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第四课时《电能和磁能》教学设计
一、教学目标
科学观念
1.通过自制电磁铁，理解并能描述电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质。
2.通过搬运大头针，知道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。
3.通过测试电磁铁南北极实验，知道电磁铁像磁铁一样也有南北极，且改变电流方向会改变电磁铁的南北极。
科学思维
通过分析、比较、概括等方法，展示对电磁铁性质的理解，能使用自制的电磁铁，解释电能和磁能的相互转换以及电磁铁南北极的改变。
探究实践
1.能够制作铁钉电磁铁，并亲历用铁钉电磁铁搬运大头针的实验。
2.能够利用磁铁“同名磁极相斥、异名磁极相吸”的原理，借助指南针研究电磁铁的南北极。
态度责任
1.在实验中感悟认真细致、合作探究的重要性。
2.了解科学、技术、社会、环境之间的相互影响，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、教学重难点
重点：自制电磁铁，并通过实验初步认识电磁铁。
难点：自己动手制作电磁铁。
三、评价任务（根据需要设计评价量规）
1.根据所给的任务情境，提出有价值的方法来初步解决问题。
2.活动一：“搬运大头针”小组表现性评价量表。
评价量表1
评价标准 小组自评 师评
能想出手不接触大头针，但能将大头针从一个地方搬运到另一个地方的方法，大头针被搬到后不能完全脱落的方法得1★；大头针能完全脱落的方法得2★。 （ ）★ （ ）★
能制作出一个线圈能固定住的电磁铁得2★。 （ ）★ （ ）★
通过实验，能发现电磁铁的性质：通电，有磁性；断电，磁性消失。得2★。 （ ）★ （ ）★
能认真、完整记录记录表得2★。 （ ）★ （ ）★
小组合作：“小组四人分工明确，都积极参与到活动中来”得2★；“小组分工不明确，但能完成任务”得1★。 （ ）★ （ ）★
3.活动二：“研究电磁铁的南北极”小组表现性评价量表。
评价量表2
评价标准 小组自评 师评
能根据“搬运大头针”的活动现象，发现电磁铁可能有南北极，得2★。 （ ）★ （ ）★
能想到利用同极相斥，异极相吸的原理来判断电磁铁的南北极，得1★；能具体说出一种方法，得2★。 （ ）★ （ ）★
能通过实验和经验发现，电磁铁的南北极变化可能与电流方向有关，得1★。 （ ）★ （ ）★
能想到一个方法给自己组的电磁铁磁极换个方向，得2★。 （ ）★ （ ）★
能用想出的方法，给自己组的电磁铁磁极换个方向，得1★。 （ ）★ （ ）★
能根据实验，分析得出电磁铁的南北极变化与线圈缠绕方向、电池的正负极连接方式（电流方向）有关，得1★。 （ ）★ （ ）★
小组合作：“小组四人分工明确，都积极参与到活动中来”得2★；“小组分工不明确，但能完成任务”得1★。 （ ）★ （ ）★
4.通过交流磁悬浮列车、电磁炉、耳机的能量转换，评价学生的观察分析能力、归纳推理能力。
四、教学过程
学习活动 设计意图 效果评价
（一）情境导入 师创设情境：小明在制作桌面吸尘器的过程中，关于“通电后的马达为什么可以使扇叶转动起来”的问题，在奥斯特实验中不能找到答案。今天我们在奥斯特实验的基础上继续寻找。 师：同学们，请回忆，通电导线让小磁针发生偏转的过程中，能量是怎样转换的？ 预设：电能——磁能——小磁针的机械能（动能）。 师：刚刚同学们都说到了磁能，像磁铁具有的能量叫做磁能。生活中，哪里还能看到或者用到磁能？ 预设：磁悬浮列车、电磁炉、耳机…… 师PPT展示生活中有很多磁能的影子，出示图片简介：电磁炉、耳机、磁悬浮列车、电磁起重机…… 师：其实，通过适当的装置，生活中大部分磁能都可以由电能转化而来。今天，我们就一起来学习《电能和磁能》。板书课题：电能和磁能。 通过巩固复习，引出磁能；联系生活实际，寻找生活中的磁能，引导学生认识到磁能在生活中的广泛运用，初步感知电能转化成磁能的重要意义，激发学生学习的兴趣。 教师观察学生的活动参与程度及回答，给予学生及时的鼓励。
