第 十六章 电磁铁与自动控制
作业设计
一、 单元信息
基本信息 学科 年级 学期 教材版本 单元名称
物理 九年级 第二学期 粤沪版 电磁铁与自动控制
单元 组织方式 自然单元 □重组单元
课时信息 序号 课时名称 对应教材内容
1 从永磁体谈起 第 十六章第 1 节
2 奥斯特的发现 第十六章第 2 节
3 探究电磁铁的磁性 第 十六章第 3 节
4 电磁继电器与自动控制 第 十六章第 4 节
二、单元分析
(一) 课标要求
本章内容在《义务教育物理课程标准(2022 年版)》中属于“运动和相互作用”这 一主题。本章内容涉及较多的物理概念和规律, 与生产生活密切相关。这部分内容的设 计旨在引导学生了解磁的含义, 发展学生的推理论证能力及交流合作能力, 引导学生了 解我国古代和现代的相关科技成就, 体会中华民族的智慧, 培养学生的科学态度和实现 中华民族伟大复兴的责任感与使命感。
【内容要求】
●通过实验认识磁场。知道地磁场。
●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 解电磁铁在生活中的应用。
活动建议:
●利用磁铁和缝衣针制作指南针,验证同极相斥、异极相吸的现象。
●查阅资料,了解我国磁悬浮列车的发展情况,讨论电磁技术在其中的应用。 【学业要求】
●了解磁现象, 能用所学知识解释自然界中的有关现象, 解决日常生活中的有关问 题。
●能运用磁有关的一些规律分析简单问题, 并获得结论; 能在解释自然现象和解决 实际问题时引用证据,具有使用科学证据的意识。
●能基于观察和实验, 提出与磁现象有关的科学探究问题, 并做出有依据的猜想与 假设; 在关于通电螺线管科学探究中, 能制定初步的实验方案; 能通过对数据的比较与 分析, 发现数据的特点, 进行初步的因果判断, 得出实验结论; 能表述实验过程和结果, 撰写实验报告。
●知道物理学是对相关自然现象的描述与解释, 物理学研究需要观察、实验和推理,
1
(
认识磁
体
) (
从永磁体谈
起
) (
认识磁
场
) (
磁感线上各点的
切线方向就是该点的磁场方向
) (
磁感
线
地
磁场
) (
电流的磁效应
) (
电
流的磁场
) (
奥斯特实验
) (
通电导体跟磁体一样
,周围也存在磁场
) (
奥斯特的
发现
) (
通电螺线管外部的磁
场跟条形磁铁很相似
) (
通
电螺线管的磁场
) (
磁场的极性与通
电螺线管中的电流方向有关
) (
用右手螺旋定则判断通电
螺线管的极性
) (
定义:内部插
有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁
) (
电
流的大小
) (
电
磁
铁
与
自
动
控
制
) (
磁性的有无可由
通断电来控制
) (
探究电磁铁的
磁性
) (
磁场的方向可由
电流方向来控制
电磁起重
机
、磁悬浮列车
) (
电
磁继电器
) (
结构:电磁铁、衔铁
、弹簧、触点
) (
电磁继电器与自动控制
) (
用电磁继电器设计实用的
自动控制电路
) (
在磁体外部,磁感线总是从
N
极出发
,回到 S 极
) (
磁感线的疏密可
以表示磁场的强弱
) (
电磁铁的优点
磁性强弱可由电流大小或线圈匝数
多少来控
制
) (
实质:
利用电磁铁来控制工作电路的一种开关
工
作原理:低电压、弱电流电路控制高电压、强电流电路
) (
电铃、电话听筒、
磁带录音
)体会物理学对人类生活和社会发展的影响; 具有对磁知识的学习兴趣和严谨认真、实事 求是的科学态度; 关心我国古代和现代科技成就, 为中华民族的科技成就感到自豪, 逐 步养成实现中华民族伟大复兴的责任感与使命感。
(二) 教材分析
(
磁性
磁
体和磁极
)1、知识框架
磁体间相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引
磁化和去磁
磁场:磁体周围存在的一种看不见的物质
磁场的性质;对放入其中的磁体有力的作用
磁场的方向:小磁针在磁场中静止时 N 极所指的方向
影响电磁铁磁性强弱的因素 线圈匝数的多少
有无铁芯
电磁铁的应用
2、内在逻辑分析
本章是在已有的电学知识基础上, 了解并认识电流也具有磁效应, 并通过对通电螺 线管周围磁场及极性与电流方向之间的关系的探究和对影响电磁铁磁性强弱的因素的 探究, 深化对电流磁效应的认识。本章共有四节: 第一节“从永磁体谈起”主要讲述简 单的磁现象知识、磁场的性质及如何用磁感线描述磁场; 第二节“奥斯特的发现”主要
2
介绍了电和磁的联系、初步认识电流的磁效应、通电螺线管的磁场、运用右手螺旋定则 判断通电螺线管的磁极等知识; 第三节“探究电磁铁的磁性”主要是通过探究影响电磁 铁磁性强弱的因素来认识电磁铁的特性及应用; 第四节“电磁继电器与自动控制”主要 介绍了电磁继电器的工作原理和电磁继电器在自动控制方面的应用。本章教材的编写特 点是较好地体现了课程标准中“从生活走向物理, 从物理走向社会”的编写理念, 从磁 在生活中的广泛应用出发,介绍磁的一些基本知识、基本概念,通过磁场知识的教学, 培养学生的抽象思维能力;通过电磁知识在生产、生活中应用的教学, 进一步提高学生 学习物理的兴趣, 培养学生解決实际问题的能力。与传统教材相比, 本章教材的内容更 加注重学生的亲身体验与感悟,更加注重知识的实际应用。
(三) 学情分析
学生在小学科学中已学过简单的磁现象知识, 平常也摆弄过磁铁, 对磁现象并不陌 生, 但是磁场的存在、用磁感线描述磁场的方向、电流的磁场等却是全新的、比较抽象 的知识, 会使一部分学生在学习时感到有一定困难; 磁场和磁感线是贯穿全章的核心内 容,电磁铁、电磁继电器等知识与生产实际联系密切,有助于培养学生运用所学知识解决 实际问题的能力。
三、单元学习与作业目标
1.知道一些基本的磁现象,知道“磁化”和“去磁”的简单方法,了解磁性的广泛 应用。
2.认识磁场,知道磁感线是形象地表示磁场的一种方法,知道地磁场。 3. 了解奥斯特实验,知道电流的磁效应。
4.知道电流周围存在磁场,通电螺线管外部的磁场分布跟条形磁铁的磁场相似。能 用右手螺旋定则判定通电螺线管的极性。
5.知道什么是电磁铁,了解电磁铁的特性和工作原理,了解电磁铁在生产、生活和 自动控制中的应用。
6. 了解电磁继电器的结构和工作原理;会用电磁继电器设计自动控制的简单电路。
四、单元作业设计思路
作业的设计是教学工作的一个有机组成部分, 物理作业不仅可以复习和运用物理知 识、及时反馈教学效果, 还可以发挥学生的主动性、积极性, 有助于培养学生的良好的 学习习惯、认真的科学态度及发展学生的创造性思维。 因此本章作业设计中以本校学生 为主体, 在深入了解本校学生的认知特点和学习实际基础上, 根据单元教学内容、目标、 重难点等, 对教材内容进行重组, 力求使单元作业成为连接物理教学与社会生活的纽带, 在理论学习的基础上, 回归生活, 做到让物理教学为生活服务的目的, 体现在单元作业 设计的生活化、社会化, 激发学生完成作业的热情和欲望。同时在作业设计中关注能力 差异, 采用分层作业, 以满足不同层次学生的学习需求, 让所有的同学都能体验到成功 的快乐, 培养学生的科学态度和实现中华民族伟大复兴的责任感与使命感。
五、 课时作业
第一课时 从永磁体谈起
(一) 课前作业
题目编号 001 作业性质 活动 作业 完成 时长 5 分钟
3
具 体 内 容 题 目 在我们生活中,会有这样 的现象,雨水过后,有泥沙的 表面会有一层黑色物质,我们 怎么样才能从泥沙中分离这些 黑色物质!分离的同时,会有 那些发现?
