教科版初中物理九年级上7.3电磁铁教案

7.3电磁铁
【学习目标】
1.知道什么是电磁铁及电磁铁的构造及原理。
2.知道电磁铁的磁性可由电流大小、线圈匝数多少及有无铁芯来控制。
3.了解电磁铁的广泛应用。
【教学重难点】
重点：电磁铁的磁性强弱与什么因素有关。
难点：电磁铁的应用。
【教学方法】
讲解法，集体讨论法。
【教学过程】
新课导入：同学们，咱们一起来回忆一下，上节课我们学习了条形磁铁，它有什么特点呢 （点出1磁性2永久）它的磁性的有无和强弱是很难改变的，可在生活中呢有一种磁铁它的磁性是可以根据人们的需要任意改变的，大家有没有兴趣一块儿来看一下究竟是什么呢
新课讲授：
知识点1：电磁铁
想一想：你知道什么是电磁铁么？
教师总结：带有铁芯的螺线管叫做电磁铁
想一想：你自己可以做一个电磁铁么？
动手做：自制电磁铁
实验现象：当电流通过螺旋管时，螺旋管中的铁芯被电流的磁场磁化成磁铁，使螺旋管的磁性增强。当断开电路时，他们的磁性消失。
知识点2：研究电磁铁
实验探究：电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关
提出猜想：猜想1：与电流大小有关
猜想2：与线圈的匝数有关
猜想3：与铁芯的粗细有关
实验器材：带铁芯匝数不同的线圈2个，不带铁芯的线圈1个、开关和小灯泡各一个，大头针适量，干电池2节、粗细铁钉各一个，电池盒2个、导线若干。
实验设计：a.主要的实验研究方法：
b.如何比较出电磁铁的磁性强弱：控制变量法，比较吸引大头针的数目的多少
实验步骤：
验证猜想1实验方法：保证线圈匝数不变，都有铁芯，改变通过电磁铁的电流大小，观察电磁铁吸引铁钉的多少来判断电磁铁磁性的强弱。
结论：在铁芯和匝数都相同时，流过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强
验证猜想2实验方法：保证通过电磁铁的电流不变（相等），改变电磁铁线圈的匝数，观察电磁铁吸引铁钉的多少来判断电磁铁磁性的强弱。
结论：在铁芯和电流大小相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
验证猜想3实验方法：保证线圈匝数和电流大小不变，改变电磁铁铁芯粗细，观察电磁铁吸引铁钉的多少来判断电磁铁磁性的强弱。
结论：在线圈匝数和电流相同时，铁芯粗的，磁性越强
知识点3：电磁铁的优点
电磁铁的磁性有无可以控制：通电有磁性、断电无磁性
电磁铁的磁性强弱可以控制：通过改变电流大小改变电磁铁的磁性强弱。
电磁铁的磁极方向可以控制：通过改变电流的方向来改变电磁铁的磁极。
知识点4：电磁铁的应用
利用电磁铁发明的电报、电话，开创了现代通信技术；电磁铁选矿机；电磁起重机；大型电动机利用电磁铁工作；大型发电机利用电磁铁工作；北京正负离子对撞机中使用了大量的电磁铁；磁悬浮列车的轨道安装了大量的电磁铁使列车悬浮飞行；电磁铁是核磁共振成像系统中最重要的部件；在电动机、发电机和电磁继电器里也用到电磁铁；全自动洗衣机的进水、排水阀门；卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由电磁铁控制的。
课堂练习：
1．巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小的现象，如图是说明巨磁电阻特性原理图（电磁铁磁性随电流增大而增强），图中的GMR是巨磁电阻，在电源电压U不超过指示灯额定电压的条件下，闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　）
A．当滑片向右滑动时，灯泡变亮
B．当滑片向右滑动时，灯泡变暗
C．当滑片向左滑动时，电磁铁磁性减弱
D．当滑片向左滑动时，GMR两端电压增大
【解答】解：当滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，GMR的电阻变大，根据串联电路的分压规律可知，其分担的电压变大；由于巨磁电阻阻值变大，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，滑动变阻器电阻变大，其分担的电压变大，根据串联电路的分压规律可知，灯泡两端的电压变小，通过灯泡的电流变小，根据P＝UI可知，灯泡的实际功率变小，灯泡变暗；同理可知，当滑片向左滑动时，电磁铁磁性增强，
GMR两端电压变小，故B正确，ACD错误。
故选：B。
2．在一次物理实验中，小明同学连接了如图所示的电路，电磁铁的右端有一个可自由转动的小磁针，闭合开关后，下列说法正确的是（　　）
A．电磁铁的右端为N极
B．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机
