小小發明家系列課講義電磁學模塊第一講：電磁摩天輪一、課程目標知識學習目標：1.重點了解電磁鐵的特點a.通斷電控制磁性有無b.線圈匝數鐵芯大小電流大小影響磁性強弱；.改變電流方向會改變電磁鐵的磁極；2.重點了解電磁摩天輪的原理摩天輪轉軸上的永磁鐵靠近底座時磁力開關閉合電路導通，電磁鐵生效，與轉軸上的永磁鐵產生斥力，推動摩天輪轉動；3.一般了解磁力開關的應用。探究學習目標：1.通過自制電磁鐵的實驗，讓學生學會利用身邊的物品進行自主的科學探究2.通過電磁鐵磁性和磁極探究實驗，培養學生養成控制變量進行定量實驗的基本思路3.通過一系列趣味實驗，激發學生對科學的興趣和好奇心。火星盒子制作目標：1.觀察和認識電磁摩天輪的組成部分2.在教師指導下動手組裝完成電磁摩天輪的制作3.學會電磁摩天輪的調試和使用二、課堂組織形式1.組織趣味互動游戲2.問答式課堂互動3.隨堂趣味測試題4.融入趣味故事講解5.設計互動探究實驗6.火星盒子制作演示和指導7.課后習題鞏固三、課堂準備名稱內容來源備注1PPT課件課程全流程演示文稿火星人課件2組裝制作說明視頻組裝制作的說明視頻火星人備課視頻組裝流程視頻說明3互動實驗教具磁鐵摩天輪：摩天輪模型，磁鐵，雙面膠塊自制電磁鐵：銅線、鐵芯、5號電、保護電阻、別針、指南針磁懸浮展示：磁懸浮地球儀磁鐵黑電腦：磁鐵、筆記本電腦需教師自己準備（詳細方法參考火星人備課視頻）注意事項：（1）鐵芯、別針注意使用安全（2不能用導線直接連接電池正負極，必須使用保護電阻4學生組裝器材及工具火星盒子——電磁摩天輪（每人一套）、螺絲刀火星盒子需按學生數量在商城訂購；注意事項：火星盒子提前收好，需要在理論講解之后，也就是上課流程第4步動手制作（見下文）時再發給學生，如果在課前即擺在學生面前，會極大分散學生的注意力，不利于理論知識講解和課堂互動。6課后習題考核本科學習知識點，客觀題+主觀題本講義附件部分四、詳細上課流程本節課括課熱和6步具體：（）通過星故介紹本課的背景。（第-3步論講解時長需在-0分鐘過探究驗了磁鐵的點電磁鐵磁力在生活中應用學習電摩天原理。（）第4步為動手操組裝電磁摩輪，師指導維護、保證全，控制在0分鐘。（）第5步為總結，長為0鐘。（）第6步為作業布，把內容延到生。（總時長為120分鐘，預留5-10分鐘休息時間）上課步驟主要內容注意事項【課堂預熱】背景引入【對應PPT】火星來信【時長】2min【情景引入-火星來信】小火星旅行途中給我們寄來了一張明信片，我們一起來看看。師：同學們，這張照片上是什么？生：摩天輪對，這個就是著名的倫敦之眼，原來小火星跑去倫敦了。【講解倫敦之眼建造于1999年是當時界上最大的摩天輪坐在上面可以從空中看到整個倫敦城。它建成的第一年就吸引了300客，一下子就給倫敦旅游業增加了10的收入。是不是很厲害。【提問】這么個大家伙，它的動力來自哪里呢？是風嗎？還是說是它下面的河？還是說有人推著它呢？（學生自由回答）【講解】都不是，其實在它的中心有一個電動機，對，就是我們之前學過的電動機。通上電，它就會一直轉?！俱暯釉捫g】那有沒有其他的方式讓摩天輪一直轉下去呢？磁鐵可以嗎？（1）不要在課程開始時發給學生盒子器材，會分散學生注意力?！镜?步】認識電磁鐵

【提問】還記得磁鐵有什么特性嗎？當兩個磁鐵同極靠近的時候會發

此處需要準備一個摩天輪模型【對應PPT“神奇的電磁鐵”生什么？（學生自由回答）部分【時長】30in

