第二十章《电与磁》单元作业设计 2023-2024学年度人教版物理九年级全册

电与磁单元作业设计
( 一) 单元基本信息
学科 物理 实施年级 九年级 设计者 淮北团队
课程标准模块 物理 九年级 全一册 第二十章 电与磁
使用教材 人民教育出版社 2013 版
单元名称 电与磁
单元课时 5 课时
(二) 单元教学规划 1.主题名称： 电与磁
2. 主题概述：
(1) 课标和教材分析
课标中把“运动和相互作用”作为一级主题， “电和磁”是其下划分的四 个二级主题之一，涉及到的内容要求如下：
2.4.2 通过实验认识磁场。知道地磁场。
例 3 查阅资料，了解我国古代指南针的发明对人类社会发展的贡献。
2.4.3 通过实验，了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场 的方向。
了解电磁铁在生产生活中的应用。
2.4.4 通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，并知道力的方向 与哪些因素有关。
例 4 了解动圈式扬声器的结构和原理。
例 5 了解直流电动机的工作原理。
2.4.5 探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应 在生产生活中的应用。
例 6 了解发电机的工作原理。
活动建议
(1) 利用磁体和缝衣针制作指南针，验证同名磁极相互排斥、异名磁极相 互吸引。
(2) 查阅资料，了解我国北斗卫星导航系统的作用和优势，讨论电磁波在 卫星通信技术中的应用。
(3) 查阅资料，了解我国磁悬浮列车的发展状况，讨论电磁技术在其中的 应用。
认真研读课标，有以下几点理解：一、课标中这一单元内容属于一级主题“运 动和相互作用”，本单元一开始就指出磁场是一种新的物质形式，它的客观表现 在磁场能对处于其中的磁体 (或电流) 有力的作用，然后围绕电与磁相互作用的 两个对应的方面展开，这一种物质观是建立在相互作用观基础上的，可见，本单 元的主要物理观念是相互作用观。此外，本单元专门从能量及其转化的角度对发 电机的工作过程进行了说明，这反映的是一种能量观。二、从课标可看出，这个 单元以人类对各种自然现象之间的相互联系的认识过程来进行设计和展开的，涉 及的物理学史蕴含了丰富的科学思维和方法，包括“模型建构”和“科学论证” 等，而这些思维方法也更有利于学生进一步形成“世界是由物质构成的，物质之 间是相互联系的”物理观念。三、课标中举例和活动建议部分都是科学探究的素 材，且所追求的学习目标各有侧重，整体上体现出由各学习内容，实现不同素养
目标的一个较为综合且完整的学科核心素养目标培养体系，以提高学生科学探究 能力以及创新的精神。四、本单元中物理学史的涉及也体现了人类对自然现象的 认识和对科学知识的应用，渗透了科学.技术.社会.环境 (STSE) 思想,能使学生 感悟到物理学的发展是由一次次重大思想的突破和研究方法的进步所结晶出来 的，体会科学家的科学精神，这其中包含着对传统观念的一次次解脱和前辈科学 家的独特思考与探索。
依据课程标准对教材的分析：
本单元在力学和电学的基础上，揭示了神秘莫测的电与磁的紧密联系、电与 磁相互依存的关系，以及电和磁在生活生产中的应用。单元各部分内容间相互依 存，线索清晰，从对磁现象和磁场的认识，到电生磁及其应用，再到磁生电及其 应用，符合单元内容间的知识逻辑，把物质的观念拓展到了磁场，并丰富了运动 与相互作用的观念。教材中，有侧重“基于观察和实验提出物理问题、形成猜想 和假设”培养的科学探究活动，也有侧重“设计实验”培养的科学探究活动，还 有侧重“基于证据得出结论的”培养的科学探究活动；而对于“科学思维”，有 些学习内容侧重理论分析的“模型建构”，有些侧重“科学论证”的培养。
本单元第一部分“磁现象 磁场”首先叙述了历史上人类关于磁现象的观察 结果，以及对磁性、磁极以及磁极间相互作用等相关研究的初步成果。教材接着 对“磁体的吸铁性、磁极间相互作用等如何发生的”这一问题进行了说明，指出 磁体周围存在着磁场这种物质，并讨论了如何对磁场进行“观察”和理论描述。 通过小磁针——铁屑——磁感线的逻辑顺序，很好地体现了磁感线模型建构的过 程和方法，从而定性地描述了磁场的性质。第二部分“电生磁”内容的安排是为 了回答磁体磁性，或磁场的起源问题。这里通过运用上一节的磁场观点来解释奥 斯特实验现象，既有利于学生深入理解前面所学的知识，又能得到新的结论，从 而帮助学生认识到磁现象可能来源于电流效应。对通电螺线管磁场的讨论，既是 理论研究的深入，也为从实验层面进行设计和验证提供了可能，是电与磁相互作 用的体现。第三部分“电磁铁 电磁继电器”既是“电流磁效应”知识的应用， 也是对磁场与铁磁性物质间相互作用的继续深入探究。磁之间的相互作用是通过 磁场发生的，而通电导线要在其周围激发出磁场，那么磁场就必然会表现出对通 电导线有力的作用。第四部分“电动机”中，基于前面的研究和认识，对“磁场 对通电导线的作用”进行了实验的探究。接下来研究电动机的构造，则是探索知 识向技术进行转化，并应用到实际中去，突出科学与技术的关系。第五部分“磁 生电”是研究电与磁相互作用的另一个方面，即磁现象在什么情况下能表现出它 的电性质。有了前面的基础知识，再考虑到本问题与“电生磁”问题的对应关系， 这一部分内容强调实验设计方案，突出运动与相互作用观的渗透。对于发电机的 介绍除体现科学与技术的关系外，也从能量及其转化的角度来反映能量观。
(2) 单元内容结构化分析
按照课标要求找出知识点，对知识点分类归纳形成知识线，找出知识蕴含 的方法，关联模块内容主题，形成内容结构 (如图 1) 。再根据课标内容、学业 要求找出素养点，将单元内容与学科素养进行关联，内容和素养结构图 (如图 2)。
图 1
图 2
(3) 单元内容与素养关联分析：
从应试教育向素质教育的转变,再到培养学生核心素养，是物理教育本性的 回归，“回到事情本身”和“生活世界”是现象学的基本理念。我们用现象学的 理念走进物理教育审视时，可以发现，物理教育在本质上是实践的，物理教育发 生的起点是物理现象。活生生的生活世界，是物理教育应该回归的地方。
学生经历学习的最终目的是发展素养，是要学生自身具备适应个人终身发展 和社会发展需要的关键能力和必备品格。最有价值的教学，是培养学生的文化基 础、 自主发展、社会参与几个方面，是以培养“全面发展的人”为核心的。
我们将本单元内容与素养进行关联，制定了如下表格 (表 1) ，列表中的黑 圈表示强相关，双圈表示中相关，单圈是表示相关。
编号 学习内容 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任
1 磁现象 磁场 ● ● ◎ ○
2 电生磁 ● ● ◎ ◎
3 电磁铁 电磁继电器 ○ ◎ ◎ ●
4 电动机 ● ◎ ● ○
5 磁生电 ● ◎ ● ○
单元学习价值 简单的磁现象学生在小学已涉及，前面的学习 也让学生对电现象有了基本的认识，通过第一节的 学习让学生对于磁场有了认识，并在磁场和磁感线 的概念形成中渗透科学方法的教育，但此时学生的 头脑中对于电现象和磁现象还是属于各自独立的知 识体系，没有建立联系，奥斯特的实验发现了电流 的磁效应。让学生对以前所学的内容初步联系起来， 通电导线在磁场中的运动，是电磁现象又进一步的 发展，电磁感应现象的介绍则把电与磁的相互关系 更全面的揭示出来，这一步的学习，能使学生对于 电和磁两种不同现象相互关联获得更完整的认识， 让学生在物理规律的学习中认识自然现象之间是相 互联系的
表 1
(4) 单元挑战性任务设计：