参 考 案 例
作业评价 1、学生参与度; □优秀 □良好 □合格
2、学生对科学探索的兴趣; □优秀 □良好 □合格
3、学生观察能力、动手、表达 能力。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 通过活动,引导学生观察身边事物,勤于思考,发现规律!
作业 分析 难度 √ 较易 □中等 □较难
来源 □ 引用 □改编 √ 原创
(二) 课堂作业
题目编号 002 作业性质 导学 作业 完成 时长 10 分钟
具 体 内 容 题 目 在已有知识经验的基础上,阅读教材及教辅用书,并与同 伴进行有效的探讨交流,完成下列内容。 1.具有磁性的物体叫 ,能够吸引铁、钴、镍等物质的性质 叫 ;磁体的两端磁性最强的部分叫 ,磁性最弱的 在磁体的 。 2.磁体的两个磁极是 极和 极,在空间内自由转动的 小磁针静止时, 指南的一端为 极, 指北的一端为 __极, 磁体间的相互作用规律是 。 3.什么是磁化?怎样磁化? 什么是去磁?怎么去磁? 4.磁体周围存在着一种物质叫 ,磁体放入磁场中就会受 到 的作用。 5.怎样描述磁场的方向和磁场的分布情况?磁体外部的磁感线 具有哪些特点,怎样来确定磁体周围某点的磁场方向?
4
具 体 内 容 6.地球是一个巨大的 ,地球周围的磁场叫做 。 地磁的两极跟地理的两极并不 ,地磁的北极在地理的 附近,地磁的南极则在地理的 附近。
答 案 1.磁体 磁性 磁极 中间 2.北极(N 极) 南极(S 极) 南极 北极 同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引 3.磁化:使原来不具有磁性的物体获得磁性的过程。 磁化方法: ①磁性材料和磁体相互接触或靠近 ②用磁体的一极沿同一方向多次摩擦磁性材料 去磁:使原来有磁性的物体失去磁性的过程。 去磁方法: ①不断敲击 ②将它放在火焰上加热 4.磁场 力 5.磁场的方向:在磁场中某一点, 小磁针静止时北极所指的方 向就是该点的磁场方向。 磁感线上各点的切线方向就是该点的磁场方向,也就是位于该 点的小磁针静止后北极所指的方向。 6.磁体 地磁场 相同 南极 北极
作业评价 1、乐于观察思考,具有探索精 神、求知欲; □优秀 □良好 □合格
2、学生通过预习,归纳相关概 念; □优秀 □良好 □合格
3、能独立思考,语言表达。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 通过导学作业,学生通过自己的方式如查找资料、实践活 动等获得知识,不再是以往单一途径!
作业 分析 难度 □ 较易 √ 中等 □较难
来源 √ 引用 √ 改编 □原创
(三) 课后作业(A 组)
题量 6 完成时长 5 分钟
1.一根钢棒靠近小磁针一端的磁极时发现小磁针的磁极被吸引,说明钢 棒原来( ) A.一定有磁性 B.一定没磁性
5
题 目 C.可能有磁性,也可能没磁性 D.被排斥时有磁性,被吸引时没磁性 2.如图所示,用细绳将条形磁铁悬挂在空间自由转动,当条形磁铁静止 后, a 端指向南方, b 端指向北方,由此可判断出( ) A.a 端是 N 极 B.b 端是 S 极 C.a 端是 S 极 D.无法确定 3.如图所示, 条形磁铁的一段吸引两根大头针, 图中表示正确的是( ) A.甲正确 B.乙正确 C.丙正确 D.都不正确
第 2 题图 第 3 题图 4.用铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部,发现两者相互不吸引,用铁棒乙 的一端靠近甲的中部时,两者相互吸引,则( ) A.甲无磁性,乙有磁性 B.甲有磁性,乙无磁性 C.甲乙都有磁性 D.甲乙都无磁性 5.为了探究磁铁怎样去磁的问题,刘洁同学提出了如下方案,将条形磁 铁一端固定在铁架台上,另一端吸引着一些大头针,用酒精灯加热磁铁 一段时间后, 出现的现象是大头针纷纷下落, 此实验能得出的结论是( ) A.加热可使磁铁磁性增强 B.加热可使磁铁磁性减弱 C.加热不影响磁铁的磁性 D.大头针的下落时由于磁铁受热膨胀造成的
6.如图所示,在图中画出描述两磁极之间磁场 的磁感线及方向。
答案 1.C 2.C 3.A 4.A 5.B 6.如图
作业 评价 1、区别概念、磁体特点; □优秀 □良好 □合格
2、磁化、去磁、磁场磁感线; □优秀 □良好 □合格
3、能分析信息,处理问题。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 利用所掌握知识解决问题。
作业 分析 难度 √ 较易 □ 中等 □较难
来源 √ 引用 √ 改编 □原创
(三) 课后作业(B 组)
6
题量 2 完成时长 5 分钟
题 目 1.将重力均为 G 的两磁环 A、B 套在光滑的塑料架上, 磁环 A“悬浮”在 空中,如图所示。设 B 环所受的支持力为F,则( ) A.FB答案 1.D 2. (1)化学 内 热传递 (2)失去 (3)不是
作业 评价 1、能将所学物理知识与实际情境联系起 来; □优秀 □良好 □合格
2、能运用物理知识解释有关现象和解决 简单实际问题。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 考察学生运用物理知识解释生活中的现象以及解决实际问题的能 力,学以致用。
作业 分析 难度 □ 较易 √ 中等 □较难
来源 √ 引用 √ 改编 □原创
(四) 跨学科作业
题量 1 完成时长 8 分钟
题 目 阅读下面文本,完成下列各题: 《梦溪笔谈 ·杂志一》 方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。水浮多荡 摇。指爪及碗唇上皆可为之, 运转尤速, 但坚滑易坠, 不若缕悬为最善。 其法取新纩中独茧缕, 以芥子许蜡,缀于针腰,无风处悬之,则针常指 南。其中有磨而指北者余家指南、北者皆有之。磁石之指南, 犹柏之指 西,莫可原其理。 1.将下列句子翻译成现代汉语。 (1) 方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。 (2) 磁石之指南, 犹柏之指西,莫可原其理。 2.请你谈谈作者笔下描述的物理现象知识,谈谈其在生活中的应用及自
7
己的感受,用自己的话说一说。
答案 1. (1) 方家用磁石磨针尖, 针尖就能指南,然而常常略微偏东,不全在正 南方。 (2)磁石指向南方,就像柏树指向西方一样,没有人能推究出它的原 理。 2.围绕磁体的指向性及古人智慧, 言之有理即可。
作业 评价 1、认识古人的智慧, 体会中华文化博大 精深,增强学生的爱国主义情操。 □优秀 □良好 □合格
2、利用所学知识, 能够解释生活中物理 现象。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 这是跨学科间类型的一项作业,通过这项作业可以让学生们了解古 人的智慧,认识到物理与我们的生活是息息相关的,体会中华五千年文 明智慧结晶,增强学生民族自豪感。
作业 来源 难度 □ 较易 √ 中等 □较难
来源 □ 引用 □改编 √ 原创
(五) 实践作业
材料 磁铁、细铁砂
题目 找一找你身边的磁体,并尝试用细铁砂观察磁体周围的磁场分布情况
参 考 案 例 (参考案例,答案不唯一)
作业 评价 1、能将所学与实际联系起来; □优秀 □良好 □合格
2、能独立完成探究; □优秀 □良好 □合格
3、能基于实验现象,进行简单分析。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 这是一个实践探究类作业,通过寻找生活中的磁体,并探究磁体周 围的磁感线分布,着重提高学生学习物理兴趣,激发学习欲望。
作业 分析 难度 □ 较易 √ 中等 □较难
来源 √ 引用 √ 改编 □原创
第二课时 奥斯特的发现
(一) 课前作业
8
题目 编号 001 作业 性质 活动作业 完成 时长 5 分钟
具体 内容 题目 学生分组实验,将通电直导线放置在小磁针上方: ①观察小磁针的转向; ②断开开关观察小磁针的偏转情况; ③改变电流方向观察小磁针转向。
答案 合 理 即 可
作业 评价 1、学生动手能力培养程度; □优秀 □良好 □合格
2、学生主体性发挥程度; □优秀 □良好 □合格
3、学生语言表达能力。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 本题通过演示奥斯特实验, 让学生通过直观的观察, 理解通电直导线 周围存在磁场。