【講解】對，會相互排斥，把對方給推開?！咎釂枴磕俏覀兪遣皇强梢栽谀μ燧喩瞎潭ㄒ粋€磁鐵，在底座上固定一個磁鐵，兩個磁鐵相互排斥，是不是就可以推著摩天輪走了呢？同學們覺得這個方法可行嗎？（學生自由回答）我們來請一位同學試一下看看行不行？【實驗/游戲】磁鐵摩天輪實驗材料：摩天輪模型，兩塊磁鐵，雙面膠塊（學生上去嘗試驗證）【講解】誒，不行是不是？我們發現底座上的磁鐵是會推著摩天輪的磁鐵上去，但是等到摩天輪上的磁鐵往下走的時候就下不來。那怎么辦呢？摩天輪要上去的時候把底座上的磁鐵放那，要下來的時候把磁鐵拿走，可以嗎？那我們是不是就要不停地放下拿走放下拿走，額，又成了人肉摩天輪了?！俱暯釉捫g】我們拿走磁鐵其實是為了讓磁性消失，同學們想一想，我們之前學過的知識有沒有辦法控制磁鐵想讓它有磁性的時候就有，想讓它沒有的時候就沒有呢？【講解】嗯，很好，我們在電動機這節課講過電可以產生磁。那節課里我們做了一個實驗，通電的導線可以讓小磁針偏轉，說明導線通電之后也變得有磁性了?！俱暯釉捫g】但是它的磁性非常的弱，連一個大頭針都吸引不起來。那我們怎么讓它變強呢？【講解】科學家發現把導線的形狀變成螺旋形的線圈，加上鐵芯，通上電就可以產生比較強的磁力。這種磁體我們就叫他電磁鐵。下面我們一起來制作一個電磁鐵?！緦嶒?游戲】自制電磁鐵實驗材料：銅線、鐵芯、5號電池，別針實驗操作：將銅線一圈一圈繞到鐵芯上，將銅線的兩端接到電池的正負極比一比：看誰的電磁鐵吸起來的別針多【提問】大家觀察一下，你們的電磁鐵哪里不一樣？為什么有的同學做的電磁鐵吸起來的別針多，有的同學吸起來的少呢？（學生自由回答）注意事項：（1）實驗中鐵芯注意小心保管，不要戳到學生（2）制作時一定要增加保護電阻，不能直接用銅線連接電池正負極，否則會短路?！局v解】大家用的是一樣的鐵芯，一樣的電池，只有我們自己纏的銅線不一樣，有的同學纏的多，有的纏的少?！咎釂枴看蠹铱匆幌?，纏的多的磁力強還是纏的少的磁力強？【總結】對，我們發現，纏的銅線圈數越多越密，電磁鐵的磁力就越強?！俱暯釉捫g非常棒我們已經找到一個能影響電磁鐵磁力的因素了。那還有沒有別的因素呢？（學生猜想自由回答）除了銅線，我們還用了鐵芯和電池，這兩個會影響磁力大小嗎？我們一個一個來試一下?！緦嶒?游戲取出一一下鐵芯線圈數目差不多這兩個誰更強呢？大鐵更強；保持電池和銅線不動，把鐵芯拿掉，看看能吸起來的別針變多還是變少了。（指導學生取掉鐵芯對比磁力）【總結拿掉鐵芯后，吸起來的別針少了所以有鐵芯的時候磁力強，沒有鐵芯的時候磁力弱。鐵芯越大磁力越強?！緦嶒?游戲】好，接下來我們保持銅線和鐵芯不動，增加一節電池，看看能吸起來的別針變多還是變少了。（指導學生改用兩節串聯電池盒對比磁力）【總結】很明顯對不對，吸起來的別針變多了。所以電流越大，電磁鐵的磁力越強。那我們要做一個特別強的電磁鐵該怎么做呢？就是增加它的線圈圈數、增大電流、用大鐵芯。【銜接話術我們知道怎么加強電磁鐵的磁力了那么還有一個問題，每個磁鐵都有自己的磁極。我們的電磁鐵的磁極是怎么樣的呢？【講解】我們拿一個小小的指南針靠近它看一看。異極相吸，哦，尖的這頭是電磁鐵的北極（根據實際情況處理）。我們來測測同學們自己做的。誒，好像有幾個同學跟老師的這個磁極是相反的，尖的那頭是南極。這是怎么回事？誰能來解釋一下（點一個同學回答）嗯，同學們注意看一下這兩個的連線有什么區別。老師尖的這頭線出來連的是電池的正極（根據實際情況回答），XX同學的尖的一頭線出來連的是電池的負極（根據實際情況回答，跟前一個相反即可）。難道是電池的正負極改變了電磁鐵的磁極也會跟著改變，咱們一起來試一下?！緦嶒?游戲】磁極的改變實驗材料：前一步做好的電磁鐵實驗操作：調換電池的正負極連接試一試：調換前和調換后分別靠近指南針【總結】看到了什么，兩次指南針是不是指的方向反了。說明電池調換正負極之后，也就是電流方向改變之后，電磁鐵的磁極就發生了改變。【隨堂小測試】好了，我們已經對電磁鐵的特點了解的非常詳細了。電磁鐵在我們生活中的應用非常廣泛，下面這些東西中哪些用到了電磁鐵？起重機和磁懸浮列車都用到了電磁鐵；摩拜用到了太陽能?！局v解】比如這個起重機，它吸東西就是靠的電磁鐵，它能吸木頭塑料嗎？（學生回答），不能，因為電磁鐵是磁鐵，只能吸起來鐵、鎳、鈷這些特定的金屬；還有磁懸浮列車，那么重的一輛列車不需要輪子也能跑，其實用到的就是電磁體。磁懸浮列車在列車上裝有超導磁鐵，鐵軌兩側裝的就有線圈?！