（二）探究活动 评价活动一：搬运大头针 师拿出一小盒大头针和一塑料小浅盘，提出挑战任务：同学们，不用手直接接触大头针，将这一小盒大头针从盒子里搬运到塑料浅盘里。你们有办法吗？ 生想出用磁铁搬运大头针，教师可以让学生来演示。 发现（预设）：大头针被磁铁搬运到塑料浅盘时，无法自动脱落。 师出示材料引导学生思考合适的方法：一根两端剥皮（各1㎝）、长为1.2m左右的导线，一根大铁钉，电池和电池盒。 生（预设）：给导线通电产生磁性，吸引大头针。 师让学生演示，发现（预设）：通电的导线不能吸引很多大头针，而且在搬运过程中，大头针容易掉落。 师：说明通电导线产生的磁性比较弱，怎样可以让磁性强一些？ 师引导学生阅读书本P68的电磁铁资料，预设：绕成线圈，缠在铁钉上。 师引导学生在铁钉上缠绕导线：①导线在大铁钉上缠绕50~100圈，两头留出10～15厘米做连接线。②固定连接线与线圈，避免线圈松开。（按照书本图片的打结方式固定）③用砂纸把接线头打磨光亮。④在“搬运大头针”活动记录表中简单画出导线缠绕方式。 “搬运大头针”活动记录表 任务要求制作一个电磁铁，将大头针搬运到塑料浅盘中实验材料一根两端剥皮（各1㎝）、长为1.2m左右的导线，一根大铁钉、电池和电池盒、一小盒大头针、一塑料浅盘、一小块砂纸电磁铁绕线图（简画出导线缠绕方式）我们的发现接通电路时，电磁铁______（填“能”或“不能”）吸起大头针，说明______（填“有”或“没有”）磁性；断开电路时，电磁铁______（填“能”或“不能”）吸起大头针，说明______（填“有”或“没有”）磁性。我们的思考1.怎么精准控制大头针掉落到指定位置？ 2.搬运过程中，能量是怎么转移或转换的？
生领取材料：一根两端剥皮（各1㎝）、长为1.2m左右的导线，一根大铁钉。小组合作，在铁钉上缠绕导线，记录缠绕方式，教师巡视指导，特别是打结方式。 每一小组完成导线的缠绕，师引导学生给线圈通电测试：给线圈通上电流，铁钉能吸起大头针吗？断开电流呢？重复几次，观察现象是否相同。并在“搬运大头针”活动记录表记录“我们的发现”。提示学生：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。 生小组合作，给线圈通电测试，做好记录，教师巡视指导，并拍照记录。 小组完成测试和记录，交流发现（预设）：接通电路时，电磁铁能吸起大头针，说明有磁性；断开电路时，电磁铁不能吸起大头针，说明没有磁性。 师引出电磁铁的概念：像这样由线圈和铁芯组成的装置叫做电磁铁。（用画图的形式板书） 师引导学生用电磁铁将大头针搬运至塑料浅盘，并思考怎么精准控制大头针掉落到指定位置？搬运过程中，能量是怎么转移或转换的？并做好记录。 生小组合作，用电磁铁搬运大头针至塑料浅盘，思考记录，教师巡视指导，并拍照记录。 小组完成大头针的搬运任务，师引导学生交流思考（预设）：1.电磁铁通电后将大头针吸起，搬运到塑料浅盘，断开电流，电磁铁磁性消失，大头针掉落。2.搬运过程中，能量是电能转为磁能。 评价活动二：研究电磁铁的南北极 （一）电磁铁有南北极吗？ 教师出示部分小组在“搬运大头针”过程中的照片，引导学生发现不同。 预设：一个电磁铁钉帽吸引大头针，另一个电磁铁是钉尖吸引大头针。 