作业 分析 难度 □较易 √ 中等 □较难
来源 □引用 √ 改编 原创
(二) 课堂作业
题目 编号 002 作业 性质 练习 作业 完成 时长 3 分钟
具 体 内 容 题目 1.标出(a)、(b)图中螺线管的 N 极和S 极。 2.若将( a )、( b ) 通电螺线管相互靠近会有什么现象? (a) (b)
答案 1. (a)左端是 N 极,右端 S 极 2.排斥
作业 评价 1、能独立思考, 会用右手螺旋定则进行 判断; 优秀 □良好 □合格
2、能根据现象分析原因; □优秀 □良好 □合格
3、能表达自己的观点。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 通过本题加深学生对右手螺旋定则的认识, 并能运用右手螺旋定则判 断螺线管的极性。
作业 分析 难度 √ 较易 □ 中等 □较难
来源 □ 引用 √ 改编 □原创
题目 编号 003 作业 性质 活动 作业 完成 时长 3 分钟
具体 内容 题目 做一做:利用水笔和导线自制简易螺线管。
答案 合理即可
作业 评价 1、能独立动手、积极参与; □优秀 □良好 □合格
2、具有探索知识的好奇心和求知欲; □优秀 □良好 □合格
3、学生语言表达能力。 □优秀 □良好 □合格
9
设计 意图 通过自己动手制作螺线管, 掌握螺线管的构造为后面通电螺线管的学 习做好铺垫,培养学生的动手能力和探索精神。
作业 分析 难度 √ 较易 □中等 □ 较难
来源 □ 引用 □改编 √ 原创
题目 编号 004 作业 性质 活动 作业 完成 时长 4 分钟
具体 内容 题目 做一做:按图, 将小磁针放在通电螺线管周围,观察小磁针指
向。
答案 合理即可
作业 评价 1、能独立动手、积极参与; □优秀 □良好 □合格
2、能分析、处理信息得出结论; □优秀 □良好 □合格
3、能清楚流畅的表述自己的结论。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 1、能通过自己动手直观感受通电螺线管的极性; 2、培养学生的动手能力,探索精神,合作能力与语言表达能力。
作业 分析 难度 √ 较易 □中等 □ 较难
来源 □ 引用 □改编 √ 原创
(三) 课后作业(A 组)
题量 3 完成时长 6 分钟
题 目 1.丹麦物理学家__________于 1820 年 4 月首先发现了__________,打开 了通向电与磁联系的大门。 2.如图所示, 将导线水平架在小磁针上方,当电源接入电路时, 可以看到 小 磁 针 ______________ , 当 将 电 源 断 开 时 , 可 以 看 到 小 磁 针 _____________ ,将电 源正负极互换接入 电路时,可以看 到 小磁针 __________,由上述实验可知①______________________________ ②______________________________。 3.标出图中通电螺线管的 N 、S 极。
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答案 1.奥斯特 电流的磁效应 2.发生偏转 回到原来的位置 偏转方向发生改变 通电导线周围存 在磁场 磁场方向与电流方向有关; 3.螺线管左端是 S 极右端是 N 极
作业 评价 1、能将所学知识运用于实际情境; □优秀 □良好 □合格
2、能独立思考, 运用所学知识解释和解 决问题。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 通过三题基础题, 检验基础知识掌握情况; 知道通电直导线周围存在 磁场, 磁场方向与电流方向有关; 能正确使用右手螺旋定则判断螺线管的 N 、S 极。
作业 分析 难度 √ 较易 □中等 □ 较难
来源 □ 引用 □改编 √ 原创
(三) 课后作业(B 组)
题量 4 完成时长 8 分钟
题 目 1.标出图中螺线管的 N、S 极和电流方向。
2.请根据下图小磁针静止时的指向,画出螺线管上导线绕法,并标出 N、 S 极。 3.通电螺线管的磁场与小磁针发生相互作用, 小磁针静止时如图, 下列说 法正确的是( ) A.电源左端是正极、小磁针将逆时针转动 B.电源左端是负极、小磁针将顺时针转动 C.电源左端是正极、小磁针将顺时针转动 D.电源左端是负极、小磁针将逆时针转动 4.如图所示,条形磁铁置于水平面上,当滑动变阻器滑片 p 向左滑动时, 条形磁铁仍保持静止,在此过程中条形磁铁受到的摩擦力的方向和大小 ( ) A.方向向左,逐渐增大 B.方向向左,逐渐减小 C.方向向右,逐渐增大
11
D.方向向右,逐渐减小
答 案 1. 2. 3.A 4.C
作业 评价 1.能灵活运用右手螺旋定则,判断电 流方向、判断磁极; □优秀 □良好 □合格
2.能独立思考解决问题。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 通过四题小练习加深学生的知识掌握,能用右手螺旋定则解决实际问题。
作业 分析 难度 □ 较易 √ 中等 □较难
来源 引用 改编 √ 原创
(四) 跨学科作业
具 体 内 容 阅读材料了解联动式报警消防锁,探究磁力锁的原理。 联动式报警消防锁是一种联网报警中心的消防锁。 功能及使用介绍: 发生火灾时可通过(烟感报警器、火警按钮、门禁) 任一者来开启逃生通 道门。 烟感报警器——只要闻到有烟味就会立刻报警, 磁力锁会马上断开自动开 启逃生通道门。 火警按钮——可以安装在远或近任一处,火灾时用手指按下或敲破玻璃 盖,磁力锁会马上断开自动开启逃生通道门。 门禁——可通过密码或刷卡使磁力锁马上断开自动开启逃生通道门。
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具 体 内 容
活动 形式 小组合作通过互联网搜集和整理相关资料了解磁力锁的原理, 在课堂 上进行成果展示与交流。
作业 评价 1.能独立思考完成活动; 优秀 □良好 □合格
2.能有条理的将活动成果展示出来。 优秀 □良好 □合格
设计 意图 1.在联动式报警消防锁的探究过程中, 拓展学生的科学视野, 增强学生安 全意识。 2.让学生自主探究、独立思考、大胆设计, 在自主活动中提升解决问题的 能力,养成良好的科学态度。
作业 分析 难度 □较易 中等 √ 较难
来源 □引用 □ 改编 √ 原创
(五) 实践作业——探究通电螺线管周围磁场分布
材料 嵌有玻璃板的螺线管、导线、学生电源、开关
步 骤 1.将实验器材依次接入电路 2.将铁屑洒在玻璃板上
13
步 骤 3.闭合开关并敲击玻璃板
观察 分析 撒上铁屑,闭合开关并敲击玻璃板,观察铁屑分布。
作业 评价 1.能独立动手完成实验; □优秀 □良好 □合格
2.能通过现象观察得出实验结论; □优秀 □良好 □合格
3.能清楚的将结论表述出来。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 通过实验加深学生对螺线管的认识, 更直观的观察到螺线管周围的磁 场,知道螺线管周围磁场分布与条形磁铁相似。
作业 分析 难度 □ 较易 √ 中等 □较难
来源 引用 √ 改编 □原创
第三课时 探究电磁铁的磁性
(一) 课前作业
题目编号 001 作业性质 活动 制作 完成 时长 8 分钟
具体 内容 题目 查阅相关资料、视频,尝试利用塑料管、铁钉、胶带、漆包 线、大头针等自制简易电磁铁。
答案 答案合理即可
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作业评价 1、小组成员参与度; □优秀 □良好 □合格
2、学生对科学探索的兴趣; □优秀 □良好 □合格
3、小组成员完成情况。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 本题通过学生自己动手制作, 培养学生的动手操作能力,体 验成功感,培养学生对物理的兴趣;同时, 通过制作进一步熟悉 电磁铁的构造。
作业 分析 难度 □较易 √ 中等 □ 较难
来源 □引用 □ 改编 √ 原创
(二) 课堂作业
题目编号 002 作业性质 活动 作业 完成 时长 5 分钟
具体 内容 题目 做一做:将自制的电磁铁接入图一 的电路中, 将铁钉拔出,观察吸引大头 针数目的变化;插入竹筷,观察吸引大 头针的数目有无变化。
现象 拔出铁钉,吸引大头针数目减少;插入竹筷,吸引大头针数目不 变。
