(共13张PPT)
探究豆浆机的工作原理
——电和磁综合专题
核心问题：豆浆机的工作原理是什么？
1.豆浆机需要具备哪些功能？
电热丝、开关、电动机、导线等
加热、打浆等
2.豆浆机主要有哪些结构？
任务一：初步设计豆浆机的工作电路图
材料：电源220V、开关、导线、电热丝、电动机
3.豆浆机自动制作豆浆的工作流程是什么样的？
使用热敏电阻和电磁继电器进行控制
4.豆浆机怎么自动实现加热和打浆之间的切换？
任务二：设计豆浆机的工作电路和控制电路
材料：电源220V、电磁继电器、导线、电热丝、电动机
热敏电阻
控制电路
工作电路
静触点
静触点
动触点
任务三：计算制作一次豆浆需要消耗的电能
W=9.108×105J
5.为什么加水要在上下水位线之间？
防溢浆水位
防干烧水位
6.当超过防溢浆水位时，怎样自动让电热丝不加热？
压敏电阻和电磁继电器
任务四：探究防干烧水位h1和防溢浆水位h2的工作原理
水位 状态 磁性强弱 原理
0~h1 加热/不加热 La Lb
h1~h2 加热/不加热 La Lb
h2以上 加热/不加热 La Lb
√
√
√
>
≤
＞
33．如图甲为某型号豆浆机示意图，将黄豆和清水放入杯体，经过如图乙“三次加热、二次打浆”的工序，可制作可口的豆浆。
（2）为了防止豆浆过少导致“干烧”和豆浆过多导致“溢浆”，小明设计了如图丙所示的电路，La、Lb是两个完全相同的电磁铁，Ra和Rb分别是安装在“防溢浆”水位和“防干烧”水位下方的压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。只有当豆浆液而处在“防干烧”和“防溢浆”水位之间时，电热丝才能工作。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）。
①当液面高度为h0时，闭合电路中的开关S，电磁铁La吸住衔铁，此时压敏电阻的阻值分别为为Ra’和和Rb’，请比较两者的大小关系：__________________。
②已知压敏电阻Ra的阻值
随液面高度h的变化曲线
如图丁所示，请结合Ra的
变化曲线画出压敏电阻Rb
的值随液面高度h变化的
大致曲线，并在图中横坐
标上标出“防干烧”水位
h1和“防溢浆”水位h2。
Ra’＜Rb’
ha
hb
h2
h1
降低探究豆浆机任务单
任务一：初步设计豆浆机的工作电路图
材料：电源220V、开关、导线、电热丝、电动机
任务二：任务二：设计豆浆机的工作电路和控制电路
材料：电源220V、电磁继电器、导线、电热丝、电动机 、热敏电阻
任务三：计算制作一次豆浆需要消耗的电能
任务四：探究防干烧水位h1和防溢浆水位h2的工作原理
33．如图甲为某型号豆浆机示意图，将黄豆和清水放入杯体，经过如图乙“三次加热、二次打浆”的工序，可制作可口的豆浆。
（1）若豆浆机“加热”时功率为1000瓦，“打浆”时功率为200瓦。则按图乙工序完成一次豆浆制作，需消耗多少电能？
（2）为了防止豆浆过少导致“干烧”和豆浆过多导致“溢浆”，小明设计了如图丙所示的电路，La、Lb是两个完全相同的电磁铁，Ra和Rb分别是安装在“防溢浆”水位和“防干烧”水位下方的压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。只有当豆浆液而处在“防干烧”和“防溢浆”水位之间时，电热丝才能工作。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）。
①当液面高度为h0时，闭合电路中的开关S，电磁铁La吸住衔铁，此时压敏电阻的阻值分别为为Ra’和和Rb’，请比较两者的大小关系：__________________。
