初中物理北师大版九年级全册四 电磁铁及其应用教学设计

电磁铁及其应用

【教学目标】

知识与技能

1.了解什么是电磁铁,知道电磁铁的特性和工作原理.

2.了解影响电磁铁磁性强弱的因素.

3.了解电磁继电器、电磁阀的结构和工作原理.

过程与方法

通过了解物理知识的实际应用,认识科学发明就在我们身边,认识科学及其相关技术对社会发展、人类生活的影响,提高学习物理知识的兴趣.

情感态度与价值观

1.体验探索科学的乐趣,养成主动与他人交流合作的意识和态度.

2.使学生在经历分析、观察的过程中体会学习探究的乐趣.m]

【教学重点】电磁铁磁性强弱的影响因素.

【教学难点】电磁继电器、电磁阀的工作原理.

【教学过程】

一、情景再现，导入新课

你知道回收站是怎样用电磁起重机搬运钢材的吗？

电铃、磁悬浮列车是怎样用电磁铁来工作的吗？

什么是电磁铁？电磁铁磁性强弱与什么有关？电磁铁有哪些应用？这就是《电磁铁及其应用》学习的任务。

【新课学习】

（一）、什么是电磁铁？

1、讨论交流：

1）要使螺线管的周围产生磁场,可采用什么方法?

2）如果要使通电螺线管的磁性增强,应该怎么办呢?

学生讨论:通电螺线管周围存在磁场，所以可以给螺线管通上电。

通电螺线管周围有磁场，将铁制品放在其磁场中会被磁化，从而使通电螺线管的磁性增强。

2、讨论交流：

1）螺线管与铁制品怎样才能有效结合成一体？

2）铁制品用软铁还是钢，为什么？ 

学生讨论:要想螺线管与铁制品有效结合成一体，可将铁制品做成柱状，插入螺线管中。如果需要螺线管的磁性可有可无，用软铁，否则用钢。联想到电磁起重机的工作过程，铁制品用软铁。

3、电磁铁：插入铁芯的通电螺线管

（二）电磁铁的磁性强弱与什么因素有关

问题：磁性是有强弱的，电磁铁的磁性强弱与什么因素有关？

猜想:

1、电磁铁的磁性是由螺线管电后获得的,那么电磁铁的磁性可能与电流的大小有关。

2、螺线管是由导线绕制成的,它的磁性强弱与线圈的匝数可能有关。

实验方案设计:

讨论交流:

1）怎样来判断电磁铁的磁性强弱?用到什么研究方法?

2）研究与电流大小关系时怎么来改变电流大小？用什么显示电流大小？

3）要研究与匝数关系，需控制什么不变，改变什么？

学生讨论,达成一致观点看法。

4、实验器材：电源、开关、滑动变阻器、导线、电流表、大头针、匝数不同的电磁铁

5、进行实验(如图)，记录实验现象和实验数据!

6.总结归纳:电磁铁的磁性强弱和电流大小、匝数多少有关;线圈匝数相同时,电流大,磁性强;相同外形的螺线管,电流相同时,匝数多,磁性强.

（三）电磁铁相比于永磁体的优点

1、引导学生讨论：

1）永磁体磁性强弱可否改变？

2）永磁体磁极极性可否改变？

3）永磁体磁性有无可否控制？

2、电磁铁相比于永磁体的优点：

1）电磁铁磁性强弱可通过改变电流大小来改变。

2）电磁铁磁极极性可通过改变电流方向来改变

3）电磁铁磁性有无可通过通断电流来改变

（四）、电磁铁的应用

提问:通过实验,我们知道了电磁铁的一些特点,电磁铁在实际生产中有哪些重要应用呢?

1.电磁继电器

1）请同学们尝试交流了解电磁继电器的结构（如右图）

2）说出它的工作原理.

归纳:

1）构造:由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成.

2）其工作电路由控制电路和工作电路两部分组成.

3）原理:当闭合开关,电流流过线圈时,电磁铁有磁性，把衔铁向左吸引,推杆左端上升,推动弹簧片向上,与上端金属片的触点接通,断开下端金属片的触点.当断开开关,电磁铁失去磁性,衔铁被释放,弹簧片的弹力使它恢复原来位置,与上端金属片的触点断开,与下端金属片的触点接通.

交流讨论:说出如下图所示水位自动报警电路的工作过程.