师进一步提出问题：同学们，你们对这个不同现象有什么想法？ 预设：可能电磁铁像磁铁一样两端都有磁力，有南北极。 师提出挑战任务：电磁铁也像磁铁一样有南北极吗？我们怎么来判断？ 预设：我们可以利用磁铁同极相斥，异极相吸的原理，把电磁铁的钉帽和钉尖分别靠近指南针北极（N）和南极（S），观察是否与小磁针一极相吸，一极相斥。 师再次提示学生电池不能长时间连接在线圈上，观察到现象立马断电，及时记录现象： “判断电磁铁的南北极”活动记录表 实验目的判断电磁铁的南北极实验材料电磁铁、电池组、指南针实验步骤接通电路，将电磁铁钉尖靠近指南针小磁针北极（N）和南极（S)，观察记录。 接通电路，将电磁铁钉帽靠近指南针小磁针北极（N）和南极（S)，观察记录。 整理实验材料，完成记录单，并在“搬运大头针”活动记录表中绕线图中标注南北极。我们的发现接通电路，将电磁铁的钉尖靠近指南针，与指南针的南极_____（填“相吸”或“相斥”），与北极_____（填“相吸”或“相斥”），说明钉尖是_____极；用钉帽靠近指南针，与指南针的南极_____（填“相吸”或“相斥”），与北极_____（填“相吸”或“相斥”），说明钉帽是_____极。
生小组合作，探究电磁铁的南北极。 师引导小组交流汇报，以这样的句式表述：我们组观察到电磁铁的钉尖靠近指南针，与指南针的（ ）极端相吸，（ ）极端相斥；钉帽靠近指南针，与指南针的（ ）极端相吸，（ ）极端相斥。我们认为电磁铁的南北极分别是（ ）。 （二）探究电磁铁的南北极什么有关？ 师过渡：同学们，根据刚才小组们的探索，每一小组都已经知道自己组的电磁铁的钉尖和钉帽的南北极。但是老师发现，有些小组的钉帽是北极，有些小组的钉帽是南极；有些小组的顶尖是南极，而有些小组的钉帽是北极。为什么会这样？哪一位同学能来解释？ 预设1：可能判断错误了。 预设2：可能与电池正负极连接方式有关。 预设3：可能与导线缠绕方向有关。 …… 师提出挑战任务：同学们，根据你们的判断，你们能给你们小组的电磁铁的钉尖和钉帽换个南北极吗？ 小组合作，想办法给电磁铁两端换南北极。 生完成任务，师引导学生交流讨论：电磁铁两端南北极互换成功了吗？用了什么方法？ 生交流方法。 师：所以，电磁铁的南北极与什么有关？ 预设：与改变电池正负极连接方式、改变线圈缠绕方向有关。 师小结：电池正负极连接方式的改变和线圈缠绕方向的改变都是改变了流过电磁铁的电流方向。所以电磁铁的南北极与电流方向有关。 活动一：教师利用材料引导学生思考不接触大头针，将大头针从一个地方搬运到另一个地方，让学生学以致用，想出更好的办法。并以任务为驱动，让学生经历制作电磁铁——发现电磁铁的性质——用电磁铁的性质搬运大头针的过程，最终解决问题、达成目的。有助于培养学生的问题分析和解决能力，让学生在学习过程中充满挑战感和成就感。 活动二：本活动分为两个小活动，第一个是电磁铁有南北极吗？这一小活动引导学生“搬运大头针”活动现象的不同，引发学生想到可能电磁铁有像磁铁一样的磁极，用同极相斥，异极相吸的原理来判断电磁铁的南北极，为小活动二探索电磁铁南北极与什么有关奠定了基础。小活动二是在小活动一的基础上，用检验电磁铁南北极的方法来探究电磁铁南北极与什么有关。教师不用对比实验的方法，而是让学生给电磁铁的磁极换个方向，这样的任务更加有趣，更加有挑战，以提高学生解决问题的能力，提升学生实践创新的水平。 活动一：教师通过引导学生搬运大头针，考查学生的思维能力、动手实践能力、分析问题和解决问题的能力。并引导学生完成评价量表1。 活动二：教师通过引导学生研究电磁铁的南北极，考查学生的观察分析能力、解决问题的能力、实践创新的能力。并引导学生完成评价量表2。