C．小磁针N极向右旋转90°
D．当滑动变阻器滑片向上端移动时，电磁铁磁性会变弱
【解答】解：A.图中电流从电磁铁的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，电磁铁的左端是N极，右端是S极，故A错误；
B.该实验表明了电能生磁，此现象与发电机无关，发电机利用的是电磁感应现象，故B错误；
C.根据异名磁极相互吸引可知，小磁针静止时，左端是N极，右端是S极，即小磁针N极向左旋转90°，故C错误；
D.滑动变阻器的滑动片P向上端移动，电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，故电磁铁的磁性变弱，故D正确。
故选：D。
3．如图所示是“探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验装置。要想使电子台秤的示数变小，下列措施中可行的是（　　）
A．将滑动变阻器的滑片向左滑动
B．将滑动变阻器的滑片向右滑动
C．将电源，负极的位置调换，改变通过电磁铁电流的方向
D．将线圈中的铁棒取出
【解答】解：电路闭合后，电磁铁有电流通过，具有磁性，电磁铁对铁块有吸引力，使铁块对台秤的压力减小，台秤示数减小；
A.将滑动变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器的电阻减小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，对铁块的吸引力增大，电子台秤的示数减小，故A正确；
B.将滑动变阻器的滑片向右滑动，滑动变阻器的电阻增大，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，对铁块的吸引力减小，电子台秤的示数变大，故B错误；
C.将电源，负极的位置调换，改变通过电磁铁电流的方向，不会改变电磁铁的磁性强弱，电子台秤示数不变，故C错误；
D.将线圈中的铁棒取出会减弱其磁性，电子台秤的示数变大，故D错误；
故选：A。
4．如图所示是利用磁悬浮原理浮在空中的盆栽，盆栽底部有磁体，底座内装有电磁铁。给盆栽浇水前后，下列说法正确的是（　　）
A．盆栽受到的磁力大小不变
B．底座对桌面的压强大小不变
C．要使盆栽与底座之间距离不变，可改变电磁铁线圈内的电流方向
D．要使盆栽与底座之间距离不变，可适当增大电磁铁线圈内的电流
【解答】解：A.该盆栽悬浮的原理利用了同名磁极相互排斥，当盆栽悬浮在空中静止不动时，受的力是平衡力，即盆栽的总重力和磁力大小相等，当浇水后重力变大，故磁力也变大，故A错误；
B.影响压强的因素是压力和受力面积，当浇水后重力变大，磁力也变大，对桌面的压力也变大，根据p＝在压力变大，受力面积不变时，压强变大，故B错误；
C.要使盆栽与底座之间距离不变，需增大磁力，磁力的大小与电流的方向无关，故C错误；
D.要使盆栽与底座之间距离不变，需增大磁力，电磁铁磁性强弱与电流的大小有关，其他条件相同，电流越大，磁性越强，故要增大磁力需增大电流，故D正确。
故选：D。
课堂小结：
1.电磁铁：
定义：插有铁芯的通电螺线管。
特点：①电磁铁的磁性有无可由通断电控制，通电有磁性，断电无磁性；
②电磁铁磁极极性可由电流方向控制；
③影响电磁铁磁性强弱的因素：电流大小、线圈匝数：电磁铁的电流越大，它的磁性越强；电流一定时，外形相同的电磁铁，线圈匝数越多，它的磁性越强。
2.电磁继电器：
电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的装置。
电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
电磁继电器的结构：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。
作业布置：
【板书设计】
第三节 电磁铁
一、电磁铁定义：带铁芯的螺线管.
二、电磁铁的磁性强弱1.实验探究：控制变量法、转换法。
2.实验过程。
3.实验结论：通过电磁铁的电流越大，线圈的匝数越多，它的磁性就越强。
三、电磁铁的应用
1.优点磁性的有无、磁性的强弱和磁极的极性都可以控制。
2.应用：直接对铁质物体有力的作用；产生强磁场。
【课后反思】
一、电磁铁
电磁铁就是内部插入_____的通电螺线管。
电磁铁工作原理：电流的_____效应，通电螺线管插入铁芯后磁场大大_____。
电磁铁磁性强弱由电流_____、线圈_____、线圈形状来控制。
答案：铁芯 磁 增强 大小 匝数
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