只有当学习者全身心的投入，学习才能是高效的，潜力才能是无穷的，创造 力才能真正迸发出来。怎样才能让学习者全身心持续性的投入呢？那就必须要在 单元整体学习中制定挑战性任务！没有挑战性任务的驱动，教学又会回到以“知 识为本”的老路上，学生又将是被动的“知识接收器”。任务设计与实施的内容 与形式应依据物理学科课程标准每一主题的“学业要求”和“学业质量”，结合 学生实际情况而定。在任务设计中，通过单元整体设计，注重大任务对单元整体 教学的驱动作用，同时注重课时任务间的衔接递进。把单元大任务分解到每一个 课时中去，化成一个个小任务，学生为了解决一个个小任务，就要主动学习课时 知识，从而达成课时目标。当一个个小任务被攻克了，大任务就可以水到渠成的 完成了。在大任务的驱动下，就可以真正的把知识内化，构建一个稳固的结构化 的知识体系，课时任务既相对独立，又能相互联系，实现知识的系统化、结构化。 学生在完成任务的过程中，既能巩固所学物理知识，还能培养实践、探究及解决 问题的能力，思维得到发展，潜移默化的落实物理学科核心素养的培养。
单元任务设计的依据是以熟悉的真实情景为载体，此任务能涵盖单元的核心 内容，能够实现情境化、结构化，它的实施有利于发展学生的核心素养。基于此 我们选择了学生非常熟悉又非常感兴趣的电磁起重机的制作作为本单元的大情 境，制定如下单元大任务 (如图 3)：
(
自
制电磁起重机
垃
圾
厂里有很多的废旧钢铁材料，人力去捡拾
这
些可回收利用物费时费力，但是那里有一台利用
磁
现象有关知识做成的能够捡拾和搬运钢铁材料的
机器--电磁起重机。电磁起重机的主要部分是电
磁
铁
。 以及电动机，接通电流，
电磁铁
产生磁性便把
钢
铁物品牢牢吸住，电动机转到把钢铁物品提升或
降
低高度，并吊运到指定的地方。切断电流，磁性
消
失，钢铁物品就放下来了。电磁起重机使用十分
方
便，但必须有电流才可以使用，可以应用在废钢
铁
回收部门和炼钢车间等。我们能否自制一台简易
的
电磁起重机呢？在制作的过程中，我们需要解
决
哪
些问题？请你课后把你的设计方案以及设计制作
出的成品模型和大家一起分享。
磁
现象 磁场
接
通电流，
电磁铁
产生磁性，
切断电流，磁性消失
电
生磁
电
磁铁 电磁继电器
电
动机转到把钢铁物品提升
或
降低高度
电
动机
但
必须有电流才可以使用
磁生
电
)
图 3
(5) 单元任务分解 (如表 2)
单元任务：制作电磁铁及探究其特性
小节 课时 子任务 核心知识点 体现方式
3.1 1 制作电磁铁 通电导线周围存在磁场 实验报告
交流 展示 1 电磁铁制作过程出现 的问题 综合应用 书面记录讨 论内容
3.2 1 影响电磁铁极性的因 素 导线中的电流会使电磁铁极 性发生变化 实验报告
3.3 1 影响电磁铁磁场强弱 的因素 电流的大小，线圈的匝数影 响磁场强弱 实验报告
3 4 1 电磁铁与自动控制 电磁继电器的应用 实验报告
表 2
说明：《第二十章 电与磁》整体内容是围绕磁场这一主线展开的，它具有 独立性和连贯性，素养价值高。我们在学习第三节电磁铁与电磁继电器时，若能 够把“制作电磁铁”作为一个独立单元进行教学，会让学生深刻地体会到电磁铁 的优点，明确电磁铁磁性强弱的影响因素，对后面学习电动机与发电机的内容可 起到事半功倍的效果。而指导学生能够合作完成“电磁铁的制作”这一挑战性的 任务，既锻炼了学生的动手能力，培养了学生学以致用的科素养，也从一定的层 面训练了学生团队合作的意识和能力。
(6) 单元学习内容和任务结构化分析 (如图4)
《义务教育物理课程标准》要求：1，知道磁体周围存在磁场，理解磁感线， 可用来形象地描述磁场。知道磁感线的方向是怎样规定的，了解地球周围有磁场 以及地磁场的南北极。2 理解磁场、磁感线的含义，知道磁场间的作用。认识电 流的磁效应。3 知道通电导体的周围存在磁场。通电螺线管的磁场与条形磁铁的 磁场相似，理解电磁铁的特性和工作原理。4，了解电磁继电器和扬声器的结构 和工作原理，了解直流电动机的结构和工作原理。5，知道电磁感应现象，知道 产生感应电流的条件，理解发电机的原理，知道什么是交流电，知道发电机，发 电过程的能量转化过程。了解我国供生产和生活用的交流电，频率是 50Hz，能 区分直流电与交流电。
教材分析：本章揭示了神秘莫测的电与磁的紧密联系，电与磁相互依存的关
系，以及电和磁在生活，生产中的应用。教材从介绍生活常见的磁现象出发，通 过各种课堂活动让学生感知看不见，摸不着的磁场。在学生已有电学基础上探究 电生磁和磁生电的辩证关系。电与磁的关系，在技术上有着广泛的应用。教材介 绍了与我们生活最贴近事例：例如对现代社会影响深远的电动机、发电机、电磁 继电器和扬声器等。把这些内容放在一起，从知识到运用，在结构上显得更紧凑， 使电与磁的关系更加紧密，更能表达它们之间相互作用又互为因果的关系，更能 体现教师在教学过程中的核心素养。教材忠实贯彻了课程标准的根本理念，从“生 活走向物理” ，从“物理走向社会”。
综合以上，把本章节学习内容细化，把各个章节需要完成的任务结构化，构成了 下面的图片。
图 4
3.单元学习及作业目标：
(1) 应然目标：
依据新课程标椎结合学科核心素养，制定核心素养引领下的教学目标如下：
核心知识 重点素养 磁性、磁场、电流的磁效应、磁场对电流的作用、电磁感应 模型建构概念、科学探究、科学论证、控制变量法、转换法
物理观念 1、从生活中常见的磁现象出发，认识磁性，通过活动感知磁场，认识磁 场这一新的物质形式； 2、通过实验，了解电流周围存在磁场，认识磁现象的电本质，会判断电 流周围的磁场，能够说明电磁铁和电磁继电器的工作原理； 3、通过实验，认识磁场对通电导线的作用，了解直流电动机的工作原理 及其能量的转化； 4、通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，进 一步认识电与磁的相互作用。
科学思维 1、通过模型建构、比较等方法，渗透物质观，指向物质的本质、属性等 知识的求真，认识磁场； 2、通过实验、类比等方法，寻找电磁转换间的奥秘，从通电直导体周围 存在着磁场，根据环形电流的对称性，借助实验认识通电螺线管的磁场； 3、基于“相互作用的物质观” ，根据电生磁的理论，由磁极间的相互作 用，通过实验认识磁场对通电导线的作用，为科学向技术转化指明方向； 4、基于“自然界各种自然现象应该存在着相互联系”思想，又基于“电 生磁”实验的成功，了解电与磁相互作用的另一面，即在某些情况下， 磁现象也应该能表现出电的特征； 5、理论实践的结合，相互作用观的应用，科学与技术的渗透，反映一种 能量观，寻找知识背后电磁转化的“求真”元素。
科学探究 1、通过观察生活现象及实验探究，认识磁场，侧重科学探究“基础观察 和实验提出物理问题、形成猜想和假设”的培养。 2、通过对奥斯特实验探究，体会基于证据得出结论； 3、通过对通电螺线管磁场的特点进行实验探究，侧重设计实验能力的培 养。 4、基于“磁场对通电导线的作用”成功的实验基础，进行“磁生电”的 实验设计，注重设计实验能力的培养，理解控制变量法。
科学态度 与责任 1、通过经历电与磁探索的历史进程，体会科学探究的精神，对科学真理 不懈追求精神； 2、通过对电与磁相互作用的两个对应的方面展开探究，认识自然现象之 间是相互联系的，养成与自然和谐相处的生活态度； 3、通过理论与实践结合，突出知识向技术转化，突出科学与技术的关系， 理解学习的社会意义。 4、认识物理实验在物理学研究中的作用； 5、感受科学.技术.社会之间的联系，促进社会责任感的形成。
(2) 单元及作业目标：把素养导向下的单元学习应然目标与单元大任务相结合， 制定了如下目标：
单元任务 设计并制作电磁起重机
物理观念 1、观察电磁起重机的工作过程，了解磁场的基本性质，认识电流的 磁效应的特点； 2、通过制作电磁起重机，认识电和磁的相互作用，了解直流电动机 的工作原理； 3、能够分析电磁起重机的工作原理和特点，并能从能量转化的过程 进行描述。
科学思维 1、观察电磁起重机的工作过程，体会磁现象在生活中的应用，理解 建构磁场的概念的过程； 2、观察电磁起重机的工作过程，基于电磁起重机通电后能够吸引磁 性物体，通过比较认识电生磁的特点，感受磁现象的电本质； 3、通过在通电螺线管中插入铁芯可以增强其磁性，了解磁场与铁磁 性物质间相互作用的理论； 4、通过制作电磁起重机，理论实践的结合，基于“相互作用的物质 观”，由磁极间的相互作用，认识磁场对通电导线的作用，了解电与 磁的相互作用，为科学向技术转化指明方向； 5、能够基于理论分析，进行科学论证。