作业评价 1、能积极参与, 并通过亲自实践收 集信息; □优秀 □良好 □合格
2、能分析、处理信息,得出结论; □优秀 □良好 □合格
3、能书面或口头表述自己的观点。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 通过自己动手实践, 帮助学生领会铁钉具有增强电磁铁磁性 的作用,并由此总结电磁铁的概念。
作业 分析 难度 √ 较易 □ 中等 □较难
来源 □ 引用 √ 改编 □原创
题目编号 003 作业性质 活动 作业 完成 时长 4 分钟
具体 内容 题目 将自制的电磁铁接入 002 题图的电路中,分别闭合和断开开 关,观察其吸引大头针的数目情况。
现象 闭合开关,吸引大头针;断开开关,不吸引大头针。
作业评价 1、能积极参与, 并通过亲自实践收 集信息; □优秀 □良好 □合格
2、能分析、处理信息,得出结论; □优秀 □良好 □合格
3、能书面或口头表述自己的观点。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 通过自己动手实践, 得出结论:电磁铁通电有磁性, 断电没 磁性,体会电磁铁相比磁铁的优越性, 并分析电磁铁的原理:电 流的磁效应。
作业 分析 难度 √ 较易 □ 中等 □较难
来源 □ 引用 √ 改编 □原创
题目编号 004 作业性质 活动 作业 完成 时长 4 分钟
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具体 内容 题目 做一做:将自制的电磁铁接入 002 题图的电路中,移动滑动 变阻器的滑片, 改变通过电磁铁的电流大小,观察吸引大头针数 目的变化。
现象 其它条件相同时,通过电磁铁的电流越大,磁性越强。
作业评价 1、能积极参与, 并通过亲自实践收 集信息; □优秀 □良好 □合格
2、能分析、处理信息,得出结论; □优秀 □良好 □合格
3、能书面或口头表述自己的观点。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 通过学生自主探究, 分析得出:电磁铁的磁性强弱与通过电 磁铁的电流大小有关。电流越大,磁性越强;电流越小,磁性越 弱。同时培养学生设计实验的能力。
作业 分析 难度 √ 较易 □ 中等 □较难
来源 □ 引用 √ 改编 □原创
题目编号 005 作业性质 自主探 究活动 作业 完成 时长 5 分钟
具 体 内 容 题目 做一做: 同位两人合作, 将自制的电磁铁接入图中的电路中, 观察两个电磁铁(线圈匝数不同)吸引大头针数目情况。
现象 线圈匝数多的电磁铁吸引的大头针数目多; 线圈匝数少的电磁铁 吸引的大头针数目少。
作业评价 1、能积极参与, 并通过亲自实践收 集信息; □优秀 □良好 □合格
2、能分析、处理信息,得出结论; □优秀 □良好 □合格
3、能准确描述实验现象。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 通过学生自主探究, 分析得出:电磁铁的磁性强弱与线圈匝 数有关。线圈匝数越多,磁性越强;线圈匝数越少,磁性越弱。 同时,培养学生合作能力。
作业 分析 难度 √ 较易 □ 中等 □较难
来源 □ 引用 √ 改编 □原创
(三) 课后作业(A 组)
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题量 3 完成时长 5 分钟
题 目 1.电冰箱制冷是靠压缩机来实现的, 压缩机要用到电磁铁。电磁铁是一个 带有_____的螺线管,他由_____和_____两部分组成。 2.如图所示, 电磁起重机有一块大的电磁铁, 通上电流后, 一次能把几吨 重的钢材吸起来搬运到指定的地点。电磁铁是根据_______________原理 制 成 的 ; 相 较 于 普 通 的 永 磁 体 , 电 磁 铁 的 优 点 有 那 些 ____________________________________ (回答合理,一条即可)。 第 2 题图
答案 1.铁芯;线圈;铁芯。 2.通电导体周围存在磁场;磁性的有无可以通过电路的通断进行控制, 磁 性的强弱可以通过电流的大小进行调节, 磁极的方向可以通过电流的方向 进行改变等。
作业 评价 1、能积极参与, 并通过亲自实践收集信息; □优秀 □良好 □合格
2、能分析、处理信息,得出结论; □优秀 □良好 □合格
3、能书面或口头表述自己的观点。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 通过 2 道基础题, 巩固基础知识。第 1 题是巩固电磁铁的概念和组成; 第 2 题是考核学生对电磁铁原理的掌握情况。
作业 分析 难度 √ 较易 □ 中等 □较难
来源 □ 引用 √ 改编 □原创
(三) 课后作业 (B 组)
题量 2 完成时长 5 分钟
题 目 1.如图所示的电路中,闭合开关 S,将滑动变阻器的滑片向左移动,电磁 铁的磁性_____ (选填“增强”、“减弱”或“不变”),弹簧测力计的示数 _____ (选填“增大”、“减小”或“不变”)。 2.为节约水资源,商场卫生间安装了红外线感应冲水器,其主要结构如图
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题 目 所示,R 的阻值受到光照强度的影响, 电磁铁的铁芯 2 与水管的阀门相连, 有人使用挡住光时, 铁芯 2 被吸人线圈内, 实现冲水。下列说法正确的是 ( ) A.通电时,线圈 A 的左端为 N 极 B.把铁芯 1 换成铝芯效果也一样 C.把电源两极调换位置后,铁芯 2 将无法被吸入线圈 A 内 D.电阻 R 的阻值随光照强度的减弱而减小
答案 1.减弱;减小。 2.D
作业 评价 1、能将所学物理知识与实际情境联系起来; □优秀 □良好 □合格
2、能运用物理知识解释有关现象和解决简 单实际问题。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 通过 2 道题考查学生知识运用能力。第一题考察电磁铁的磁极及磁体 间的相互作用;第二道题把本节内容与生活实际结合在一起,考核学生对 知识的综合运用能力。
作业 分析 难度 √ 较易 □中等 □ 较难
来源 □ 引用 √ 改编 √ 原创
(四) 跨学科作业
题量 1 完成时长 5 分钟
题 目 通过本节及前面知识的学习, 同学们了解到磁体具有磁性, 通电导体 也有磁性。好问的子谦同学猜想: 磁体能够吸铁, 是不是所有含铁元素的 物质都能被磁体吸引呢?为了解决这个问题, 子谦同学借助物理、化学实 验室做了如下实验: 1、制作电磁铁; 2、将小铁钉洒在电磁铁周围,将电磁铁通电,观察实验现象; 3、实验室制取氧气,将铁钉放入氧气内点燃,将燃烧后生成的黑色物质 洒在电磁铁周围,再将电磁铁通电,观察实验现象; 4、将铁锈洒在电磁铁周围,重复步骤 2。 结合上述实验过程,回答下列问题: (1)为使电磁铁能够吸引较多的小铁钉,我们可以怎么做? ________________________________________________; (2)步骤 3 中生成的黑色物质是_________,该过程的化学反应方程式为 _________________________; (3) 铁锈的主要化学成分是_________,通过实验发现步骤 3 中的黑色粉 末能被电磁铁吸引,而步骤 4 中的铁锈不能被吸引。由此可知: “所有含 铁元素的物质都能被磁铁吸引 ”的结论是_________ (选填“正确”或“不 正确”) 的。
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答案 (1)增大电流、增加线圈匝数等; (2) Fe3O4,; (3) Fe2O3,不正确。
作业 评价 1、综合运用各学科知识解决问题,提升信息 提取与处理能力; □优秀 □良好 □合格
2、培养学生联系实际的能力; □优秀 □良好 □合格
设计 意图 整合各种资源, 培养跨学科迁移、跨学科思维; 帮助学生打破学科之 间的壁垒, 丰富思考问题的路径,提升解决实际问题的能力。
作业 分析 难度 □ 较易 √ 中等 □较难
来源 □ 引用 □ 改编 √ 原创
(五) 实践作业
题目 奇妙的电磁起重机
要求 经过本节知识的学习, 请同学们利用身边的器材, 查阅相关资料, 开 动脑筋,和小伙伴们一起自制一个电磁起重机!
