么可能是電磁波？5.你知道金屬探測器為什么遇到金屬會報警了嗎？6.你覺得金屬探測器有用嗎？完成了你的小發(fā)明，你想拿它來做什么呢？答案和解析：1.D解析AC都不是金屬不能是安檢儀報警D是金屬可以使安檢儀報警2.A解析：金屬探測器的工作原理是發(fā)射回收電磁波3.安檢、淘金、掃雷、考古、食品檢查4.手機信號、WIF、導(dǎo)航、無線電視、微波爐等。后一個問題學(xué)生自由想象。5.（僅供參考，不限制學(xué)生怎么回答，包含電磁波-發(fā)射-回收或者反射均可）金屬探測器的工作原理是發(fā)射回收電磁波，內(nèi)置一個線圈通電后可以發(fā)出電磁波，電磁波可以穿透木頭玻璃人等等但是無法穿透金屬金屬還會反射回來電磁波，另一個線圈接收到反射的電磁波就會驅(qū)動喇叭報警。6.開放性設(shè)置附二：貝爾的故事說到金屬探測器來源就不得不提到我們的手機因為正是發(fā)明世界上第一部電話的人——貝爾，發(fā)明了金屬探測器。這是一個離奇的故事.....貝爾發(fā)明電話沒幾年美國歷史上就出現(xiàn)了一個任職只有199天的統(tǒng)他叫加菲爾德是個數(shù)學(xué)家還是一名少將非常有才干可惜剛剛被選舉為總統(tǒng)幾個月就被一個落魄的律師襲擊了加菲爾德身中兩槍一槍在胳膊上一槍在背上危在旦夕啊立馬被送到了醫(yī)院醫(yī)生緊急搶救開始取出子彈胳膊上的子彈很快被取出來了可背上那顆穿透了總統(tǒng)的身體打的太深找不著了這醫(yī)生焦頭爛額啊眼看著總統(tǒng)一直流血卻束手無策那怎么辦呢？總不能把總統(tǒng)整個背都剖開看看吧那子彈還沒找著估計就開刀開死了于是有個機智的醫(yī)生想到了貝爾趕忙給貝爾打了個電話讓貝爾出個主意找找這子彈到底在哪貝爾一聽這事得幫忙啊于是就花了幾天時間做做一個小小的金屬探測器叮囑醫(yī)生說我這兒探測器對金屬非常敏感總統(tǒng)身上可千萬不能帶金屬的裝飾醫(yī)生也很注意啊檢查好總統(tǒng)沒有其他金屬就開始用金屬探測器找子彈大家猜猜看子彈能找到嗎？。然而并沒有，這個小小的金屬探測器只要一靠近總統(tǒng)，就滴滴滴的響個不停這是怎么回事呢？難道總統(tǒng)是鋼鐵俠嗎？當(dāng)然不是但是醫(yī)生百思不得其解最后也沒能找到子彈子彈一直在總統(tǒng)體內(nèi)導(dǎo)致重金屬中毒加上又一直流血，最后總統(tǒng)躺在病床上堅持了兩個多月以后終于醒不過來了。附三：金屬探測器的應(yīng)用【應(yīng)用舉例【例一】就在幾十年后，世界大戰(zhàn)爆發(fā)了，戰(zhàn)場上出現(xiàn)了一種殺傷力非常大的隱形武器看不見摸不著卻一不小心就被炸死了同學(xué)們猜猜看是什么呢？就是地雷當(dāng)然不是電腦游戲里掃雷里那個地雷而是真正的地雷它們埋在地下一不小踩到就會被炸死我們國家在抗日戰(zhàn)爭的時候就使用了大量的地雷那么這么兇殘的武器應(yīng)該怎么對付呢？人要能長一雙透視土地的眼就好了啊同學(xué)們一下子就想到了用金屬探測器真是個好主意當(dāng)時的地雷可都是有著堅硬的金屬外殼用金屬探測器就可以輕輕松松把它找出來戰(zhàn)爭中它的學(xué)名叫做掃雷儀。【應(yīng)用舉例】【例二】 當(dāng)然地雷戰(zhàn)已經(jīng)是很多年前的事情了現(xiàn)在地雷已經(jīng)被禁用了那么金屬探測器還有什么用途呢？大家有沒有聽說過盜墓或者看過這樣的電視就是偷偷的去挖古人的墳?zāi)鼓康氖钦乙恍┵F重的古董拿去賣掉。有一種職業(yè)光明正大的刨人墳?zāi)沟拇蠹抑朗鞘裁绰铮烤褪强脊艑W(xué)家研究歷史，保護中國古代的文物。比如上圖就是考古學(xué)家在山東的一個小鎮(zhèn)上發(fā)現(xiàn)的一個古墓里邊放了很多古文物