2021年新教科版科学六年级上册4.4.电能和磁能 教案

4.4.电能和磁能
(一)背景和教学目标
学生在前一课亲历了通电导线能使小磁针发生偏转的过程，了解了其原因是电产生了磁。那么电能和磁能究竞是如何转化的？本课将引入电生磁的最直接应用——电磁铁进行研究。电磁铁是利用电流的磁效应使铁芯磁化而产生磁力的装置，我们身边的各种用电器中都有电磁铁的“身影”。电磁铁结构简单、制作容易，实验现象非常有趣，适合学生开展多种多样的研究。
本课有如下三个活动。
第一，制作铁钉电磁铁。学生通过自己在铁钉上绕线圈做电磁铁，反复几次接通电流、断开电流，发现电磁铁的基本性质。
第二，利用电磁铁搬运大头针。通过电流的接通和断开，将大头针搬运到指定位置，在这个过程中深入体会能量的转移和转换。
第三，研究铁钉电磁铁的南北极。铁钉电磁铁有没有南北极？学生用原来学过的磁铁的性质能够解决这个问题。但是在解决这个问题的过程中会发现新的问题，那就是各个小组钉尖、钉帽的南北极会不一样，从而引出“电磁铁南北极与什么因素有关？”的探究。
科学概念目标
电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质。
改变电流方向会改变电磁铁的南北极。
电能和磁能可以互相转换，也能从一个物体转移到另一个物体。
科学探究目标
能够制作铁钉电磁铁，亲历用铁钉电磁铁搬运大头针的实验。
能够利用磁铁“同极相斥、异极相吸”的原理，借助指南针研究电磁铁的南北极。
科学态度目标
在实验中感悟认真细致、合作探究的重要性。
科学、技术、社会与环境目标
感受到电能和磁能的相互转换，给人类生活带来了许多便利。
(二)教学准备
为学生准备：每组多股绝缘细导线1.2米左右(两端剥线)、大铁钉、电池盒、2号电池、大头针、指南针、学习单。
教师准备：学生实验材料、教学课件等。
(三)教学过程
一、聚焦
1.通过上一节课的学习，我们知道通电导线或者线圈周围存在着磁场，而且电和磁之间也存在着关系，他们可以相互转换。
2.磁铁也具有能量，磁悬浮列车、电磁起重机、耳机、电磁炉等物体身上都有磁能的影子，并且生活中的大部分磁能都是通过适当的装置由电能转换而来的。
3.出示磁悬浮列车、电磁起重机、耳机、电磁炉等物品图片，引导学生观察这些图片，初步了解这些物体都是利用磁能工作的。
4.究竟什么样的装置可以将电能转化为磁能呢？今天我们就来探究这个问题。
5.板书课题：4.4.电能和磁能
二、探索
活动一：在铁钉上绕线圈并通电测试
1.提出要求：为了探究电能是怎样转换为磁能的？我们在铁钉上绕上线圈，然后通电测试一下，看看电能是怎样转换为磁能的。
2.出示课本上面的三幅图片，引导学生仔细观察，初步了解本次实验的材料、方法以及步骤。
全班交流
3.实验材料：铁钉、长长的导线、砂纸、电源、开关等等。
4.实验方法：
①用有绝缘皮的导线在大铁钉上缠绕50-100圈，两头分别流出10-15厘米做连接线。
②固定连接线与线圈，避免线圈松开，然后用砂纸把接线头打磨光亮。
③给线圈通上电流，看看铁钉能不能吸起大头针，然后再断开电流，看看又会发生什么现象。
5.强调实验注意点：
绝缘皮的导线在大铁钉上缠绕的要紧一些，这样效果会明显一些。
6.出示课本68页下面的制作好的电磁铁图片，引导学生看一看制作好的电磁铁的样子。
学生分小组活动，按照要求给铁钉绕上线圈，并通电测试，观察实验现象。
教师巡视，了解学生实验情况，并适当的加以指导。
全班交流
7.各小组展示本小组制作的简易电磁铁并说一说看到的实验现象。
预设：
当线圈通上电流时，发现铁钉可以吸起大头针；而断开电流时，大头针就从铁钉上脱落下来。