科学探究 1、观察电磁起重机的工作过程，能够基于观察和实验提出物理问题、 形成猜想和假设； 2、根据观察到的现象，对电流周围存在磁场进行合理预测，并通过 实验进行验证，能够基于证据得出结论； 3、通过解决“如何增大电流周围的磁场” ，探究通电螺线管周围磁 场的分布特点，注重设计实验、进行实验的过程； 4、在“电生磁”的基础上，探究“磁场对通电导线的作用” ，而后 进行“磁生电”的实验工作，进行相对应的实验设计，理解电与磁的 相互作用，体会其中的逻辑； 5、学会独立思考、评估和互助交流。
科学态度 与责任 1、通过对电与磁相互作用的两个对应的方面展开探究，认识自然现 象之间是相互联系的，体会对科学真理不懈追求的精神； 2、通过理论与实践结合，突出知识向技术转化，突出科学与技术的 关系，理解学习的社会意义。 3、认识物理实验在物理学研究中的作用，感受科学.技术.社会之间 的联系，促进社会责任感的形成。
(3) 课时及作业目标：
第二十章 电与磁 课时及作业目标
20.1 磁现象 磁场磁场 1、了解简单的磁现象； 2、通过实验认识磁极及磁极间的相互作用； 3、通过实验认识磁场； 4、知道磁感线可以用来描述磁场，会用磁感线描述磁体周围的 磁场分布状况； 5、知道地磁场。
20.2 电生磁 1、通过实验了解电流周围存在磁场； 2、探究通电螺线管外部的磁场方向，了解通电螺线管外部的磁 场与条形磁体的磁场相似； 3、会判断通电螺线管的电流方向和两端的极性。
20.3 电磁铁 电磁继电器 1、能描述电磁铁，说明电磁铁的特点和工作原理； 2、能通过实验，得出电磁铁磁性强弱与哪些因素有关； 3、能说明电磁继电器的结构和工作原理，了解电磁继电器在生 产、生活中的应用。
20.4 电动机 1、通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力 的方向与电流和磁场方向有关； 2、了解直流电动机的构造和工作原理及其能量转化。
20.5 磁生电 1、通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的 条件； 2、了解电磁感应在生产、生活中的应用； 3、了解发电机的原理，知道发电机工作过程中的能量转化
各节作业/单元作业/单元测评作业
20.1 磁现象 磁场 一、课前作业： 寻找身边有关的磁现象，找出自己所能接触到的磁体，并尝试说出自己对磁现 象的认识和思考，提出自己的问题。通过本节课的学习解决自己的疑惑，系统掌握 磁的知识。 设计意图：感知磁现象，引发学生学习物理的兴趣。 二、课后作业： ( 一) 基础性作业： 1、两根外形完全相同的钢棒，其中一根有磁性，另一根无磁性。没有别的器材，你 如何把它们区别开来？区分后如果把无磁性的钢棒与有磁性的钢棒接触一段时间， 发现无磁性的钢棒也获得了磁性，这是一种什么现象？如何让它再次失去磁性？ 思路分析与解答：
。 (要求：要写出自己的分析思路理论的判断依据，要有对的理由错的根据。) 答案：根据磁体两极磁性强中间磁性弱的特点。将两根钢棒标记为甲和乙，将钢棒 甲的一端接触另一根钢棒乙的中部，若吸力很大，则钢棒甲有磁性，乙无磁性； 若吸力很弱，则钢棒乙有磁性， 甲无磁性。接触一段时间后无磁性的钢棒也获 得磁性，这叫做磁化现象，通过摔打灼烧等方法可以让其失去磁性。 2、请找两根缝衣针、一个按扣、一只大头针和一块橡皮，做一个如图所示的指南针。 做法：用橡皮和大头针制作指南针的底座。使缝衣针磁化后穿过按扣的两个孔，放 在底座的针尖上，这样就制成了一个指南针，如果图中指南针静止下来后，针尖指 北，那么针尖是 N 极还是 S 极？多次拨动待其静止后，指向保持不变，是什么对指 南针施加了作用力“操控了”指南针的运动？你对描述它的相关知识知道哪些？如 果把这个装置拿到月球上，试想如果还是这样操作会有什么现象，为什么？【提醒： 操作时注意别被缝衣针伤着！提示：月球自身没有磁场】 思路分析与解答： 。 (要求：要写出自己的分析思路理论的判断依据，要有对的理由错的根据。) 答案：N 极，根据规定磁针静止时指北的一端叫N 极。地磁场对磁针的作用力改变 磁针的运动状态。地磁场的相关知识。如果放到月球上针尖会停止在任意的指向， 因月球上无磁场对磁体没有约束力的作用。 3、如下图所示阴影为小磁针的S 极请画出两条形磁铁的磁感线分布并标明磁极？结 合上面题目请回答下列问题：磁感线是用来描述磁场什么的？如何描述的？为什么 要引入磁感线来描述磁场！磁感线分布的依据是什么？磁感线有什么特点？ 思路分析与解答： 。 (要求：要写出自己的分析思路理论的判断依据，要有对的理由错的根据。) 答案：磁感线是用来描述磁场的强弱与方向，磁感线 的疏密表示磁场的弱强，箭头的指向表示磁场的方向 (磁感线该点的切线方向为磁场方向) ，磁感线依据 磁场的强弱和方向来分布。磁感线是闭合曲线，磁感 线不相交，外部有多少条磁感线内部就有多少条磁感 线，外部从 N 极到S 极，内部从 S 极到 N 极，内部磁 场比外部强。 作业评价：
作业评价表 评价指标 表现标准表现水平自评他评科学性能准确应用物理概念及规律完整性原理推导过程思路清晰、逻辑严密可行性实验步骤可操作、可实现
作业分析与设计意图： 第 1 题 对磁铁磁性和磁化、去磁的考查，此题难度较大，对磁铁磁场强弱分布 的考察，磁铁两端磁性最强，中间磁性最弱，对概念掌握不清晰；思维不清的同学 有很强的迷惑性，是对磁铁磁性分布应用能力考查的升华。认知的广泛性要求较高， 综合性较强，强化认识并提高学生的综合分析能力，科学的逻辑思维。 第 2 题 对地磁场的考察，地磁场确实存在于我们身边，但人们无法直接体会， 通过动手制作和实验体会地磁场的存在，从力与运动的关系角度入手，从而分析出 地磁场，再进一步通过追问回顾地磁场的相关知识。考查学生的分析问题的能力， 前后知识联系贯穿的能力，想象能力，跨空间的思考能力，思维发散能力。 第 3 题 对磁场、磁感线的考察。考查学生追根溯源分析的能力，把抽象问题具 体化形象化的能力。【上述三题的完成时间在 15 分钟之内】 (二) 提升性或实践性作业：(为选择性作业) 对农民来讲，农作物的种子中混有一些杂草的种子是很头疼的事情。这两种种 子的外表面是不同的，农作物的种子比较光滑，不易吸附小颗粒物，而杂草的种子 表面有许多绒毛，能够吸附靠近它的小颗粒物。现在，给你一些铁屑和一块磁铁， 请你替农民把杂草种子从农作物种子中分离出来，说出你的办法。 思路分析与解答： 。 (要求：要写出自己的分析思路理论的判断依据，要有对的理由错的根据。) 答案：将铁屑撒入混杂的种子里，充分搅拌，使其均匀地吸附在杂草种子的绒毛上， 再用磁铁把铁屑和杂草种子一起吸出来。 作业评价： 作业评价表
评价指标 表现标准 表现水平
自评 他评
科学性 能准确应用物理概念及规律
完整性 原理推导过程思路清晰、逻辑严密
可行性 实验步骤可操作、可实现
作业分析与设计意图： 对所学知识的应用，让学生知道知识来源于生活，也要应用到生产生活中去，最终 目的是将科技转化为生产力，为人类的生产生活服务，意在培养这种服务的意识。