成 果 展 示
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作业 评价 1、能设计合理的实验方案; □优秀 □良好 □合格
2、能通过小组合作完成探究; □优秀 □良好 □合格
3、能基于实验现象,进行简单分析。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 通过将所学知识应用于实践, 激发学习欲望, 提高学生学习物理兴趣, 培养学生的动手能力。
作业 分析 难度 □较易 √ 中等 □ 较难
来源 □引用 □ 改编 √ 原创
第四课时 电磁继电器与自动控制
(一) 课前作业
题目编号 001 作业 性质 活动 作业 完成 时长 3 分钟
具 体 内 容 题 目 我校科技协会小组正在举办一次“拆弹演习”,为了安全起见, 用电铃代替炸弹。现计时器(计时开关会在计时结束后自动断开 开关) 已开启, 若未能在计时结束前正确剪断虚线框内的 A 线或 B 线,则炸弹将自动爆炸,若剪错,炸弹会立即爆炸。请各位准拆 弹专家做出选择,认为应该剪 A 线的请举左手,认为该剪 B 线的 请举右手。
答案 应该剪 A 线
作业评价 1、学生参与度; □优秀 □良好 □合格
2、学生对科学探索的兴趣; □优秀 □良好 □合格
3、学生观察能力、动手、表达能 力。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 本题创设了真实的问题情境,激起学生对科学探索的兴趣, 激发学生的求知欲。在此处设下悬念,让学生带着为何要剪 A 线 的疑问开始今天的新课,为后面的课堂活动做好铺垫。
作业 分析 难度 □较易 中等 □较难
来源 □引用 □改编 原创
(二) 课堂作业
题目编号 002 作业 性质 导学 作业 完成 时长 2 分钟
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具 体 内 容 题 目 1.观察下图,思考讨论下面的问题: (1) 请说出上图各部件的名称 (2) 思考 C 部件可能由何种材料制成?
答案 (1) A 电磁铁; B 弹簧; C 衔铁; D 静触点; E 动触点 (2)铁
作业评价 1、学生参与度; □优秀 □良好 □合格
2、温故而知新; □优秀 □良好 □合格
3、能独立思考,语言表达。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 本题从基础的认识电磁继电器的基本部件出发,帮助学生记 忆,同时回忆电磁铁的特性,做到学以致用。
作业 分析 难度 较易 □中等 □较难
来源 □引用 □改编 原创
题目编号 003 作业性质 互动作业 完成时长 3 分钟
具 体 内 容 题 目 2.小活动,帮小猴子们找到自己的家
答 案 控制电路:低压,低电流; 工作电路:高压,高电流
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作业评价 1、简单易上手,能积极参与; □优秀 □良好 □合格
2、分析处理信息,并得出结论。 □优秀 □良好 □合格
设计意图 通过简单的课堂互动,帮助学生认识电磁继电器进行远程控 制的实质是利用低压、低电流来控制高压、高电流的开关。
作业 分析 难度 较易 □中等 □较难
来源 □引用 □改编 原创
题目编号 004 作业性质 练习作业 完成时长 5 分钟
具 体 内 容 题 目 3. “拆弹专家”评选,能正确说出为何要剪 A 线而不能剪 B 线的 同学将被赋予“拆弹专家”的称号!
答 案 计时结束前,电磁铁被短路,没有磁性,当计时结束后开关 自动断开,断开后电磁铁接入电路并产生磁性,吸引衔铁,将工 作电路接通引爆炸弹。所以为了防止炸弹爆炸应阻止工作电路工 作,即电磁铁不能接入电路。若剪断 B 线,则电磁铁立即接入电 路,剪断 A 线,则控制电路断开,电磁铁不会有磁性,炸弹也不 会引爆了。
作业 评价 1、学生参与度; □优秀 □良好 □合格
2、能分析、处理信息并得出结论; □优秀 □良好 □合格
3、能口头表述自己的观点。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 本题通过创设真实的问题情境,激起学生对科学探索的兴趣,激发 学生的求知欲。
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作业 分析 难度 □较易 中等 □较难
来源 □引用 □改编 原创
(三) 课后作业(A 组)
题量 4 完成时长 8 分钟
题 目 1.电磁继电器的本质是利用 控制电路来控制 工作电路的开关。 2.在我们的身边有着许多的电热器,如电热水壶、电热毯、饮水机等, 都是可以自动控制的电加热器,而下图则是一个温控自动报警装置的电 路图,当温度达到 ℃时,电铃发声报警。 3.生活中,很多的自动控制都需要用到电磁继电器,如图所示,当开 S 关闭合时,电磁铁的上端磁极,以及工作电路的情况是( ) A、N 极;灯不亮,电动机不转动,电铃响 B、N 极;灯亮,电动机不转动,电铃响 C、S 极;灯不亮,电动机转动,电铃不响 D、S 极;灯亮,电动机转动,电铃响 4.电铃的应用非常广泛, 如下图,当闭合开关后,电磁铁产生磁性,吸引 B, 带动小球敲击 C发声,但同时 B与 A分离,电路 ,电磁铁失去 , 衔铁 B 被弹簧片拉回,电路 ,电磁铁产生磁性,吸引 B,如此往 复,电铃就不断被敲响了。
答案 1、低压;高压 ; 2、96 ; 3、A ;
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4、断开;磁性;接通。
作业 评价 1、初步形成相应概念; □优秀 □良好 □合格
2、能将所学的物理知识与现实生活联系 起来; □优秀 □良好 □合格
3、能用物理知识解释一些现象,并能解 决一些简单的实际问题。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 通过 4 道基础题,让学生进一步熟悉电磁继电器的结构, 了解电磁 继电器与自动控制在生活中的应用,知道电磁继电器的本质是一个用低 压控制电路来控制高压工作电路的开关。
作业 分析 难度 较易 □中等 □较难
来源 □引用 改编 原创
(三) 课后作业(B 组)
题量 3 完成时长 8 分钟
题 目 1、电磁继电器在生活中的应用有很多, 如图所示是一种温度自动报警器 的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝,电源的两极分 别与水银和金属丝相连,温度自动报警器运用了许多物理知识。以下说法 中不正确的是( ) A.当温度达到金属丝下端所指的温度时电铃就响起来,发出警报 B.该装置在任何温度下电磁铁都有磁性 C.温度计中的水银是导体 D.该温度计的原理是液体的热胀冷缩性质 2.周末,小明和爸爸妈妈一起去商场,当车来到商场的地下车库时,发 现地下一层已停了很多车,小明的爸爸找了好久也没找到空车位,无耐 只好下了地下二层,还好这里有很多的空车位。同时小明还发现每个车 位上方都有个小灯,车位上有车的亮红灯,没车的亮绿灯。小明回家后 根据所学知识画了个简易的电路图,将光控开关(遮光时开关闭合)装 在每个车位地面中央,红绿灯装在车位入口上方。当车位未停车时绿灯 亮,当车位已停车时红灯亮。请说明 L1 与 L2 分别是什么灯?