②已知压敏电阻Ra的阻值随液面高度h的变化曲线如图丁所示，请结合Ra的变化曲线画出压敏电阻Rb的值随液面高度h变化的大致曲线，并在图中横坐标上标出“防干烧”水位h1和“防溢浆”水位h2。探究豆浆机任务单
任务一：初步设计豆浆机的工作电路图
材料：电源220V、开关、导线、电热丝、电动机
任务二：任务二：设计豆浆机的工作电路和控制电路
材料：电源220V、电磁继电器、导线、电热丝、电动机 、热敏电阻
任务三：计算制作一次豆浆需要消耗的电能
W=9.108×105J
任务四：探究防干烧水位h1和防溢浆水位h2的工作原理
33．如图甲为某型号豆浆机示意图，将黄豆和清水放入杯体，经过如图乙“三次加热、二次打浆”的工序，可制作可口的豆浆。
（1）若豆浆机“加热”时功率为1000瓦，“打浆”时功率为200瓦。则按图乙工序完成一次豆浆制作，需消耗多少电能？
（2）为了防止豆浆过少导致“干烧”和豆浆过多导致“溢浆”，小明设计了如图丙所示的电路，La、Lb是两个完全相同的电磁铁，Ra和Rb分别是安装在“防溢浆”水位和“防干烧”水位下方的压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。只有当豆浆液而处在“防干烧”和“防溢浆”水位之间时，电热丝才能工作。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）。
①当液面高度为h0时，闭合电路中的开关S，电磁铁La吸住衔铁，此时压敏电阻的阻值分别为为Ra’和和Rb’，请比较两者的大小关系：__________________。
②已知压敏电阻Ra的阻值随液面高度h的变化曲线如图丁所示，请结合Ra的变化曲线画出压敏电阻Rb的值随液面高度h变化的大致曲线，并在图中横坐标上标出“防干烧”水位h1和“防溢浆”水位h2。探究豆浆机的工作原理
【学情分析】
本次探究课的授课对象为处于中考冲刺阶段的初三学生，对于电动机、电热丝、电磁铁、热敏电阻、压敏电阻等用电器有了一定的了解。在经过一轮复习之后，学生已经具备了一定的综合运用电学知识的能力。但是对于如何具体地运用电磁铁来控制电路以及涉及两个电磁铁的控制电路仍然比较陌生。所以本节课借助了豆浆机这一生活中常见的家用电器构建了一个真实情境，一步步帮助学生分析豆浆机的工作原理并在过程中提升解决问题的能力。
【教材分析】
本节课基于浙教版八年级下册第一章电与磁第三节电磁铁的应用，以电磁继电器的特性为主结合热敏电阻、压敏电阻的特点逐步实现豆浆机工作原理的探究。本节课涉及2020年版科学课程标准的有关条目为3.2.13知道电路的基本组成，会画电路图；3.2.18探究通电螺线管周围磁场强弱的的影响因素。
【教学目标】
知识与技能：
1.通过展示生活中常见的豆浆机，了解豆浆机的构造。
2.熟悉电磁继电器的工作原理。
3.学会运用热敏电阻以及压敏电阻来设计电路。
过程与方法：
1.通过设计豆浆机的电路图，来提高设计和创新的能力。
2.通过对豆浆机工作流程的分析，能对原有豆浆机电路图的认知进行重新建构与改进。
3.通过防溢浆与防干烧水位的探究，提升解释与说理的能力。
情感态度与价值观：
1.通过对电动机不转与转动时的数据比较分析，培养严谨的科学态度。
2.通过豆浆机内部电路图的设计，提升学生将科学知识与生活实际相联系的能力，提高科学素养。
【教学重难点】
教学重点：综合运用电磁继电器、热敏电阻以及压敏电阻的工作原理。
教学难点：探究防溢浆与防干烧水位的工作原理。
【教学过程】
教 师 活 动 学 生 活 动 设 计 意 图