20.2 电生磁 一、课前作业： 学生通过预习课本，查找资料了解电磁起重机的原理，让学生对电生磁有一个 了解和认知，根据自己的想法制作电生磁的小实验作品，展示电生磁的现象，并对 自己探索中的疑惑做记录，并在课上有针对性的学习。 设计意图：学生正确认识电生磁的发展史、现状和未来，关心科技的发展。为本节 课内容的学习做好针对性的准备。 二、课后作业： ( 一) 基础性作业 1.小明在探究“通电螺线管外部的磁场分布”实验中, 进行如下操作: (1) 如图,在螺线管的两端各放一个小磁针,并在硬 纸板上均匀地撒满铁屑.发现如图所示的现象 问题：①通电螺线管产生磁场的原理是什么？ 由谁首 先发现的？ ②由图可知通电螺线管外部的磁场与什么磁体的磁 场相似？ ③放入小磁针的作用是什么？ ④实验时小明发现现象不明显,为了增强磁场的强度,可以采取什么办法？ 思路分析与解答： 。 (2) 改变电流方向,小明发现,铁屑的分布形状没有改变而小磁针指向与原来 相反，这个现象说明了什么问题？ 思路分析与解答： 。 (3) 请思考实验时用的是铁屑,能否用铜屑来代替铁屑，并思考为什么？ 思路分析与解答： 。 (4) 闭合开关后为了更好地通过铁屑客观地描述磁场分布情况,接下来应该怎 样操作？这样做的主要目的是什么？ 思路分析与解答： 。 答案： (1) ①电流的磁效应 奥斯特②条形磁体的磁场 ③显示磁场的方向 ④增大电流 或增加线圈的匝数或在螺线管中插入一根铁棒,答案合理即可。 (2) 通电螺线管磁场的方向跟电流的方向有关 (3) 不能用铜屑代替铁屑，因为铜不是磁性材料，不能磁化成为磁体，无法显示出 通电螺线管周围磁场的分布情况。 (4) 轻敲玻璃板 这样做的目的是减小铁屑与玻璃板之间的摩擦,使铁屑在磁场力的 作用下动起来，最终形象的显现磁场的分布情况。
2.通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，其磁极可以用安培定则判定。 (1)螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，通 电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线 圈的磁场组合而成，因此应用安培定则也可以判断 单匝圆形通电线圈的磁极。现有单匝圆形通电线圈 中的电流方向如图所示，则其 B 端是____极。 (2)地球周围存在磁场，有学者认为地磁场是由于 地球带电自转形成圆形电流引起的，地球自转的方 向自西向东，则形成圆形电流方向与地球自转方向_______ (填“相同”或“相反”)， 物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，那么地球带______ (填“正”或“负”) 电。 答案： (1) N、 (2) 相反 负 3.小宋利用电磁铁、小磁铁、指针和刻度盘制成多量程电流表，结构示意图如图所 示，其中 A、B、C 为接线柱，当电流通过电磁 铁时，指针绕 O 点顺时针偏转； 电路断开时， 指针指 0 刻度线。 (1) 若选择 A，C 为该电流表的接线柱，则应 选择_________为“+”接线柱，才能使电流表 正常工作。 (2) 若将电磁铁适当靠近小磁铁，则针对此 电流表有以下四种说法，请对各种说法给出分 析说明： A．零刻度将向右移动 B．指针将发生反偏 C．精确度将提高 D．量程将增大 思路分析与解答： 。 (3)分析该电流表的结构示意图，判断该电流表量程最大时所选的接线柱是______。 【答案】 (1) C (2) 电路断开时，指针指在 0 刻度线，电磁铁靠近小磁铁和增大电流都不会改变零 刻度位置，故 A 的说法是错误的。 电磁铁适当靠近小磁铁，没有改变电磁铁的极性，指针偏转方向不变，故 B 的说法 是错误的。 若将电磁铁适当靠近小磁铁，电磁铁对小磁铁的吸引增强，在相同电流时，指针偏 转明显，分度值不变，但是小格宽度增大，电流表的精确度会提高，故 C 的说法是 正确的。 D、若将电磁铁适当靠近小磁铁，电磁铁对小磁铁的吸引增强，在电流不变时，指针 会超过最大位置，所以会使量程减小，故 D 的说法也是错误的。 (3) BC 4、医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”(血泵) 的
体外装置来代替心脏，以推动血液循环。如图是该装置的示意图，线圈 AB 固定在用 软铁制成的活塞柄上 (相当于一个电磁铁)，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定 在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门 S1 只能向活塞筒外开启，S2 只能向活塞筒内开启。请根据所学知识回答下面的问题， 并说明理由 (1) 线圈中的电流从 B 流向 A 时，螺线管的左边是 (选填“N”或“S”) 极， 活塞柄向 运动 (选填“左”或“右”)，血液的流向是 (选填“从②流向 ①”或“从③流向②”) 状态。 (2)要使该装置能维持人体血液循环，线圈 A、B 间所接电源应为______。并请说明 理由。 A．直流电源 B．交流电源 C．交流、直流电源均可 思路分析与解答： 。 答案：1、N 右 从②流向① (2) B 理由：人的心脏是推动血液循环流动的泵，要使该装置能维持人体血液循 环，永磁铁对电磁铁的作用力方向应有规律地交替变换，即可通过改变电磁铁中的 电流方向来实现，故线圈a、b 间所接电源应为交流电。 【四题课后作业预计完成用时 15 分钟左右】 作业评价： 作业评价表 评价指标 表现标准表现水平自评他评科学性能准确应用物理概念及规律完整性原理推导过程思路清晰、逻辑严密可行性实验步骤可操作、可实现
设计意图分析：
本节基础性作业共 4 题，虽然不多，但是第一题通过模拟实验情境回顾探究通 电螺线管产生磁场实验的过程。考查电流的磁效应，电磁铁磁场分布特点等知识， 通过实验过程中遇到的问题和观察到的实验现象进行分析，培养学生发现问题解决 问题的能力。第二题主要考查安培定则的应用，让学生了解地磁场产生的原因，考 察学生的信息提取能力，第三题考查通电螺线管的磁场有关知识，让学生利用所学 知识，解释电流表工作原理，明确这类磁电式物理仪器的工作原理，使学生知其然， 知其所以然。提升学生学习物理的兴趣，激发学生利用物理知识进行发明创造的渴 望。第四题考查电磁铁以及力学知识的应用，对信息题的考察是近年来中高考的高 频题型，考查学生提取信息的能力，明确物理来源于生活服务于生活的意识。 (二) 提升性或实践性作业：(为选择性作业) 为什么有些物体不具有磁性，有些物体具有磁性，有些不具有磁性的物体可以 被磁化后也具有了磁性？请结合本节知识以及原子构成等知识进行合理的猜想，也 可查阅相关资料，得出自己的结论，并跟大家分享你的成果。 思路分析与解答： 。 解析参考：物质大都是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子又是由原子 核和电子组成的。在原子内部，电子不停地自转，并绕原子核旋转。 电子的这两种 运动都会产生磁性。但是在大多数物质中， 电子运动的方向各不相同、杂乱无章， 磁效应相互抵消。因此，大多数物质在正常情况下，并不呈现磁性。铁、钴、镍或 铁氧体等铁磁类物质有所不同，它内部的电子方向一致地排列起来，使磁性加强， 就构成磁铁了。磁铁的吸铁过程就是对铁块的磁化过程，磁化了的铁块和磁铁不同 极性间产生吸引力，铁块就牢牢地与磁铁“粘”在一起了。我们就说磁铁有磁性了， 【属于开放性的自主选择完成的作业，无时间限制】 作业评价： 作业评价表 评价指标 表现标准表现水平自评他评科学性能准确应用物理概念及规律完整性原理推导过程思路清晰、逻辑严密可行性实验步骤可操作、可实现
设计意图分析： 前瞻性考查、培养科学探究、科学态度与责任。对所学知识的延伸与探索；培 养科学探究，科学推理，科学论证的能力。创新解决方案。本题设计让学生了解物 质的组成以及原子的构成，用电子的运动以及有序排列，用电流的磁效应解释电生 磁的原因，同时也解释磁体磁性产生的原因，让学生体会电磁之间的联系，感受大 自然的统一之美。