第 1 题图 第 2 题图
3.小明跟爸爸妈妈一起去商场的超市买日用品,因为来的太早, 商场人很 少, 走到电梯前发现电梯运行较慢,当他们站在电梯上时又快了起来。小 明根据所学知识画出如图所示的电路(R是一个压敏电阻,压力越大,电 阻越小) 当没人站在电梯上时,压力小, 则电磁铁的磁性 ,衔铁与触 点 (选填“1”或“2”)接触,当有人站在电梯上时,压力变大,
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电磁铁的磁性变 ,衔铁与触点 (选填“1”或“2”)。
答案 1、B 2、L1 是绿灯, L2 是红灯。 3、弱 ; 1 ;强 ;2 。
作业 评价 1、能将所学物理知识与实际情境联系起 来; □优秀 □良好 □合格
2、能运用物理知识解释有关现象和解决 简单实际问题。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 通过 3 道题目,加深学生对电磁继电器在自动控制中应用的理解, 让学生进一步认识到生活处处是物理,从而激发学生学习物理的兴趣。
作业 分析 难度 □较易 中等 □较难
来源 □引用 改编 原创
(四) 跨学科作业
题量 1 时长 10 分钟
题 目 小茗同学是六安市某校九年级的学生, 今年 4 月份突如其来的新冠 疫情打破了他们的计划,小茗的爸妈都是医护人员,疫情期间都奋战在 抗疫一线, 无法回家。在全市人民的共同努力下, 疫情很快得到了控制, 之后小茗的妈妈觉得自己平时太忙了,陪伴的时间较少,所以给小茗买 回来几只芦丁鸡,小茗开心极了,赶紧上网查询芦丁鸡饲养注意事项, 其中提到芦丁鸡的生长对温度要求特别苛刻,小茗联想到最近学习的电 磁继电器与自动控制,所以准备动手制作一个恒温箱。请同学们帮小茗 画一个恒温箱的电路图,并简要说明工作原理。
参 考 答 案 如上图所示通电后,当恒温箱内温度未达到导电温度计金属丝A 指示 的温度时,电热丝被连接在电路中,使恒温箱温度升高,当导电温度计中
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的水银柱上升到金属丝A 指示的温度时,继电器线圈被接通,衔铁被吸合, 电热丝断电停止加热。温度降低后,线圈电路断开,衔铁被释放,电热丝再 次被接入电路,从而保持恒温箱内温度恒定。
作业 评价 1、能将所学物理知识与实际情境联 系起来; □优秀 □良好 □合格
2、能运用物理知识解释有关现象和 解决简单实际问题。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 通过创设情境,激发学生的爱国情怀,学习先烈、敬仰先贤,面对 疫情时的勇敢与担当,同时培养学生用所学知识解决实际问题的能力, 达到学以致用。
作业 分析 难度 □较易 □中等 较难
来源 □引用 □改编 原创
(五) 实践作业——合作制作水位报警器
题 目 小明的外婆家住在六安市裕安区西河口乡,去年发了几次大水,虽 然在乡镇府的领导下没出现多大的损失,但仍有许多家具来不及搬到楼 上被水浸泡,大水退去后,小明都随妈妈一起去外婆家帮忙清洗晾晒, 当时小明想,若能提前知道水位上涨的消息,就能有更多的时间来搬运 家具上楼,从而减少后续的麻烦了。今天学习了电磁继电器后,请大家 和小明同学一起设计制作一个简易的水位报警器。
材料 漆包线、铁柱、弹簧、水杯、水、导线若干、木条若干、图钉若干、铁 丝、小灯泡两个、干电池若干节、电池夹两个,灯座等。
参 考 案 例 1、设计电路图 2、用漆包线与铁柱制作电磁铁,按照电路图组装电路
观察 分析 1、水位较浅时绿灯亮;当水位上升,红灯亮; 2、分析水位报警器的工作原理。
作业 评价 1、能设计出电路图,并合作完成组装; □优秀 □良好 □合格
2、能独立完成探究; □优秀 □良好 □合格
3、能基于实验现象,进行简单分析。 □优秀 □良好 □合格
设计 意图 这是一个合作制作类作业,不要求单独制作,可以分工合作。通过 合作制作,提高学生学习物理的兴趣,激发求知欲,提高√队意识;同 时通过制作和分析加强对电磁继电器与自动控制的理解。
作业 分析 难度 □较易 中等 □较难
来源 □引用 □改编 原创
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六、单元质量检测作业
检测 内容 电磁铁与自动控制 题量 21 题 完成 时间 60 分钟
一、填空题(每空 1 分, 共 20 分) 1.早在先秦时代我们的先人已经积累了许多与磁有关的认识,《管子·地数》篇中最早记载了 这些发现: “上有慈石者,其下有铜金。 ”磁体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做 _______;而磁带和磁卡则是利用它们能够被________的原理。 2.随着科学技术的发展,胶囊胃镜的诞生很大程度上减轻了胃镜检查的痛苦。受 检者只需随水吞服一颗如图所示的医用高分子材料制成的一次性可控胶囊,使用 磁铁导航,控制胶囊方向,改进拍摄效果。在利用磁铁导航时,使胶囊起移动作 用的是 ,同时也可以说明磁铁与胶囊间的相互作用 (选填“能”或 “不能”)穿透人体。 3.如图所示是我校科技小组同学设计的磁动轮,它是利用异名磁极相互吸引制成 的,每个轮的边缘装有侧放的柱形磁体,当推动 A 轮转动时,其他 3 个轮会随之 转动。若 A 轮磁体外侧是 N 极,则 C 轮磁体外侧是_______极(选填“N”或“S”); 如果 A 轮顺时针转动,则C 轮将 时针转动 (选填“顺”或“逆”)。
第 2 题图 第 3 题图 第 4 题图
4.1831 年美国物理学家亨利 ·约瑟夫发明了电铃,如图是某学校使用的电铃原理 图,它是利用 (选填“电流的磁效应”或“电流的热效应”)来工 作的.当小锤敲打铃碗时,电磁铁 (选填“有”或“没有”)磁性. 5.如图所示是用来描绘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, a 点的磁场比b 点的磁场________ (填“强”或“弱”);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 N 极指向________ (填“P”或“Q”)处。 6.截止目前对于地磁场的起源及其变化规律尚有许多争议, 历史上对地磁场的形 成有这样一种观点:我们居住的地球是一个带电星球,由于地球自西向东旋转, 会形成许多环形电流, 如图所示。由此猜想地球带的是________ (填“正”或“负”) 电,请你说出猜想的依据是: _________________________________________。 7.当前全球疫情肆虐,截止 2022 年 5 月 16 日,全球已累计确诊超 5.2 亿人次, 累计死亡病例超 626 万。 在对重症病人的救治中心肺机起着至关重要的作用,它 的主要功能之一是用“电动泵”替代心脏,推动血液循环。如图所示,当线圈中 的电流从 a流向b时,线圈的左端为______极,此时活塞将向______运动。
第 5 题图 第 6 题图 第 7 题图
