【核心素养目标】4.4《电能和磁能》教学设计

中小学教育资源及组卷应用台
4.电能和磁能
【核心素养目标】
科学观念：通过自制电磁铁和搬运大头针活动，了解电磁铁的结构，知道电能和磁能都是能量的形式，电能可以转化成磁能。
科学思维：通过比较、分析电磁铁接通和断开电流的不同现象，推理论证电磁铁具有“接通电流产生磁性、断开电流磁性消失”的性质。通过与磁铁类比体验电磁铁有南北极并且南北极可以改变的现象，归纳得出影响磁铁南北极的因素。
探究实践：通过搬运大头针到指定位置的活动体验，比较分析得出电磁铁通电时具有磁性的结论。通过运用指南针检测电磁铁南北极活动，分析论证影响电磁铁南北极的因素。
态度责任：在体验电磁铁性质的有关活动中，培养对电磁铁的持续研究兴趣；感受电能可以转换为磁能的奇妙，愿意交流、乐于尝试，能基于证据反思和调整探究。
【教学重难点】
重点：探究电磁铁的组成、性质。
难点：探究影响电磁铁南北极的因素。
【教学准备】
教师：多媒体课件、电磁铁制作视频等。
学生：每组多股绝缘细导线1.2m左右（两端剥皮）、大铁钉（10cm）、电池和电池盒、剪刀、大头针、空盒子、指南针、文具、作业本。
【教学过程】
一、聚焦：联系生活、揭示课题（预设5分钟）
材料准备：课件
1.复习回顾：通电线圈可以让小磁针偏转角度变大，是什么能量在起作用？（预设：磁能）
2.提问：生活中哪里有磁能呢？（预设：磁铁，磁悬浮列车，磁悬浮地球仪，电动机……）
3.过渡：生活中大部分磁能都可以由电能转化而来。今天，我们就来学习《电能和磁能》。（板书）
【设计意图】复习回顾，唤醒学生对磁能的认识；寻找生活中的磁能，认识到磁能应用广泛，意义重大，进而激发学习兴趣，增强学习动力。
二、自制电磁铁，搬运大头针（预设15分钟）
材料准备：多股绝缘细导线、大铁钉、电池和电池盒、剪刀、大头针、空盒子
布置任务：利用材料，做一个能够搬运大头针到指定位置的电磁铁。
提问：如何制作？
实验指导与要求：
（1）播放微视频，学习电磁铁的结构与制作方法。
提问：需要注意些什么？（预设：导线两端要打结固定、去皮，不能长时间连接电池，注意安全等。）
（2）活动要求：2-3人一组，自制电磁铁，搬运大头针，观察与思考以下问题，准备交流。
①接通、断开电路时有什么现象？说明什么？
②怎样精准控制大头针掉落在指定的空盒子中？
③通电过程中能量是怎么转化的？
2.学生活动：教师巡视指导。
3.交流研讨：教师组织学生围绕刚才的问题进行研讨。
4.小结：电磁铁具有接通电流产生磁性，断开电流磁性消失的性质。及时控制电路通断可以精准控制大头针的起落。通电过程中电磁铁将电能转化为磁能。
【设计意图】真实任务驱动，让活动更有趣味性和挑战性；通过微课学习和动手操作，结合理论与实践，推进电磁铁结构、性质模型的深度学习与建构。
三、研究电磁铁的南北极（预设：15分钟）
材料准备：电磁铁、电池组、指南针、作业本
（一）电磁铁有南北极吗？（预设：5分钟）
1.出示照片：有的电磁铁钉帽吸引大头针，有的钉尖吸引大头针。提问：磁铁有南北极，电磁铁也有南北极吗？我们怎么判断？
2.明确要求：利用指南针检测自制电磁铁是否有南北极，如有，判断磁极并说明理由。
3.学生探究实践，教师巡回指导。
4.教师组织学生交流汇报。
5.小结：和磁铁一样，通电的电磁铁也有南北极，我们可以利用磁极间的相互作用规律来确定。
【设计意图】通过亲历实验，仔细观察实验现象，并与磁铁比较分析，推理论证电磁铁有磁极，进而学习判断电磁铁南北极的方法，为下个探究做好准备，发展学生的科学思维能力。
（二）探究影响电磁铁南北极的因素（预设：10分钟）
1.出示照片：有的电磁铁钉尖是南极，有的是北极。提问：电磁铁的南北极与什么因素有关？
2.出示任务：5分钟时间，用多种方法改变本组电磁铁的南北极，完成活动记录，准备交流方法。
3.学生探究实践，教师巡回指导。
4.教师组织交流汇报。提问：你们组成功改变电磁铁的磁极了吗？用了什么方法？
5.小结：改变线圈缠绕方向、改变电池正负极连接方式都能改变电磁铁的南北极。归根到底，电磁铁的南北极与电流方向有关。
【设计意图】用有趣的限时任务驱动，寻找改变电磁铁磁极的有效方法，在试误中排除错误答案，一步步走向成功。通过组间交流，共同研讨，找到问题的解决方案，发展学生的探究实践能力。
四、总结拓展（预设：5分钟）
材料准备：课件
反思小结：
提问：本节课有何收获？
通过今天的学习，我们了解到生活中磁能的广泛应用，电磁铁的制作方法、结构与性质，学习了如何判断电磁铁的南北极，并探究了影响电磁铁南北极的因素。下节课，我们将继续研究电磁铁的奥秘。
2.拓展作业：课后查阅资料，了解磁能是否可以转化为电能。
【设计意图】通过小结巩固本节课学习成果，加深理解；拓展作业指向后几课的学习，提前做好准备。
板书设计
【疑难解答】
1.学生发现，一些铁钉电磁铁断电后仍能吸住大头针，出现剩磁现象，进而质疑“断电后电磁铁磁性消失”的说法是否准确，怎么办？
不急于否定，表扬学生观察细致，尊重现实，思维缜密，勇于质疑。可以引导思考为什么会出现剩磁现象，鼓励学生课后继续研究，设计实验来支持自己的想法。同时，教师也可以通过改进实验材料减少此现象的发生，如使用软铁制成的铁芯，或对实验用的大铁钉做退火处理，即把铁钉放在火上烧红，再慢慢冷却。