20.3 电磁铁 电磁继电器 一、课前作业： 通过上一节知识的学习，学生已经掌握了电生磁及通电螺线管的相关知识。学 生可以去电器维修部找一些螺线管、电磁铁的部件，并向维修师傅了解其作用和工 作原理，并在课堂上展示自己的成果，同时提出自己没解决的疑问，再通过对本节 课知识系统的学习解决自己的“惑”。 设计意图：激发学生的学习兴趣，为本节课内容的学习做好针对性的准备，培养其 自主学习的能力。 二、课后作业 ( 一) 基础性作业 1.根据你对电磁铁的认识， 自制一个电磁铁。 (1) 将电磁铁的两端导线分别接在电池两极上，用铁钉的一端接近大头针，你 看到什么现象？断开电路后有什么现象发生？根据实验，对比电磁铁和永磁体，两 者有什么不同之处 思路分析与解答： 。 (2) 对比电磁铁和空心通电螺线管，想一想：为什么电磁铁的磁性比空心螺线 管的磁性强的多？ 电磁铁的铁芯在这个结构中起什么作用？能用铜芯或铝芯代替 吗？为什么？ 思路分析与解答： 。 (3) 尝试将你制作的电磁铁的磁性增强，给出思路或做法。 思路分析与解答： 。 答案: (1) 将电磁铁的两端导线分别与电源两极相连，铁钉的一端能够吸引大头针；断开 电路后大头针脱离铁钉，铁钉不再吸引大头针。根据实验可以看出，电磁铁能够通 过电流的通断控制磁性的有无。 (2) 通电螺线管的内部和外部都存在磁场，当插入铁芯后，铁芯被磁化成一个磁体， 它的磁极与通电螺线管的磁极相同，增强了螺线管的磁性，因此电磁铁的磁性比空 心螺线管的磁性强得多。 电磁铁的铁芯起到了增强螺线管磁性的作用，不能用铜芯 或铝芯代替，因为铜和铝不是磁性材料，不能磁化成为磁体。 (3) 使通过电磁铁的电流增大、增加电磁铁线圈的匝数、更换体积更大的铁芯等等， 合理即可。 2.生活中我们常常会利用电磁继电器进行自 动化控制，下图是某一电磁继电器的工作原 理图，其中虚线框内就是电磁继电器。 问题： (1) 衔铁和铁芯能用钢制作吗？ (2) 电磁继电器工作时，电路可分为哪两个 部分？ 思路分析与解答： 。
答案：(1)衔铁和铁芯不能用钢制作，因为钢是硬磁性材料，易被磁化，且在断电时 磁性不能消失，这样不利于电磁继电器的工作。 (2)电磁继电器工作时，电路可分为控制电路和工作电路；当控制电路中有电流通过 线圈时，电磁铁因产生磁性而吸引衔铁，使触点闭合，工作电路接通，电动机工作； 当控制电路中无电流通过线圈时， 电磁铁失去磁性，在弹簧拉力的作用下，触点分 离，工作电路断开，电动机停止工作 3.如图是一种磁悬浮地球仪的示意图，它由底座和球体两部 分组成，底座里面有一个电磁铁，通电后会产生磁场，可使 地球仪悬浮在空中，且底座上的调节旋钮可使球体小幅升 降，现有以下看法： A. 球体内可能暗藏磁体 B. 底座的工作原理与奥斯特实验相似 C. 升降调节旋钮可能是变阻器 D. 球体升高后所受磁力增大 你认为这些看法正确吗？请简述你的理由。 思路分析与解答： 。 答案：底座中藏有电磁铁，利用通电线圈周围存在磁场，是电流的磁效应，因为球 体与底座是相互分离的，所以球体与底座之间是相互排斥的，即悬浮地球仪是利用 同名磁极相互排斥的原理制成的，故 A、B 合理；升降调节旋钮可以改变磁力的大小， 说明升降调节旋钮可以改变电流的大小，可能是变阻器，故 C 合理；球体升高后处 于静止状态，受到的磁力和重力是一对平衡力，重力不变，所受磁力不变，故 D 不 合理。 4.现在很多商场都安装了如图所示的“聪明电梯”，小李发现无人乘梯和有人乘梯时 电梯运行的速度会发生改变。她了解到电梯是由电动机带动运转的，这种电梯的简 易控制电路如图乙所示，控制电路中安装了压敏电阻 R，请你帮助她完成下面的分 析： (1) 当人走上电梯后， 电磁继电器控制电路中的电流_________ (选填“增大”或 “减小”)，和衔铁相连的动触点与静触点_______ (选填“1”或“2”) 接触， 电动 机的转速______，使电梯的运行速度加快。 (2) 通过分析可知，压敏电阻 R 受到压力时，阻值会发生改变，其阻值随着压力的 增大而________ (选填“增大”或“减小”)。
答案：增大；2；变快；减小。 作业评价： 作业评价表 评价指标 表现标准表现水平自评他评科学性能准确应用物理概念及规律完整性原理推导过程思路清晰、逻辑严密可行性实验步骤可操作、可实现
作业分析与设计意图： 第 1 题通过自制电磁铁中观察、体验的过程，认识电磁铁，体会电磁铁的优点， 使学生对电磁铁的原理及特点有较为深刻的认识，更好地建构电磁铁的概念。 第 2 题通过问题引导学生对电磁继电器构造及工作过程进行梳理，对学生的知 识网络的构建起到促进作用，使学生对电磁继电器的整体认知更具体。 第 3 题取材与实际生活中的物品，创设情境能够使学生更好地体会电磁铁磁性 强弱变化特点， 以及电与磁之间的相互作用关系，培养和训练学生用科学的视角去 分析实际的应用。 第 4 题是对电磁继电器的理解与应用，通过分析具体情境加深学生对知识与科 技关系的理解，提高学生发现问题，解决问题的能力，也为学生在后续的自行设计 简单的控制电路提供思路和启发；通过问题给学生搭建阶梯引导学生经历设计的过 程，真正地将知识内化，使核心素养得以发展。【上述 4 题预计完成时间 15 分钟】 (二) 提升性或实践性作业：(为选择性作业) 如图是小胡同学自制的一个电磁小狗和小猫跷跷板玩具，小狗和小猫模型站在 一个可绕光滑转轴转动的轻质杆上，它的工作过 程是：当处于如图位置时，两触点接触使电磁铁 产生磁性，吸引衔铁，小猫端下降，两触点断开， 电磁铁失去磁性，在小狗重力的作用下，小狗端 下降，上述过程不断反复．但当小胡同学安装好 各部件后， 电路连接正确、两触点接触良好，合 上开关，该玩具一直保持如图状态，不能正常工 作。现请你分析玩具正常不能工作的原因，且说 出可以改进的方法，使玩具能正常工作．【完成时间没有限制】 思路分析与解答： ___________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 。 _____________________________________________________________________
答案： 分析：跷跷板属于杠杆，左侧受到小猫模型的压力和电磁铁对衔铁的磁力，右 侧受到小狗模型的压力，不能正常工作说明左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂 的乘积，无法将左端压下。 改进方法：将小狗模型适当向左移动；打开线路盒，提高电源的电压；打开线 路盒，将滑片 p 适当向做左移动；或适当增加小猫模型的质量等合理答案均可． 作业评价： 作业评价表 评价指标 表现标准表现水平自评他评科学性能准确应用物理概念及规律完整性原理推导过程思路清晰、逻辑严密可行性实验步骤可操作、可实现
作业分析与设计意图 本题为力电综合类题目，通过问题情境，设计相关问题，考查学生利用杠杆的 平衡条件进行分析的能力及运用所学的力电知识解决问题的能力，综合能力要求较 高，既加深对知识的理解与应用，更深入地认识运动与物质间的相互作用，形成正 确的物理观念，有利于其科学思维的发展。
(
体
否
)20.4 电动机 一、课前作业： 观察奥斯特实验，我们还发现通电导线下方的小磁针会发生转动，说明了通电 导线周围存在的磁场与小磁针的磁场相互发生作用。请大家思考： 通电导线放入磁场中会不会运动呢？ 任务：请同学们找一找通电导线在磁场中运动的实例，可以通过查 阅相关的资料探索、研究，并和大家分享你的所得。并思考：是不 是只要导线通了电，导线在磁场中就一定会运动？查抄资料，找一 找原因，课上汇报交流自己的发现。 设计分析：把课时任务前置，意在用任务驱动学生先行自主学习， 自主去借助多种渠道去培养解决问题的能力。 二、课后作业： ( 一) 基础性作业 1.小李同学在课后进行了如图所示的实验研究： (1) 她想到课上老师说 PQ 是导体棒，她想铁棒也是导 棒于是她想用铁棒来实验，请你分析小李同学的选材是