引导分析:水位较高时闭合S→控制电路接通→电磁铁有磁性→将衔铁吸下→工作电路接通→报警器报警。

水位较低时断开S→控制电路断开→电磁铁磁性消失→弹簧复位→工作电路断开→报警器不报警。

3）电磁继电器的实质：利用电磁铁控制工作电路的开关

4）电磁继电器应用：

①实现自动控制。如：水位、温度、亮度等的自动控制。

②实现远距离操纵   

③“用低电压、弱电流来控制高电压、强电流的工作”

2.电铃

1）看右图了解电铃结构及电路组成

2）演示电铃发声工作

3）学生讨论交流电铃工作原理：通电时电磁铁有磁性，将衔铁吸住，铃锤被带向铃盖，敲击铃盖发声，同时电路断开，电磁铁失去磁性，放开衔铁，铃锤回归不通电时位置，电路再次接通，如此这般周而复始电铃发出铃声。

3.电磁阀车门

1）看图完成填空，了解电磁阀结构及电路组成

公共汽车利用压缩空气开关车门时,由电磁阀进行控制.电磁阀由　阀体、滑阀、两块衔铁、两个电磁线圈组成.阀体是空心的,进气管连接储气筒,排气管与大气相通.另两根与汽缸相连接. 

2）电磁阀车门工作过程：

打开车门时,电磁阀的工作过程:要打开车门时,开关S接通触点1,　右　侧的线圈通电,把　左　侧的　衔铁　吸入线圈,则横杆将滑阀推到　左　端,此时,滑阀下面的空间与　左　端的管路相通.于是,储气筒中储存的压缩空气就进入汽缸　左　部,推动活塞向　右　运动,使车门打开,同时汽缸中右部的气体由排气管排入大气. 

3）看图,请同学说出关闭车门时,电磁阀的工作过程.

4）电磁阀的其它应用：  ①燃气热水器    ②全自动洗衣机的进、排水系统

4.磁浮列车（请同学们各抒己见，谈谈对磁浮列车的了解）

1）上海磁浮列车是中德合作的友好结晶,2002年12月31日通车,是全世界第一条商业运营线,连接市区和浦东机场,全程30千米,只需8 分钟,最高时速高达430Km/h,单程仅需50元。

2）.磁浮列车的工作原理：磁浮列车主要依靠磁场作用来实现支撑、导向、牵引和制动功能。运行时，列车上的电磁铁与轨道线圈产生的磁场发生相互作用, 列车就会浮在轨道的上方。使列车运行的摩擦减小，大大提高车速。

3）.磁浮列车的优点：高速、舒适、无噪音、无污染、能耗低。

【课堂练习】

1.探究影响电磁铁磁性强弱的因素时,按如图所示电路进行实验,每次实验总观察到电磁铁A吸引大头针的数目比B多,此实验说明影响电磁铁磁性强弱的因素是(　B　)

A.电流的方向   B.线圈的匝数     C.电流的大小    D.电磁铁的极性

2.如图是某科技小组设计的温度自动控制报警装置电路图,关于它的说法正确的是(　C　)

A.当温度低于90 ℃时,报警装置就会响铃,同时绿灯亮

B.当温度低于90 ℃时,报警装置就会响铃,同时红灯亮

C.当温度达到90 ℃时,报警装置就会响铃,同时红灯亮

D.当温度达到90 ℃时,报警装置就会响铃,同时绿灯亮

3.法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔,因发现巨磁电阻效应而获得2007年度诺贝尔物理奖.如图所示是研究巨磁电阻特性的原理示意图.实验发现,当闭合S1,S2后并使滑片P向右滑动的过程中,指示灯明显变暗,则下列说法正确的是(　C　)

A.电磁铁右端为N极

B.滑片P向右滑动过程中电磁铁的磁性增强

C.巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显增大

D.巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小

4.如图所示,是小新同学做“制作、研究电磁铁”实验的示意图,他在实验中发现大铁钉A比B能吸引更多的大头针,得出的结论是:当　电流　—定时,电磁铁的线圈匝数越多,磁性　越强　.将滑动变阻器的滑片向右移动时,大铁钉吸引的大头针将　变少　(填“变多”“变少”或“没有变化”),这说明电磁铁的磁性还与　电流的大小　有关. 

5.如右图,L是电磁铁,在电磁铁上方用弹簧悬挂一条形磁体.当S闭合后,弹簧长度将变短　,如果变阻器的滑片P向右移动,弹簧的长度又将变长.(填“变长”“变短”或“不变”) 

【板书设计】

     定义：插有铁芯的通电螺线管

                       电流的大小

    磁性强弱影响因素                 电流越大，匝数越多，磁性越强

                       匝数多少

                           磁性强弱可通过电流大小改变

相比于永磁体的优越性   磁极极性可通过电流方向来改变

                         磁性有无可通过通断电来控制

                  电磁继电器

 电磁铁的应用   电铃

电磁阀

磁浮列车