（三）生活应用 师引导学生思考磁悬浮列车、电磁炉、耳机的能量转换。 预设：磁悬浮列车先将电能转化为磁能，磁能再转化为列车的机械能；电磁炉是将电能转化为磁能，磁能再转化为电能（锅底的涡流），电能再转为热能；耳机先将电能转化为磁能，再将磁能转化为振动动能。 联系生活实际，用能量的转换简单了解生活中的一些物品的工作原理，知道电能可以转化为磁能，磁能也可以转化为电能。为后面的学习奠定基础。 通过交流磁悬浮列车、电磁炉、耳机的能量转换，评价学生的观察分析能力、归纳推理能力。
（四）知识总结 学生自主设计思维导图，总结归纳知识点。 帮助学生学会设计思维导图，通过导图总结归纳本节课内容。 教师考查学生运用思维导图进行归纳总结的能力，及时给予评价。
四、成果集成
学生通过自制电磁铁，理解并能描述电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质；通过搬运大头针，知道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；通过测试电磁铁南北极实验，知道电磁铁像磁铁一样也有南北极，且改变电流方向会改变电磁铁的南北极。
五、作业设计
【知识技能类作业】
1.以下材料不是制作电磁铁的材料是（ )。
A.磁铁 B.导线 C.电池 D.铁钉
答案：A。
2.下列说法正确的是（ ）
A.电磁铁是没有南北极。
B.电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质。
C.电磁铁不能将电能转化成磁能。
D.电磁铁的南北极是固定的。
答案：B。
3.在“探究电磁铁的南北极与什么有关系”的实验中，以下说法不正确的是（ ）
A.我们可以利用“同极相斥、异极相吸”的原理判断电磁铁的南北极。
B.电磁铁的南北极是固定不变的。
C.其他条件不变，改变电流方向，电磁铁的南北极就会发生变化。
D.其他条件不变，改变导线的缠绕方向，电磁铁的南北极会发生变化。
答案：B
【综合实践类作业】
课后查阅资料，了解磁能如何转化为电能？
板书设计
电能和磁能 通电，有磁性；断电，磁性消失。 通电，电能→磁能。 有南北极，与电流方向有关。
七、教学反思
根据新课标，我创设了制作桌面吸尘器的情境，继续寻找小马达让扇叶转动起来的原因。本课学生经历制作电磁铁——搬运大头针——测试电磁铁南北极的活动，激发学生的观察分析能力、动手实践能力，发展学生的发散性思维。
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第四单元《能量》大单元整体教学设计
教材版本 教科版（2017） 单元（或主题）名称 能量
单元主题 小明想制作一个桌面吸尘器来清理自己书桌上的细小物体。制作之前，他遇到了困难：利用什么原理来制作吸尘器？需要什么材料？这些材料容易获取吗？怎样制作吸尘器？同学们，我们一起来帮助小明解决这些困难吧～
课标要求 核心概念：能的转化与能量守恒 学习内容： 4.1能的形式、转移与转化（5~6年级）：知道动能、声能、光能、热能、电能、磁能等都是能得形式，了解这些能得相互转化现象。 4.2能源与可持续发展（5~6年级）：了解太阳能、水能、风能、地热能、化石能源等能源。 学业要求： 知道自然界中存在多种形式的能，如动能、声能、光能、热能、电能、磁能等，不同形式的能可以相互转化。 能对自然界存在的各种形式的能进行简单分类，能简单解释能得转化现象 能设计并实施调查活动，说明能的转化现象。 感受自然界不同形式的能相互转化的奇妙之处；意识到能源的开发和使用关系到生产生活的方方面面，以及新能源、绿色能源开发的重要性。