可行？如果选用铁棒可能会出现什么现象并分析原因。 思路分析与解答： 。 (2) 把 PQ 换成铝棒后通电发现导体 PQ 从静止向右运动。如果小李同学想让 PQ 通 电后向左运动，请你给出指导操作方法。 思路分析与解答： 。 (3) 在实验的操作过程中，细心的小李同学还发现如果只用一节电池供电，铝棒 PQ 会静止不动，两节电池供电即可在闭合开关的同时运动起来，由此现象可以说明 什么问题？ 思路分析与解答： 。 答案： (1) 不可行 可能会出现开关还没有闭合，铁棒就被吸附到磁体上去了。原因：因 为磁体具有吸铁性，会吸引铁棒。 (2) 可以对调电池的正负极或者调整 U 形磁体的 N、S 极，也即是改变通过导体棒 的电流方向或者是改变通电导体棒周围磁场的方向。 (3) 说明通过导体棒电流的大小会影响导体棒在磁场中受力的大小。 2.实验小组在研究“磁场对通电导体有力的作用”实验中。 甲 乙 丙 (1)利用图甲所示的装置研究“磁场对通电导体的作用”时,应在a、b 之间接入 (选填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”)。 (2)如图乙、丙中,磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体 N 极水平指向S 极,且线圈所 处的空间磁场强弱是恒定不变的。 ①图乙中,通电后cd 段导线受磁场力的方向为竖直向下,此时,ab 段导线所受磁场力 的方向是竖直向上,这两个力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力，原因是 什么？ 思路分析与解答： 。 ②图丙中的线圈可以持续转动,是在外部加装了一个装置，这个装置是两个铜半环组 成，叫 ,该装置能使线圈平面刚处于 (选填“平行磁感线”“垂直磁 感线”或“任一”)位置时, 自动改变线圈中的电流方向，这时的位置被称为平衡位 置。 答案：
(1)电源 (2)①不是 两边受到的力不在同一条直线上 ②换向器 垂直磁感线 3. 我们生活中所使用的电冰箱、 电风扇、洗衣机等家用电器,以及现在非常普及的 电动自行车都是靠电动机来工作的,关于电动机在这节内容学习结束后兴趣小组的 同学设计了以下的几个问题，请你来解答： (1) 电动机的工作原理是 。 (2) 电动机在工作时为什么会有发热的现象？ 由此说明电动机在正常转动工作时 的能量转化是什么？ 思路分析与解答： 。 (3) 如果想改变电动机的转向，可以有哪些方法选择？对于已经设计生产出的电动 机改变转向较为合理的方法是什么？ 思路分析与解答： 。 答案： (1) 通电导体在磁场中受力运动或通电线圈在磁场中受力转动 (2) 因为电动机的线圈有电阻，会有电热产生。电动机在正常工作时把电能转化为 机械能和内能。 (3) 方法有：改变通过电动机线圈的电流方向或改变磁场的方向；对于已经生产出 的电动机成品，改变转向可行的方法是改变通过内部线圈的电流方向。 作业评价： 作业评价表 评价指标 表现标准表现水平自评他评科学性能准确应用物理概念及规律完整性原理推导过程思路清晰、逻辑严密可行性实验步骤可操作、可实现
作业分析与设计意图： 本节的课后作业最终以三个题目呈现，这一部分作业主要包含知识和实验两部 分内容，是教材和课标的基本要求，是学生应该掌握的物理基础知识和基本技能， 这样才能对后续的学习产生兴趣。此外实验部分的作业设计，以问题环环相扣，既 研究了什么情况下通电导线能够连续转动下去，又体验了“相互作用”的物理观念， 并在问题中体会科学探究活动，掌握科学的探究方法，再次进行科学的论证的培养。 也是对核心素养中“科学探究”的具体实施的体现。 【课后作业完成时间预计在 12--15 分钟】 (二) 提升或实践性作业 (实践性作业) 器材准备： 白炽灯 磁性较强的条形磁体 白炽灯是一种电流通过灯丝,灯丝发热发光的照明电器,将强磁体靠近通 电白炽灯的灯丝,如图所示推测会观察到什么现象？解读出现这样现象的
原因，由此原理可以制成什么工具？ (完成时间不限制) 思路分析与解答： 。 参考解答： 现象灯丝在抖动，原因分析：通电导体在磁场中受力运动,将强磁体靠近发光的 灯泡时,灯丝中有电流通过,并且是交流电,所以会受到磁场力的作用,并且方向在时 刻改变,所以灯丝会抖动;可以制作成电动机， 电动机是根据通电导体在磁场中受力 运动的原理制成的。本题的核心素养是学生能不能对所学知识灵活运用，能不能体 现“从生活走向物理，从物理走向社会”理念。 作业评价： 作业评价表 评价指标 表现标准表现水平自评他评科学性能准确应用物理概念及规律完整性原理推导过程思路清晰、逻辑严密可行性实验步骤可操作、可实现
作业分析和设计意图: 通过实践活动任务的设置，让学生在实践中去分析去思考，去动手验证， 问题 的设置在帮助学生巩固理解知识的同时，有利于其探究能力和科学思维的发展。
20.5 磁生电 一、课前作业 如图所示是一种手压式电筒，这种手电筒不需 要电池供电，也不需要进行充电，使用的时候只要 将它的手柄来回按压，使里面的机械装置带动微型 发电机发电，它的灯泡随之发光。请同学们了解此 类手电筒供灯泡发光的电能从何而来，涉及到了什 么原理？同学们可以查阅资料，全面了解并形成介 绍的说明，课上分享给大家。 设计意图分析：把课时任务前置，意在用任务驱动 学生先行自主学习，自主去借助多种渠道去培养解 决问题的能力。此课前作业在课前的前一天通过信
息技术手段推送给全体学生，并在课前收集学生关于这个任务的完成情况，针对学 生的完成情况再安排课堂教学。【完成时间是开放的】 二、课后作业 ( 一) 基础性作业 1.如图 (1) 所示，AB 为铜棒，小胡同学闭合开关后用手推动 AB 在磁体的两极间水
平快速移动时，发现灵敏电流计的指针偏转， 而且还发现移动的方向会影响灵敏电流计指 针偏转的方向，移动的速度会影响到电流计指 针的偏角。当控制 AB 沿竖直方向移动时发现 电流计的指针几乎不动。完成上述的探究后小 胡同学把自己的实验发现形成了实验记录报 告，请你结合小胡同学的研究完成下面的几个
问题：
(1) 上图操作中闭合开关后，如果 AB 棒水平向 图 ()1 左快速移动时灵敏电流计的指针向左偏转，则当铜棒 AB 水平 向 右 快 速 移 动 时 ， 电 流 计 的 指 针 将 ， 请 陈 述 判 断 的 理 由 是 。 (2) 爱动脑筋善于思考的小李同学，看完小胡的实验后推测如果让铜棒 AB 不动， 快速的水平左右移动 U 形磁体应该也会引起灵敏电流计指针发生偏转。请你分析小 李同学做出这样推测的理由是： 。 通过实验操作，让小李同学欣喜的是果然如她所想，灵敏电流计的指针发生了明显 的偏转，而且磁体移动方向的变化也同步引起电流计指针偏转方向的变化。 (3) 结合上述的两个问题，请你分析为什么当小胡同学控制铜棒 AB 竖直快速移动 时，灵敏电流计的指针不动的原因是 。 (4) 从上述的问题解析，请总结出让电路中灵敏电流计指针偏转 (即此电路中有电 流产生) 的条件有哪些？ (5) 上述的现象叫 ，首先由英国科学家法拉第发现，他的这一发现更 好的诠释了电与磁之间的密切联系；更加难能可贵的是他根据自己的研究发现，把 这一研究成果转化为被称为 的机械工具。这种工具在工作时的能量转化是 转化为 。 答案： (1) 向右偏转，磁场方向没有改变，只改变闭合导体在磁场中切割磁感线的 方向，所以电流会反向。 (2) 由相对运动的思维分析可知，导体棒不动，磁体快速移动，同样可以满足闭合 电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以会产生感应电流。 (3) 竖直移动时，导体棒 ab 运动方向与磁场方向平行，不做切割磁感线运动，不 会有感应电流产生。 (4) 条件一是闭合电路的一部分导体，条件二要在磁场中做切割磁感线运动。 (5) 电磁感应 发电机 机械能 电能 2.如图 (2) 为小型发电机的实物图片，线圈为转子提供磁场的磁体为定子，通过外 力的摇动手柄可以发 电使连接在电路中的 灯泡发光。图 (3) 为 大型发电机，工人们 正在安装定子，这个 定子是更加笨重的 线圈，转子为提供磁 场的磁体，而且为了 使发电的效率更高， 图 (2) 图 (3)