【引入】展示我们生活中常见的豆浆机。引导学生提出核心问题：豆浆机的工作原理是什么？ 【问1】豆浆机需要具备哪些功能？ 加热、打浆 【问2】为了实现加热的功能，豆浆机需要有什么结构？ 电热丝（利用电流的热效应） 【问3】为了实现打浆的功能需要什么结构？ 电动机 【问4】除此以外为了组成完整的电路还需要哪些结构？ 导线与电源 【任务一】1.初步设计豆浆机的工作电路图实现加热与打浆的功能。 材料：电源220V、开关、导线、电热丝、电动机 2.组织学生先独自设计电路图然后再相互交流讨论设计心得。 介绍要点：如何实现加热与打浆？ 【过渡】在同学们设计的电路中，有的认为加热与打浆同时进行，有的认为加热始终进行，偶尔打浆，有的认为加热和打浆交替进行，那么实际生活中的豆浆机到底是怎么工作的呢？ 3.分析豆浆机自动制作豆浆的工作流程 【图片展示】展示实际生活中使用的一款豆浆机的工作流程并介绍其特点。 4.豆浆机怎么自动实现加热和打浆之间的切换？ 【追问1】在电路中如何实现自动开关？ 电磁铁/电磁继电器（通过改变电流改变磁性） 【追问2】在加热和打浆转换过程中什么发生了变化？温度 【追问3】如何通过改变温度来改变电流大小？ 热敏电阻 【任务二】1.设计豆浆机的工作电路和控制电路材料：电源220V、电磁继电器、导线、电热丝、电动机、热敏电阻 引导学生思考关键问题：如何通过电磁铁与动触点的动态变化完成加热和打浆功能的自动切换？ 2.组织学生先独自设计电路图然后再相互交流讨论设计心得。 介绍要点：如何完成加热和打浆功能的自动切换？ 【任务三】1.计算制作一次豆浆需要消耗的电能 W=9.108×105J 【展示】图片展示豆浆机在使用时的注意事项。 为什么加水要在上下水位线之间？ 【追问1】豆浆机在加热时如果水位过高会发生什么？超过1200mL时会沸腾溢出——防溢浆水位 【追问2】豆浆机在加热时如果水位过低会发生什么？低于1000mL时水会烧干——防干烧水位 6.当超过防溢浆水位时，怎样自动让电热丝不加热？ 【追问1】如何实现自动开关？电磁继电器 【追问2】水位变化导致什么发生变化？压强、压力 【追问3】如何通过压力的变化改变电磁铁的电流大小？ 压敏电阻 任务四：探究防干烧水位h1和防溢浆水位h2的工作原理 【拓展】已知压敏电阻Ra的阻值随液面高度h的变化曲线如图丁所示，请结合Ra的变化曲线画出压敏电阻Rb的值随液面高度h变化的大致曲线，并在图中横坐标上标出“防干烧”水位h1和“防溢浆”水位h2。 【曲线展示】 学生：思考并推测豆浆机可能的结构 学生：思考并设计可使用的豆浆机电路图，并通过交流分享设计思路 学生：应用电学知识，思考如何通过温度的变化来实现自动开关。 学生：通过分析豆浆机的工作流程，明白图中额定功率和电动机功率的含义，并计算豆浆机消耗的电能。 学生：完成探究活动，归纳防干烧和防溢浆水位的工作原理 学生：通过不同水位的变化分析得出结论：当电磁铁的电流较大时，磁性较强，吸引衔铁，从而切换不同功能。 学生：分析Ra曲线的变化特点并按照水位的逐步升高进一步归纳豆浆机水位设置的工作原理 以实物展示的形式让学生了解豆浆机的功能，增强学生对豆浆机的直观认识。 从豆浆机的功能出发，通过不断追问，猜测电豆浆机可能具有的结构，提升逻辑推理能力。 通过画电路图图来设计一款豆浆机，帮助学生初步建立结构与功能相适应的观念，并将目前较困难的核心问题划分为几个小问题，有利于学生逐步理解豆浆机电路图的工作原理。 在前面任务的基础上拔高难度，让学生直面核心问题，提高学生解决问题的能力。 初步应用电功率的计算方法计算电能并提高获取非文本信息的能力 通过追问引发学生的思考，激化学生们的认知冲突，引导学生从影响电磁铁磁性强弱的因素来判断。 通过加热状态的变化反向推导电磁铁的磁性强弱。培养逆向思维。 根据曲线完成的情况，了解学生们对与豆浆机工作原理的掌握程度。
【课后作业】以养生壶电路练习巩固教学效果
【板书设计】
教学反思 1.对于电磁继电器当中动触点和静触点的动态使用需要进一步建构。 2.对于控制电路和工作电路，需要加以区分。 3.要进一步强调通过了解实际豆浆机的工作流程对于原先的电路设计进行改进。