教材分析 本单元引导学生从回顾身边的能量表现形式入手，选择了学生最熟悉的电和磁为切入口展开对能量的认识和探索。能量守恒定律和转换定律渗透在每一课的学习中，另外还涉及了新能源的开发和低碳环保生活方式。 本单元总共有7课，分别是《各种形式的能量》、《调查家中使用的能量》、《电和磁》、《电能和磁能》、《电磁铁》、《神奇的小电动机》和《能量从哪里来》。教材一开始从学生熟悉的驱动汽车的能量引入，引导学生了解身边的能量形式，使学生知道能量使物体发生了变化，初步感知能量；接着引导学生通过调查、分析、统计等方法，发现家中的各种能量表现形式、来源和转换，初步养成节能的意识；然后引导学生“重演”奥斯特发现电产生磁的过程，从中寻找、思考电和磁转换的依据，培养学生逻辑思维能力；引导学生制作电磁铁，帮助学生进一步了解电能和磁能之间的转换；引导学生实际、验证电磁铁磁性强弱与线圈圈数、电流大小的关系，培养学生科学论证的能力；引导学生探索小电动机的结构，感受能量转换，提升对能量的新认知。最后，通过食物链理解太阳能，通过动手实验、查阅资料等方式了解电能的来源和转换，完善“能量”概念的建构。 整个单元以“能量”为研究支点，以生活实例为研究载体，引导学生用“转换”的观念把声、光、热、电、磁等多种能量形式联在一起，在生活调查、资料查阅以及大量实验探索的积累过程中，逐渐充实对“能量”的认识。
学情分析 六年级的学生已经接触过“能量”这个词，并对能量有了一定的感性认识，知道任何物体工作都需要能量，如果没有能量，自然界就不会有运动和变化，也不会有生命。但是，学生的头脑里还没有形成关于能量守恒和转换的相关科学概念。
单元目标 1.科学观念： 通过观察讨论，认识到自然界存在声、光、电、热、磁等各种能量的表现形式。 通过实际调查和查阅资料，了解生产生活中的能量形式多种多样，能量之间可以相互转换，并储存在一些物质中。 通过实验研究，知道电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质。 通过对比实验，理解改变电池正负极的连接方式或改变线圈绕线方向，会改变电磁铁的南北极。 通过对比实验，知道电磁铁的磁力大小与线圈匝数、电流大小等因素有关。 通过食物链的分析，理解太阳的能量对生物的意义，了解太阳能是生活中可利用的一种清洁、可再生能源。 2.科学思维： 通过分析、比较、概括等方法，展示对能量概念、能量转换的理解。 掌握分类的基本要求，对自然界存在的各种形式的能进行简单分类，简单解释能得转化现象。 针对具体问题提出假设，基于交流情境提出观点，建立证据与假设或观点之间的联系。 分析科学实验中的变量控制。 3.探究实践： 能通过观察讨论、实际调查、查阅资料、实验研究等多种方法，寻找能量存在及像话转换的证据。 亲历奥斯特实验、电磁铁搬运大头针实验、改变电磁铁南北极实验、电磁铁磁性强弱对比实验、小电动机工作原理探索实验等，经历科学探究过程，领悟科学探究中各个要素的特征。 经历围绕问题设计方案、动手实验收集数据、同伴研讨解释现象的合作探究过程。 学会用分部观察和整体观察的方法研究小电动机的构造。 4.态度责任： 在好奇心的驱使下，乐于调查、探索生活中的各种能量表现形式及能量之间的相互转换。 具有基于证据和推理发表个人见解的意识，愿意与他人合作，善于倾听他人的意见，体会到合作的必要性和重要性。 能主动倡导珍惜能源、节约能源，并有具体的行为表现。 初步了解生活中的各种能量表现形式对自认环境、人类生活和社会发展的影响，体会合理利用能源，保护人类赖以生存环境的重要性。 初步体会人类生活和社会发展需求是推动新能源开发与应用的动力，反之新能源的创新应用又能促进社会的发展。
单元结构化活动
达成评价 围绕课时学习目标 1.关注课堂问题预设与学生课堂反馈表 2.作业设计与学生答题正确率的及时分析 3.对能量来源、能量转换的综合测试性评价 围绕单元和主题目标 1.分层设置单元测试 2.解决制作桌面吸尘器的困难。