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)磁体采用电磁体。 (1) 请分析大型发电机采用磁体旋转而线圈不动也可以发电的原因？ 思路分析与解答： 。 (2) 简述为何提供磁场的磁体采用电磁体，这样做为何能提高发电的效率，请给出 你的分析。 思路分析与解答： 。 答案： (1) 线圈不动，磁体旋转，仍可满足电磁感应的条件，且旋转相对轻便的磁 体更加科学合理。 (2) 电磁体相比永磁体可以提供更强的磁场，在切割速度一定时可以产生更大的感 应电流，从而更好的提高发电的效率。 3.如图是小型发电机的示意图，在外力的作用下线 圈在磁场内逆时针转动。 (1) 结合小胡同学的研究和信息的介绍请分析判 断此发电机在转动时，线圈内产生的是直流电还是 交流电？【附加信息：交流电是电流的大小和方向 都随时间做周期性变化的，而直流电则电流的方向 不变。】 (2) 为了实验验证判断是否正确，小李同学想到 用发光二极管替代小灯泡，并且设计了如图 (5) 连接【备注：发光二极管分正负极】 ①请分析说明小李同学选择用发光二极管的原 因是什么？ ②如图中两个发光二极管在连接时应该是并联 还是串联，原因是什么？ ③两个发光二极管接入时的正负极是相同的接入 还是相反的接入，原因是什么？ (3) 小李同学在完成上述的验证实验后，取下二极管并串联一个开关并把学生电源 接入电路，开关闭合后发现此发电机转动了起来。她马上想到了这时这个装置已经 成为了电动机，于是她大胆的推测这个电动机在转动时内部也应该有电流产生，你 同意她的观点吗？说出你的理由来 。 答案： (1) 发光二极管是半导体材质，具有单向导电性的特点 (2) 并联 这样才能使通过是交流电时两个交替发光 (3) 相反的接入 使两个二极管交替发光 (4) 电动机正常转动工作时，满足电磁感应发生的两个条件，所以会有感应电流 产生。 【三题课后作业预计完成用时 15 分钟左右】
作业评价： 作业评价表 评价指标 表现标准表现水平自评他评科学性能准确应用物理概念及规律完整性原理推导过程思路清晰、逻辑严密可行性实验步骤可操作、可实现
设计意图分析： 在充分考虑知识的需要能力的提升以及更好的贯彻“双减”的思想，本节课后基本 作业设计为三个题，题目数量虽少，但是在模拟的情境中充分的把本节中涉及到的： 电磁感应现象、发电机的结构及发电原理、交直流电的初步认知、 电动机和发电机 的联系与区别都涵盖在内。在设计的时候除了有知识的考查强化还有素养目标的兼 顾，比如科学探究就是在作业题的模拟情境中展开，比如科学思维的相对运动观等 等。在最后设计一个作业评价分析量表，对评价遵循多元化的设计，有自评有他评， 他评的形式也不限定，可以是教师对学生的评价也可以是学习小组其他同学对完成 作业情况的评价。 (二) 提升性或实践性作业：(为选择性作业) 1.在科技活动节上，某科技小组演示了一个“隔板推物”的节日，其原理如图所示： 甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中，两 线圈通过导线连接构成一个闭合电路，用手推动甲线 圈摆动时，乙线圈会随之摆动，对于这个过程，有以 下几个说法，请你对下面几个提法给出自己的观点。 A. 甲线圈相当于电源，乙线圈相当于用电器 B. 推动甲线圈摆动时电能转化为机械能 C. 乙线圈随之摆动是电磁感应现象 D. 如果用手推动乙线圈， 甲线圈也会随之摆动 答案： 分析说明： 甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中，两线圈通过导线连接 构成一个闭合电路。推动甲线圈摆动的过程做切割磁感线运动，闭合的电路中有感 应电流产生，是发电机的工作原理，所以甲线圈相当于电源，工作时将机械能转化 为电能，故 A 的说法是正确的。 甲线圈被推动在磁场内做切割磁感线运动，会产生 感应电流，是机械能转化为电能，因此 B 的提法是错误的。 乙线圈中有电流通过时，根据通电导体在磁场中受力运动，将电能转化为机械能， 所以乙线圈相当于用电器，乙线圈摆动是因为通电导线在磁场中受到力的作用，因 此 C 的说法是错误的。 如果用手推动乙线圈，乙这边会有感应电流产生， 甲线圈就成了处于磁场中的通电 导体，同样会受到力的作用，会摆动起来，因此 D 的说法也是正确的。 作业评价：
作业评价表 评价指标 表现标准表现水平自评他评科学性能准确应用物理概念及规律完整性原理推导过程思路清晰、逻辑严密可行性实验步骤可操作、可实现
设计意图分析： 整体分析： 这个模块的作业设计一般安排一到两个作业任务，形式为提升性作业，或者为实践 性的作业；在要求上也是为选择性完成的作业。提升性作业完成时间 10 分钟左右， 如果是实践性作业完成的时间上不做限制，会安排有实践过程的报告呈现。 本题设计分析： 本题是作为提升性作业的设计，本节内容作为本单元的最后一节，此题这样设计形 式上首先打破传统的选择题的模式，改为针对每一种提法给出分析说明， 目的是为 了让选择去做的同学真正的明白每一种提法正确的原因，错误也要明确错误的原因。 内容的设计全面的巩固电与磁的密切联系同时也再次巩固了电动机和发电机的工作 原理和工作过程中的能量转化问题。当然提升性作业和基础性作业一样，作业评价 分析量表对评价也遵循多元化的设计，有自评有他评，他评的形式也不限定，可以 是教师对学生的评价也可以是学习小组其他同学对完成作业情况的评价。
单元检测作业 设计布局：题目共 23 题，赋分总分 70 分 一、填空题 (每空 2 分 共 20 分) 1. 小磁针在螺线管通电后转动到如图所示的位置，小磁针受力转动是因为磁针和 电流的周围都存在着一种特殊的物质 ，是这种物质传递着磁极间力的作 用。 第 1 题图 第 2 题图 第 3 题图 2. 如图所示，a 、b 分别为两个条形磁体的某一端磁极，根据图中磁感线的分布， 可以判断出 a 为 极． (选题“N”或“S”) 3. 如图是一款能发电的魔方充电器，转动魔方时，他根据 (选填“电流的磁 效应”“电磁感应”或“通电导体在磁场中受力”)的原理发电，产生的电能储 存于魔方内。此款魔方还能通过 USB 端口给移动设备充电。 4. 如图所示的是某一磁体周围磁场的部分磁感线，由磁感线的分布特点可知：若 在 b点放置一个可自由转动的小磁针，则小磁针静止时，其 S 极指向图中的 (P/Q)处。(备注：磁感线上某点的磁场方向为该点的切线方向)．
第 4 题图
(
第
5 题图
)第 6 题图
5. 下水井盖的丢失给人们出行带来了安全隐患，为提示路人注意安全，小明设计 了如图所示的模拟电路，电路中利用一元硬币代替铁质井盖是因为两者都属于 导体；当井盖丢失时， (选填“L1 ”或“L2 ”)灯工作预警。 6. 如图所示，条形磁铁放在水平木桌上，电磁铁右端固定并与条形磁铁在同一水 平面上。闭合开关 S，当滑动变阻器的滑片 P 逐渐向右移动时，条形磁铁仍保持 静止，条形磁铁受到的摩擦力 (选填“变大” 、“变小”或“不变”)。 7. 实验发现，两条平行放置的直导线，当通以相同的电流时相互吸引(如图)，这是 因为电流能够产生磁场，而磁场对电流又有力的作用。我们可以这样分析它的 受力，对 a 导线：通电导线 b 产生的磁场对它具有向右的作用力；对 b 导线：
。
第 9 题图
第 8 题图
第 7 题图
8. 如图所示是一种汽车装饰品--小盆景，花盆表面有一个太阳能电池板，塑料小 花在阳光下能不断摇摆．请你猜测花盆里还有一个重要的装置是 (选填“发 电机”或“电动机”)。 9. 在原子内部，核外电子绕原子核运动会形成环形电流，环形电流产生的磁场使 原子的两侧相当于两个磁极。如图所示，若纸外表示 N 极，则电子绕原子核运 动的方向为 (选填“顺时针”或“逆时针”)方向。 10. 如图所示，GMR 为巨磁电阻，其阻值随着 磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1 和 S2，将滑动变阻器的滑片 P 从中点滑到b 端时，电压表的示数将 (选填“变 大”“不变”或“变小”)。 第 10 题图 二、单选题 (本大题共 7 小题，每题 2 分共 14 分) 11. 如图弹簧秤下挂一条形磁铁，沿着条形磁铁自左向右水平方 向移动时，弹簧秤的示数将【 】 A. 不变 B. 逐渐增大 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 第 11 题图 12. 磁场中静止的小磁针指向都正确的图是【 】 (小磁针涂黑的一端为 N 极)
(
A
) . B . C . (
D
) .