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8.如图所示, 当电源开关接通后, 俯视发现小磁针将________ (选填“顺时针”或 “逆时针”)旋转;同时发现 A、B 两螺线管相互________ (选填“吸引”或“排斥”)。 9. “宁停三分不抢一秒,安全出行从你我脚下做起。”交通信号灯是为了行人车 辆方便、安全的通行,若是闯红灯不但违反了交通法规,而且还会增大发生交通 事故的几率。 如图为一种“闯红灯违法证据模拟记录器”,当机动车辆闯入红灯 禁行区域的压敏电阻上时,光控开关会接收到某种颜色光,开关自动闭合,继电 器的衔铁就被吸下, 工作电路中的 工作;光控开关未受到该种光照射时 自动断开, 衔铁没有被吸引, 工作电路中的 工作(选填 “指示灯”或“电 控照相机”)。 10.一个空心小铁球漂浮在盛水的烧杯中, 将烧杯置于铁棒 AB的上方, 绕在铁棒 上的线圈连接如图所示的电路,开关 S 闭合后,空心小铁球仍漂浮在水面上,当 滑片 P 向左滑动, A端磁性______ (选填“增大”、“减小”或“不变”),空心小铁 球所受浮力______ (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
第 8 题图
第 9 题图
第 10 题图
二、选择题(每题 3 分, 共 21 分) 11.为了判断一根铁棒是否具有磁性,小明同学进行了如下图所示的四个实验,根 据实验现象不能确定该铁棒具有磁性的是( )
A B C D A.将铁棒用轻绳悬挂起来并多次转动,静止时总是南北指向 B.将铁棒一端靠近小磁针,小磁针发生偏转 C.将铁棒一端靠近大头针,大头针被吸引 D.水平向右移动铁棒,弹簧测力计示数发生变化 12.一个能绕中心转动的小磁针在图示位置保持静止。某时刻开始小磁针所在区域 出现水平向右的磁场,磁感线如图所示,则小磁针在磁场 出现后( ) A.两极所受的力是平衡力,所以不会发生转动 B.两极所受的力方向相反,所以会持续转动 C.只有 N 极受力,会发生转动,最终静止时 N 极所指方向水平向右 D.两极所受的力方向相反,会发生转动,最终静止时 N 极所指方向水平向右 13.如图所示,小明提着弹簧测力计向右缓慢移动,挂在弹簧测力计上的小磁体下 端沿图示水平路线从 A缓慢移到 B,则图中能反映弹簧测力计示数 F随位置变化的 图线是( )
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A B C D 14.关于磁体、磁场和磁感线,以下说法中正确的是( ) A.铁和铜都能够被磁体吸引 B.磁感线是磁场中真实存在的曲线 C.磁体间的相互作用是通过磁场发生的 D.地理的南极与地磁场的北极是重合的 15.随着我国经济的高速发展,人民生活水平不断提高,汽车已经走进千家万户。 如图是汽车启动装置原理图,对于这一装置及其工作特点,下列说法中不正确的是 ( ) A.旋转钥匙能使电磁铁所在电路工作 B.电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低 C.电磁铁通电时,上端是 S 极下端是 N 极 D.电磁铁通电时,吸引上方的衔铁,使触点 A 向右与 B 接触 16.学习了本章知识后, 我校兴趣小组的同学设计了一个可以“漂浮”的玩具,其 内部结构如图所示, 下列说法正确的是( ) A. 磁浮玩具的工作原理:同名磁极相互排斥, 异名磁极互相吸引 B. 电源的左端应该连接电源的负极 C. 若要减小玩偶“漂浮”的高度,可将滑片 P 向下移动 D. 通电螺线管的下端为 N 极 17.一个球形磁体周围的磁感线分布情况如图所示, 已知甲、乙是磁体的两个磁极, 则( ) A.甲是 N 极,乙是 S 极 B.甲是 S 极,乙是 N 极 C.甲、乙都是 N 极 D.甲、乙都是 S 极
第 15 题图 第 16 题图 第 17 题图
三、 作图题(10 分) 18.开关闭合后电磁铁 A 和永磁体 B 的磁感线分布如图所示。请根据小磁针静止时 的指向标出螺线管中的电流流向及磁感线的箭头方向。
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四、实验探究题(第 19 题 8 分, 第 20 题 7 分, 共 15 分) 19.程老师带领我校“科技协会小组”,探究了“研究磁体的磁性强弱是否与温度 有关”的课题。他做的实验如下:将一条形磁铁的一端固定在铁架台上,另一端 吸着一些小铁钉,用酒精灯给磁铁加热,如图甲所示,经过一段时间后,当磁铁 被烧红时,发现铁钉纷纷落下。 (1) 从实验现象可得出的初 步结论是_______________________________。 (2) 根据这一结论, 陈路所在小组成员大胆设计了一个温度报警器, 如图乙所示, 请简述它的工作原理:当温度逐渐升高时,磁铁的 减弱直至消失, 无法 (填: “排斥”或“吸引” ) 弹簧开关, 弹簧开关向下恢复原状, 这样下面的电路就被接通,从而使电铃报警。 (3) 张恒小组同学却认为陈路组设计的温度报警器没有如图丙所示的这种设计 好 。 请 你 比 较 两 种 温 度 报 警 器 , 指 出 陈 路 组 设 计 中 的 不 足 之 处 。 ___________________________________ 20.2022 年 2 月 4 日,当奥林匹克的火种再次点燃千年古都, 北京成为奥林匹克历 史上首个“双奥之城” 。开闭幕式秉承“简约、安全、精彩”的主旨, 通过各种 科技手段,给全球观众奉献了一场视觉盛宴,让人久久无法忘怀。如图所示为鸟 巢吊挂的线性阵列音响,其内部结构如图所示,兴趣小组的同学发现其中有一个环 形磁体,对于环形磁体的磁极分布情况,于是几位同学提出了以下三种猜想: 猜想 1:磁极呈横向分布(例如图甲,左侧为 N 极,右侧为 S 极). 猜想 2:磁极呈轴向分布(例如图乙,上面为 N 极,下面为 S 极). 猜想 3:磁极呈上中下分布(例如图丙,上下面为 N 极,中部为 S 极). (1) 音响发声是由纸盆_________产生的, 该过程是将______信号转变成_____信 号。 (2) 根据所学知识, 他们经过讨论, 断定猜想 3 是错误的. 你认为他们判断的依 据是________________________________。 (3)为了验证猜想 1 和猜想 2,我们可以怎么做? _____________________________________________________ 五、 综合应用题(14 分) 21.如图所示是一种自动测定油面高度的装置。电源电压为 6 V,R1 是最大电阻为 30 Ω 的滑动变阻器, 它的金属滑片 P 连在杠杆一端, R2 是定值电阻,油量表是用 量程为 0~0.6 A 的电流表改装而成的。 (ABCD 四点表示四个接线柱, 电磁继电器 线圈电阻忽略不计) (1)完成电路连接, 要求: 当油面上升时, 电流表示数变大; 当油量下降到预设位 置时, 警示灯亮,滑片 P 刚好在 B 处。 (2)当油箱加满油时, 滑片 P 刚好在 A 处, 电流表的示数达到最大值, 求电阻 R2
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的阻值。 (3)在滑片滑动的过程中,求滑动变阻器 R1 的最大功率。
实践 作业 神话故事中的物理知识(10 分) 完成 时长 1 周
具 体 内 容 同学们, 还记得在电视剧《西游记》中有这样的一段: 孙悟空为了保 护师父,他将师父安顿在原地, 并专门给师父画了一个圈, 防止妖怪来袭。 其实, 通过本章的学习大家也可以设计类似的“妖怪报警器”了。请利用 如下器材和小伙伴们一起试试吧! 1、实验器材:漆包线、干电池、弹簧、导线、铁芯、电铃等。 2、要求: “师父”在圈中, 电铃不响; 当“师父”离开圈时, 圈断裂, 电 铃报警。
跨学科 作业 绘画小能手(10 分) 完成 时长 1 周
题 目 通过本章知识的学习, 同学们认识了磁场及简单的磁现象;了解了 通电导体周围存在磁场;知道了电流的磁效应在生产、生活中的应用。 请同学们结合所学知识,发挥自己的聪明才智,制作一份与本章知识有 关的物理手抄报!