单元课时课型规划 课时课型课时内容课时目标 （单元目标分配）课时学习任务（或问题） （一般1-2个）达成评价1实验课各种形式的能量1.通过交流与探讨，知道自然界中各种能量的表现形式。 2.通过对汽车的运动分析，知道机械能可以使物体运动起来。1.哪些能量形式可以让车动起来？ 2.能量有哪些形式？ 1.知道各种能量的表现形式。 2.能找出各种形态能量可以转化成机械能。 3.知道机械能可以使物体运动起来。1实验课调查家中使用的能量1.通过调查交流，知道家庭里经常使用的能量形式有声能、光能、电能、热能、磁能、太阳能等。 2.通过调查、分析，了解每一种能量形式都需要付出一定的经济成本和环境代价。1.日常生活中，我们家里使用了哪些能源？能量之间发生了哪些形式的转换？ 2.提出一些节能的建议。1.知道家里使用的能量形式。 2.能了解使用能源时会付出相关的经济成本和环境代价，提出合理的节能方法。 1实验课电和磁通过亲历直导线实验探究建构通电导线周围产生磁性的认识。 1.通过奥斯特实验，你有什么发现？ 2.电和磁之间能否相互转化？你的依据是什么？1.建构通电导线周围产生磁性的认识。 2.能够通过分析建立电和磁之间可以转换的解释。1实验课电能和磁能通过自制电磁铁，理解并能描述电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质；通过搬运大头针，知道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；通过测试电磁铁南北极实验，知道电磁铁像磁铁一样也有南北极，且改变电流方向会改变电磁铁的南北极。了解电磁铁通电实验现象。 用电磁铁搬运物体，能量是怎样转移的？在这个过程中能量是怎样转化的？1.能描述电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质。 2.知道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。 3.知道电磁铁像磁铁一样也有南北极，且改变电流方向会改变电磁铁的南北极。1实验课电磁铁通过对比实验，知道电磁铁的磁性强弱和线圈匝数、电流大小有关系。电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流大小有怎样的关系？ 1.通过对比实验，认识到电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关：匝数少磁性弱，匝数多磁性强；电磁铁的磁性强弱与电流大小有关：电流小磁性弱，电流大磁性强。 2.能设计对比实验研究线圈匝数、电流大小对磁性强弱的影响。1实验课神奇的小电动机通过按步骤做探究小电动机工作原理的实验，能说出电动机的工作原理：用电产生磁，利用磁的相互作用推动转子转动。1.小电动机的工作原理：用电产生磁，利用磁的相互作用推动转子转动。 2.哪些地方用到了电动机？1.知道小电机的工作原理：用电产生磁，利用磁的相互作用推动转子转动。 2.能说利用电动机的地方。 1实验、讨论课能量从哪里来1.用已有的知识和经验通过逻辑推理思考太阳能的作用，了解太阳能是自然界最大的能量来源。 2.通过观察、实验和阅读资料，知道电能是其他形式的能量转换而来的。 3.知道能量有多种形式，能相互转换，可以储存在一些物质中。1.我们知道哪些发电的方法？能量又是怎样转换的？ 2.说一说对能量的新认识。1.知道发电的方法以及能量转换。 2.能说出对能量的新认识。
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