第 12 题图 13. 将自由转动的指南针放在地球表面的赤道上，静止时的示意图如图所示，其中 符合实际的是【 】 A. B. C. D. 第 13 题图 14. 为了防止考试作弊，监考人员利用手持式金属探测器 对考生进行检查(如图所示) ，当靠近金属物体时，在 金属导体中就会产生涡电流(感应电流) ，探测器发出 警报． 以下选项中也是利用该原理工作的是【 】 A. 发电机 B. 电磁铁 C. 电铃 D. 电动机 第 14 题图 15. 如图所示，是关于电磁现象的实验装置图，下列分析中正确的是【 】
(
第
16 题图
) (
第
17
题图
)第 15 题图 A. 图甲装置是研究电磁感应现象 B. 图乙装置是电动机的结构原理图 C. 图丙装置是研究电流周围存在着磁场 D. 图丁装置是研究磁场对电流的作用 16. 如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分 析中正确的是【 】 A. 电动机是利用电磁感应的原理工作的 B. 电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 C. 使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来 实现的 D. 仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的 方向 17. 手机无线充电方便了人们的生活，其中电磁感 应无线充电是应用最多的无线充电方案。如图所示，它的
原理是送电线圈通过一定频率的交流电，线圈的周围形成交变的磁场， 通过电磁感 应在受电线圈中产生一定的感应电流，从而将能量从发射端转移到接收端。下列选 项中和受电线圈工作原理相同的是【 】 A. 扬声器 B. 电磁继电器 C.动圈式话筒 D. 电动机 三、实验探究题 (本大题共 3 小题，每空 2 分 共 16 分)
18. 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小 明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电 路，开关 S 闭合后 (1) 变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲吸引大头针 的个数增加，说明电磁铁磁性强弱与______ 有关． (2) 比较甲乙两电磁铁吸引大头针数目，可得到的 结论 19. 小明用如图甲所示的装置探究感应电流产生条件。
第 18 题图
(
叫
，它的作用实现在磁场中的
第 20 题图
)第 19 题图 (1) 小明闭合开关后进行了如下操作，其中能产生感应电流的是______(填写字母)； A.导体 AB不动，让磁体左右运动 B.磁体不动，让导体 AB 上下运动 (2)实验中发现灵敏电流计指针偏转不明显，为了使指针偏转明显，下列措施中可行 的是______(选填字母)； A.换用磁性更强的磁体，增加磁场的强度 B.将灵敏电流计换成电流表 (3)如图乙是手摇发电机的原理图，当线圈转动到图示位置时，线圈中______(选填 “有”或“无”)电流。 20. 请结合图示回答下列有关电动机工作过程的问题． (1) 电动机的工作原理是磁场对通电导体有力 的作用． 甲图中，线圈左右两边框 ab 、cd 的 受力方向相反，其原因是 。 (2) 图中 C 、D 是两个铜半环组成的装置 通电线圈持续转动。 (3) 如果要该变此电动机模型的转动方向，可以 。 四、简答与计算题 (第 21 题 5 分 第 22 题 6 分 第 23 题 9 分 共 20 分) 21. 如图所示，AB 、CD 是固定在水平绝缘桌面上的两根光 滑长金属导轨，EF 和GH 是静止在导轨上的两根金属杆， 它们与导轨接触良好。现加上一垂直于桌面的磁场后， (
第 21 题
图
)用力向右拉动金属杆 GH ，发现 EF 随之由静止变为向右 运动。请结合电磁感应和通电导体在磁场中受力的相关知
识，判断此时磁场对 GH 的作用力向左还是向右？并说明理由。 22. 电动机在正常工作是是把电能主要转化成机械能的机器，但由于线圈内部有电 阻，工作时还有一部分电能转化成内能；有一台玩具电动机，额定电压 6V，额 定电流 0.6A，电动机线圈电阻 1 Ω 。试求这台电动机正常工作 1min，求： (1)消耗的电能 (2)产生的热量 (3) 正常工作时此电动机的效率 23. 为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器(电磁铁线圈电阻不计)制作了具有延 时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中， 电压U1 = 3V ，定值电阻R0 = 50 ，热敏电阻R阻值随温度变化的图象如图乙所 (
量为
2
kg
，水温
达
到
80
℃
时衔铁会跳起。
[
水的比热容为
4.2 × 10
3
J
/(
kg

℃
)]
)示；工作电路中，电压U2 = 220V ，R1 = 836 ，R2 = 44 。已知恒温调奶器容 (1)求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。 (2) 求工作电路在保温状态下的电功率。 (3)当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作 500S后衔铁跳起，求此过程 中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。 第 23 题图 单元检测题设计用时：60 分钟
单元作业测评评价表
评价 指标 等级 备 注
具体 等 级 判 定 标准 A 等，得分 60 分及以上，且实验题设计思路明晰，语言陈 述简练； 计算题解答过程条理清楚，过程规范。 B 等，得分 45-60 之间包括 45 分，实验题语言叙述不够准 确精炼， 计算题解答基本规范。 C 等，得分 35-44 分之间，包括 44 分，实验题具有基本的 认知， 没有设计的思想，归纳叙述在物理观念和科学思维上没有 明显的体现； 计算题的解答规范意识欠缺，只是能用数学的思维进行相 应的简单计算。 D 等，得分在 34 分以下，相应得分基本上来自于填空题和 选择题等客观题上，双基都明显欠缺。
测评作业设计分析说明： 本单元作业测评在形式和分值上沿用安徽中考的试题模式，按照 23 题的布局， 总分 70 分的设计，并且在评价表中最终以等级的形式界定，等级的划分从具体分值 以及相应的一些细节进行转换设置。 在填空题和选择题，这样客观测评作业设置当中，充分涵盖磁以及电与磁联系相 应题型，里面也收集有关生产生活中磁以及电与磁应用的实例，进行相应情境的设 置考核，比如说放在汽车当中的带太阳能电池的塑料小花 (内有电动机) ；还有魔 方在旋转使用时，可以利用电磁感应实现机械能转化为电能的这些具体实例；也还 包括我们在一些大型考试当中，使用的金属探测仪和我们已经在慢慢普及使用的手 机的无线充电等有关电与磁联系的具体实例，这些应用正是科学家们在科学态度与 责任的引领下，把智慧转化为生产力的体现， 以此来渗透物理学科核心素养中科学 与态度与责任这样一个维度。磁体和电流的周围存在磁场，磁场是一种特殊物质也 是物理观念的体现。 实验题可以很好的体现物理学科的科学探究的素养维度，在本单元的实验题设 置中，为了更好的体现科学探究的理念，设置了三个实验探究题分别为：一、 电磁 铁磁性强弱大小的探究因素的研究；二、有关电磁感应的探究实验；三、有关电动 机工作的探究实验。 在第四大题计算题的设置当中，加入了一个简答的模块，是充分考虑在本单元 当中涉及到单纯电和磁计算的题型相对比较少，因此加入了一个有关电与磁联系现 象的一个问答，也是想充分锻炼学生的语言叙述能力，通过文字的精炼陈述来检测 学生的物理观念。 电动机是很好体现出电和磁紧密联系并转化为实际应用的例子， 电动机在目前社会当中是大量被使用的一种工具，它的应用体现在众多的层面，同 时也是考虑前面电功率学习的温故，因此在此设置了一个有关电动机的计算题，也
想通过其中的一个关于电动机工作效率的计算，让学生意识到电动机的工作效率较 高，从而从更高层次的理解目前大量普及电动交通工具的原因。也是对核心素养科 学态度与责任的又一次的渗透。本章当中电与磁的联系，还有一个非常重要的应用 实例，就是电磁继电器。在前面的具体题型设置当中，有电磁继电器的设计，在第 23 题的计算题当中，，以电磁继电器作为一个知识的载体，设置了一个相对比较综 合的有关电学以及热学的综合计算，是兼顾新知与旧学的具体呈现，是为了体现着 一个整体的设置理念。 第九题，核外电子的环绕运动， 电子是带负电的微粒，它的定向移动形成的电 流方向与电子定向移动的方向相反，以及第 18 题通过电磁铁吸引大头针的数量来体 现电磁铁磁性强弱的因素，这些也都是核心素养中科学思维的很好体现的一种实例 检测。 整个单元测评作业的设计充分的贯彻以下几个的指导思想：一是核心素养的各 个方面的全面体现，二是整个单元学习任务的需要，当然同时也再贯彻“双减”的 政策。