具x講】【話術銜接】可能同學們覺得磁懸浮列車不太可能，畢竟看不到，那老師拿了一個磁懸浮地球，我們一起看看它是怎么懸浮的。【實驗】材料準備：磁懸浮地球實驗過程：1、讓學生在不通電的情況下感受一下磁力，底座和地球儀相互吸引，提問明明是相互吸引怎么可能飄起來呢？2、通電后嘗試把地球儀懸浮起來；實驗小結底座中間就有電磁鐵通電后給地球儀一個向上的托（排斥力），使地球儀懸浮起來。而磁懸浮列車也是類似的原理?！镜?步】認識磁力開關【對應PPT】“磁鐵開關”部分【時長】10min【提問既然電磁鐵應用這么廣泛我們該怎么把它用到摩天輪上呢？（學生自由回答）【講解】按照我們前面說的效果，我們需要一個開關，當摩天輪的磁鐵往下走的時候斷開開關，底座的電磁鐵磁力消失，不會阻止下落。當摩天輪的磁鐵準備往上走的時候，合上開關，電磁鐵通電生效，推著摩天輪繼續走。那問題又來了，我們能一直看著摩天輪這樣嗎，把手隨時放在開關上，合上斷開、合上斷開（配合著演示），那是不是又成了人肉摩天輪了哦解決了電磁鐵的問題我們需要一個開關，這個開關還很神奇，每當摩天輪的磁鐵靠近底座的時候它就會合上，遠離底座的時候它就會斷開。聽起來很神奇對不對，這種開關其實在我們生活中已經應用了很廣泛了——它就是磁力開關。感應到磁力的時候電路接通，沒有感應到的時候電路就會自動斷開。【銜接話術下面老師來給大家表演一個魔術老師用磁鐵靠近電腦，大家猜會發生什么【實驗/游戲】磁鐵黑電腦實驗材料：磁鐵，筆記本電腦操作過程：用磁鐵靠近電腦屏幕實驗現象：電腦黑屏【講解】??！電腦直接黑了！怎么辦？電腦壞了？上不了課了？（按下開關鍵，電腦重新亮起）哈哈，原來只是休眠了。在我們的電腦里就有一個磁力開關，每當我們合上筆記本的時候，電腦本身的磁鐵就會讓磁力開關合上，自動進入休眠狀態。注意事項：不同電腦磁控開關的位置略有不動，老師們上課前一定要提前確認ThinkPad的是在電腦攝像頭附近?！俱暯釉捫g】除了電腦里有，我們生活中還有很多地方用到。我們一起來看一個視頻。（播放磁鐵騙門鎖的視頻）【講解很多防盜門就是用的磁力開關來確保門關上之后自動上鎖的，我們看視頻里用一個磁鐵在不關門的情況下也可以把門鎖騙出來。【第3步】電磁摩天輪的原理【對應PPT“電磁摩天輪的秘密”部分【時長】5min【銜接話術】好了，電磁鐵我們有了，磁力開關也有了，我們一起來看一下摩天輪該怎么工作?！局v解】我們用磁力開關來控制底座的電磁鐵，當摩天輪上固定的磁鐵靠近底座的磁力開關時，磁力開關閉合電路導通，電磁鐵生效，產生相反的排斥力，推動摩天輪繼續轉動；當摩天輪上的磁鐵遠離底座磁力看管時，開關斷開，電磁鐵失去磁力。簡單說，就是只有當摩天輪上的磁鐵靠近磁力開關時電磁鐵才會起作用，這樣就可以保證電磁鐵在合適的時間產生推力，推動摩天輪一直轉動下去了?！俱暯釉捫g】說了這么多，下面我們準備開始制作吧。【第4步】動手制作電磁摩天輪【對應PPT“開始動手制作啦！”部分【視頻輔導】此時可以播放/暫停組裝說明視頻作為指導?！緯r長】40-0in①指導學生打開包裝盒，將零件分類擺放整齊在自己前方桌面上。講解各元器件的形狀和功能，主要的元器件如下：a.電磁擺模塊：內有電磁鐵和磁力開關物品擺放不要太靠近自己的身體，否則容易掉在地上?！镜?步】課程總結【對應PPT“今天你學到了②講解連線方式，并帶領學生完成組裝。連線圖如下什么？”部分【時長】10in③教會學生電磁摩天輪的調試使用注意摩天輪上的所有磁鐵朝外的極性一定要相同老師根據pt里的知圖譜回顧本節課學習過的知識要點并帶學生復習本模塊的知識要點，然后帶領學生完成課后習題【第6步】課堂結束【對應PPT】謝謝頁面家庭作業：給爸爸媽媽演示一下自己的電磁摩天輪并解釋工作原理。附一：課后習題及解析1.電磁鐵的原理是（）A.電生磁 .磁生電.電磁波 .光電效應2.下列哪項物品是構成電磁鐵必須的？（）A．風扇 .磁鐵.手柄 .