【核心素养目标】4.3《电和磁》教学设计

中小学教育资源及组卷应用台
3.电和磁
【核心素养目标】】
科学观念：通过亲历奥斯特实验，知道通电导线和通电线圈具有磁性，电可以转换成磁。能够应用通电线圈检测废电池并尝试解释废电池是否有电的原因。
科学思维：用分析推理的方法得出通电导线和通电线圈具有磁性的特点，理解电能和磁能的转化。用比较分析的方法，体会影响通电导体磁性强弱的因素。
探究实践：操作体验奥斯特实验，观察、描述、记录短路和使用通电线圈时指南针的偏转角度变化。
态度责任：体验科学史上发现电产生磁的过程，意识到细致观察、善于思考的重要性，养成严谨细致、实事求是的科学态度。
【教学重难点】
重点：感知通电后的导线和线圈能使指南针发生偏转，建构电可以转换成磁的认知。
难点：能对通电导线和通电线圈使指南针发生偏转的现象做出解释。
【教学准备】
教师：废旧电池、教学课件等。
学生：电池、电池盒、小灯泡、开关、短导线、长导线、小灯座、指南针、磁铁、铁钉、作业本。
【教学过程】
课前热身：使用指南针（预设3分钟）
材料准备：指南针
1.认识指南针：
提问：同学们，知道这是什么吗？有什么作用？
2.使用指南针
（1）提问：请你们看看我们教室的正南方向在哪里？请你用最快的方式找到它。
（2）提问：你是怎么判断的？
3.介绍指南针的使用原理：
提问：为什么指南针的指针可以指示南北方向？
【设计意图】课前小活动一方面让学生复习巩固指南针的正确使用方法，会正确摆放指南针；另一方面让学生在活动体验中运用小磁针原理解决实际问题，激发了学生的学习兴趣，培养学生学以致用的能力，为教学的开展做好铺垫。
一、聚焦：问题导入（预设5分钟）
材料准备：指南针、磁铁、铁钉、导线
1.体验活动：出示磁铁、铁钉、导线。
提问：三者任选其一，在不碰到指南针的情况下，你能用什么方法让指南针偏转？
演示：学生选择方法，并说明理由；教师演示，并追问现象。
分析：通过刚刚的小实验，怎样的物质能够让小磁针转起来？
设疑：有没有办法利用铜导线，也能让小磁针转起来呢？
2.讲述：在1820年的时候，一位丹麦的科学家奥斯特偶然发现，让通电的导线靠近指南针，指南针竟然发生了偏转。
【设计意图】让学生知道只有带磁性或者铁一类的物质才能让小磁针发生偏转，而未通电的铜导线不能使小磁针偏转，为后面电生磁实验做铺垫。
二、探索和研讨（预设30分钟）
材料准备：指南针、磁铁、铁钉、导线、小灯泡
（一）实验一：通电导线使指南针偏转
1.设疑：让我们来重现一下奥特斯的实验，看看这里面究竟有什么秘密呢？
2.实验指导：教师介绍实验操作注意事项。
3.学生实验，并汇报交流。
4.教师引导研讨：
（1）分析：小磁针在什么时候会发生偏转，偏转说明什么？
（2）讨论：小磁针发生偏转的原因是什么？说出理由。
5.小结：铜导线通电的一瞬间产生了磁，即电可以转换为磁。
（二）实验二：通电导线使指南针偏转更明显
1.过渡：刚才的实验现象不是很明显，你有什么办法来改进实验？
2.讨论注意点：这个实验要注意哪些方面？
3.教师引导研讨：
（1）提问：短路和正常电路哪个偏转角度大？
（2）提问：为什么短路时，偏转角度变大？偏转角度变大说明了什么？
（3）提问：导线和磁针成什么角度会偏转？
4.小结：短路电路中电流增大，产生的磁性也增大。
（三）实验三：通电线圈使指南针发生偏转的实验
1.设疑：如果还想让实验现象更明显一点，可以怎么操作呢？
2.实物演示：
设疑：既然一根导线能让指南针发生偏转，多根导线呢？
教师演示绕线圈的操作方法。
提问：老师这里有一根长导线，做成了一个线圈。再次靠近指南针，会有什么不同？为什么？
3.出示实验任务：不同放置的方法，小磁针的变化是否相同呢，仔细观察做好记录。
4.学生实验，交流汇报。
5.小结：通电线圈可以使小磁针偏转角度变大，当指南针位于线圈中间，并且电流方向和小磁针一致时，小磁针偏转角度最大。
【设计意图】通过三个层层递进的实验，让学生亲身感受影响小磁针偏转角度变化的因素，初步体验磁性叠加现象，建构电流越大，磁性越强这一科学概念，并能通过分析，认识电与磁之间的关系。
三、拓展延伸（预设5分钟）
材料准备：废电池
1.出示任务：检验废电池是否有电
（1）提出问题：老师这里有一节电池，不能让小灯泡发亮了，但是电池真的一点电都没有了吗？怎么来检验一下？
（2）介绍电流检测器——我们把线圈和指南针合在一起称为电流检测器。
（3）学生演示实验
2.课堂小结。通过这节课的学习，你有什么收获？关于电和磁，你还想知道什么？
【设计意图】引导学生尝试将课堂知识应用于生活实践，提高学生的课堂获得感，激发学生继续探究的欲望，让学生带着问题出课堂。
【板书设计】
【疑难解答】
1.电和磁都是抽象的概念，如何有效引导学生自主分析得出“电可以转换为磁”的科学概念？
在引导学生分析抽象概念时，教师要注意为学生搭建好思维的脚手架。首先，学生要明确只有带磁性或铁一类的物质可以让指南针的小磁针发生偏转，其次，要让学生亲自体验导线不能让小磁针偏转，但通电导线可以，由此，学生可以分析推理出电的作用让小
磁针发生了偏转。在此过程中，没有铁一类的物品的参与，只能是电转换为磁。
本节课涉及三个小实验，如何分配时间，提高实验效率？
本节课的重点在于让学生不断体会通电导线和通电线圈可以让指南针的小磁针发生偏转的过程，知道电可以转化为磁，并且电流越大，磁性越大。而三个小实验中，绕线圈是比较费时间的过程，在平常的上课中，教师可以提前给学生绕好部分线圈，从而节约更多的时间让学生去观察体验，分析推理建构“电生磁”的概念。