8.这一现象说明了什么？
预设：
这一现象说明给铁钉绕上线圈，通电之后，线圈周围产生了磁能，正是因为这些产生的磁能，才能够使铁钉吸起大头针。
9.出示知识点：
像这样由线圈和铁芯组成的装置叫做电磁铁。
10.出示课本68页中间的一幅图片，再出示电磁铁的图片，引导学生观察电磁铁，了解电磁铁的外部特征。
11.出示小提示：
我们制作铁钉电磁铁所用的导线较短，连接在电池上有点像短路连接，耗电大，电池容易发热，所以不能把它长时间连接在电池上。
活动二：用电磁铁将大头针搬运至指定位置
1.教师引导：我们的铁钉电磁铁已经制作好了，并且我们已经知道铁钉电磁铁具有磁能，就相当于一块磁铁。下面我们就利用铁钉电磁铁搬运大头针，将大头针搬运到指定位置。
2.提出要求：利用铁钉电磁铁搬运大头针，注意观察电磁铁是怎样搬运大头针的？怎样控制大头针能够让它掉落在指定位置？
3.出示课本69页上面一幅图片，引导学生看一看，了解活动方法，然后分小组活动，利用电磁铁将大头针搬运至指定位置。
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4.指生说一说电磁铁是怎样搬运大头针的。
预设：当铁钉电磁铁通电之后，铁钉就有了磁能，相当于一块磁铁，我们利用他来搬运大头针。
5.我们怎样控制大头针才能让它掉落在指定位置？
我们可以利用控制电源开关的方式让大头针掉落在指定位置。
活动三：电磁铁也能指南北吗
1.教师引导：电磁铁是将电能转化成磁能的，那么电磁铁能不能指南北呢？
2.出示要求：给铁钉电磁铁通电，用铁钉的钉尖和钉帽靠近指南针，看看会有什么现象发生？想一想各组的电磁铁钉尖是什么极？钉帽又是什么极？
3.出示课本69页中间的一幅图片，学生观察这幅图片，进一步了解本次活动的方法。
学生继续分小组活动，利用通电的铁钉电磁铁的钉尖和钉帽去靠近指南针，看看会有什么现象发生。
全班交流
4.指生说一说自己看到的实验现象。
预设：给铁钉电磁铁通电后，用钉尖和钉帽靠近指南针的时候，有的会发生相互吸引的现象，有的会发生相互排斥的现象。
5.电磁铁也能指南北吗？
预设：电磁铁也是可以指南北的。因为铁钉电磁铁通电之后具有磁能，相当于一块磁铁，因此具有磁铁的性质，所以可以指南北。
6.在这个活动中，大家的铁钉电磁铁钉尖是什么极？钉帽又是什么极呢？
各小组汇报本小组的铁钉电磁铁的钉尖和钉帽分别是什么极。
7.出示资料：
钉尖、钉帽指南北的方向与电流的方向有关。在不改变接线方式的情况下，按不同的方向绕线圈，得到的方向结果也不同。
8.有兴趣的同学可以在课后的时候改变电流的方向，或者按照不同的方向再绕线圈，看看结果是不是不同？
三、研讨
刚刚我们制作了铁钉电磁铁，并且利用铁钉电磁铁搬运了大头针到指定位置，那么用电磁铁搬运物体时，能量是怎样转移的？在这个过程中能量形式是怎样转换的？
预设：
利用电磁铁搬运物体中是由电能转化为磁能。
当铁钉电磁铁通电之后，电能转化成磁能，铁钉就有了磁能，相当于一块磁铁，我们利用他来搬运大头针。我们可以利用控制电源开关的方式让大头针掉落在指定位置，当线圈通上电流时，发现铁钉可以吸起大头针；而断开电流时，大头针就从铁钉上脱落下来。
四、拓展
经过这节课的学习，我们了解了利用电磁铁可以将电能转化为磁能，那么磁能又是如何转化为电能的呢？课后有兴趣的同学可以查阅资料，了解磁能如何转化为电能。
预设：
磁铁切割磁力线，就会产生电能，通过线圈实现磁能转化成电能。
切割磁力线时，磁场不动，但是形成回路的导体在运动，这样回路绞链的磁场随之变化，这就有了变化的磁场，就会产生感应电动势，导体形成了回路，就有了电流，产生电能。