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参 考 答 案 一、填空题 1.磁性,磁化 分析: 能吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性, 具有磁性的物体称为磁 体;磁带和磁卡是利用了它们能够被磁化的原理制成的。 2.磁场,能 分析: 磁体周围存在由它产生的磁场, 磁体间的相互作用通过磁场来传递 的。 3.S,逆 如果 A 轮磁体外侧是 N 极, 则与 A 轮相邻的 C 轮磁体外侧是 S 极。根据异 名磁极相互吸引可知, 磁动轮中各齿轮之间转动方向的关系与普通齿轮传 动装置相同.如果 A 轮逆时针转动, C 轮将顺时针转动。 4.电流的磁效应,没有 分析: 电铃内部有一个电磁铁,它是利用电流的磁效应工作的;当开关闭合 后,电磁铁有电流通过,产生磁性, 电磁铁吸引衔铁,小锤敲打铃碗,此时衔 铁与螺钉分离导致电路断开,所以此时电磁铁没有磁性. 5.弱, Q 分析: 从图中可以看出 a 点的磁感线比b 点的磁感线疏, 故 a 点的磁场比 b 点的磁场弱,小磁针静止在 b 点时,其 N 极指向与该点磁感线的方向一 致,故 N 极指向Q 点。 6.负 ;由右手螺旋定则可判断出电流的环绕方向是自东向西, 与地球的自 转方向相反,说明地球带负电。 分析: 由图可知, 地磁北极在地理南极附近, 根据右手螺旋定则可以判断 出电流方向是自东向西环绕的, 这与地球自转方向相反。负电荷定向移动 的方向是与电流方向相反的,所以地球带的是负电。 7.N,右 分析:当线圈中的电流从 a 流向 b 时,由安培定则可知,线圈的右端为 S 极,左端为 N 极,此时同名磁极相互排斥,故活塞将向右移动。 8.逆时针 排斥 分析: 由右手螺旋定则知,通电后 A 螺线管的右端为 N 极, B 螺线管的左 端为 N 极,所以二者相互排斥,小磁针将逆时针旋转。 9.电控照相机,指示灯 分析: 根据题意, 开关自动闭合, 继电器的衔铁就被吸下,此时电控照相 机工作, 所以电控照相机所在的电路应接通; 当光控开关没有受到这种颜 色的光照射时, 光控开关断开, 此时电磁铁无磁性, 衔铁没有被吸引, 工 作电路中的指示灯发光,此时指示灯所在的支路应该接通. 10.增大,增大 分析: 当滑片向左移动时, 滑动变阻器接入电阻减小, 则由欧姆定律可知 电路中电流增大, 则螺线管中的磁性增强, 故小铁球所受磁力增强; 小铁 球受重力、磁力及浮力, 因小球处于静止状态, 故向下的磁力与重力之和 应等于向上的浮力,因磁力增加,故浮力也将增大。 二、 选择题 11.B 分析: A、只有磁体由于受到地磁场的作用, 当其自由静止时,要指向南 北方向, 即磁体的指向性, 故 A 说明铁棒具有磁性; B、小磁针靠近铁棒, 即使铁棒没有磁性, 小磁针也会吸引铁棒, 故 B 不能确定铁棒是否具有磁 性; C、铁棒能够吸引大头针, 说明了铁棒具有磁体才具有的性质: 能够
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参 考 答 案 吸引铁、钴、镍等物质,即铁棒有磁性,故 C 说明铁棒貝有磁性; D、将 铁棒从挂有铁块的弹簧秤下向右移动, 会发现铁棒两端对铁块的作用比中 间对铁块的作用大, 即弹簧测力计示数有变化, 故 D 可以判断铁棒具有磁 性。 12.D 分析: 某时刻开始小磁针所在的区域出现水平向右的磁场, 小磁针将会受 到磁场力的作用,且 N 极受力方向与磁场方向相同,水平向右; S 极受力 方向与磁场方向相反, 水平向左.所以小磁针会发生转动,最终小磁针在 磁场中静止, N 极指向水平向右.所以 ABC 错误, D 正确。 13.C 分析: 条形磁体两极磁性最强而中问磁性最弱, 且同名磁极相互排斥, 异 名磁极相互吸引,当挂着的磁体(下部 N 极)在最左端时,吸引力最大, 弹簧秤示数最大; 向右移动时, 相互吸引力逐渐减弱, 弹簧秤示数逐渐减 小;而过了大磁体中点后,相互排斥力逐渐增大,弹簧秤示数逐渐减小; 故可以得出弹簧测力计的示数从 A 端到 B 端是逐渐变小的。 14.C 分析: A、磁体能够吸引铁、钴、镍等物质, 不能吸引铝, 故 A 错 B、根据 课本中的相关基础知识可知, 为了描述看不见但又客观存在的磁场, 人们 利用建立模型的方法引入了磁感线.故 B 错. C、磁体周围存在磁场,磁场 是客观存在的物质,磁体对处于其磁场内的磁性物质有磁力的作用.故 C 正确。 D、地磁的南极在地理的北极附近, 地磁的北极在地理的南极附近, 两者并不完全重合,故 D 错。 15.C 分析: 将汽车钥匙插入钥匙孔, 转动钥匙相当于闭合电磁铁的开关, 使电 磁铁工作, 吸引衔铁向下, 使触点 B 向右与 C 接触, 把电动机所在电路接 通, 汽车启动。故 AD 正确; B、由图知, 电磁铁的工作电压只是电动机的 工作电压的一部分, 电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低, 故 B 正确; C、由右手螺旋定则可知,电磁铁通电时,上端是 N 极下端是 S 极,故 C 错。 16.B 分析: 由图可知磁悬浮玩具的原理是同名磁极相互排斥, 故 A 错误; 螺线 管的上端为 N 极,由右手螺旋定则可知, 电源的左端为负极,故 B 正确, D 错误;若要改变玩偶的“漂浮”高度,应增大螺线管中的电流,故滑片 P 应该向上移, C 错误。 17.B 分析:由磁感线分布特点可知,甲端相当于 S 极,乙端相当于 N 极。 三、作图题 18.如图 分析:由小磁针静止时指向可知可 知, 电磁铁 A 右端为 S 极; 因外部磁 感线由 N 极指向S 极,故两磁体应为 同名磁极相对,故永磁体 B 左端也应为 S 极;磁感线方向均应向内。 四、实验探究题 19. (1)高温可消磁; (2)磁性减弱, 吸引; (3)难以设定报警的具体温度。
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参 考 答 案 分析: (1)如图甲所示, 开始上磁体的右端吸引了很多的铁钉, 说明磁体的磁性 很强, 加热一段时间后, 当磁铁被烧红时, 发现铁钉纷纷落下, 说明磁体 没有磁性了, 实验表明温度影响磁体的磁性, 温度越高, 磁性越弱, 高温 下可以消磁; (2)如图乙所示,开始时磁体吸引弹簧开关,当温度逐渐升高时, 磁铁 的磁性减弱直至消失, 无法吸引弹簧开关, 弹簧开关向下恢复原状, 这样 下面的电路就被接通,从而使电铃报警; (3) 丙图中, 温度升高时, 温度计的水银柱上升, 当上升到设定温度位置 时, 水银柱与温度计上方的导体接通, 线圈通电, 电磁铁产生磁性, 吸引 右侧的开关, 右侧电路被接通, 电铃响;温度下降到设定温度以下时,水 银柱与温度计上方的导体断开, 线圈不通电, 电磁铁磁性消失, 不能再吸 引右侧的开关, 右侧电路被断开, 电铃不响, 通过对比乙丙实验设计可知, 乙图设计难以设定具体的报警温度。 20. (1)振动 声音 电 (2) 每个磁体都只有两个磁极 (3)用细 线将磁体悬挂起来,观察静止时环形磁铁的指向。 五、计算题 21. (1) A,D (2) 10Ω (3) 0.9W 分析: (1) 当油面上升时, 电流表示数变大, 电路中电流增大, 由欧姆 定律可知, 总电阻应减小, 则滑动变阻器接入电路的电阻应减小, 由于油 面上升时金属滑片 P 下移,所以,滑动变阻器一定要接上端的 A 接线柱, 即导线 M 应与 A 接线桂相连。当油量下降到预设位置时, 滑片 P 刚好在 B 处, 此时滑动变阻器连入电路的电阻最大, 根据欧姆定律可知油量表所在 电路的电流最小, 则电磁继电器线圈磁性最弱, 对衔铁的吸引力最小, 则 衔铁会被弹簧拉起与静触头 D 相连, 由于需要接通警示电路, 使警示灯亮, 所以导线 N 应与 D 接线柱相连。 (2) 当油箱加满油时, 滑片 P 刚好在 A 处, 只有 R2 连入电路, 由于电流表 的示数达到最大值,油量表的量程为 0~0.6A,则电路中的电流为: (3) 由图可知, R1 与 R2 串联, 在滑片滑动的过程中, 设滑动变阻器连入电 路的电阻为 R,则电路中的电流为: 所以,当 R=R2=10Ω 时,变阻器的功率 P1 最大,则 P1=0.9W