18.2.2 电磁铁 电磁继电器--2025-2026学年沪科2024版物理九年级全册教学同步课件（38页PPT）

(共38张PPT)
18.2.2 电磁铁 电磁继电器
第十八章 磁及其相互作用
沪科版2024版物理九年级全册
电磁铁 电磁继电器教案
一、教学目标
（一）知识与技能目标
学生能够清晰阐述电磁铁的构造，准确说明其工作原理是利用电流的磁效应，即通电时具有磁性，断电时磁性消失。
深入理解影响电磁铁磁性强弱的因素，包括电流大小、线圈匝数以及有无铁芯，并能通过实验数据进行分析和解释。
详细描述电磁继电器的结构，完整解释其工作过程和原理，能够识别电磁继电器在实际电路中的作用，如实现远距离控制、自动控制等。
能够运用所学知识，分析电磁铁和电磁继电器在日常生活和工业生产中的应用实例，如电磁起重机、电铃、自动报警装置等。
（二）过程与方法目标
通过设计并实施探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验，培养学生的实验设计能力、操作技能以及数据收集和分析能力，让学生熟练掌握控制变量法在科学探究中的应用。
在观察电磁继电器工作过程的实验中，提高学生的观察能力和逻辑思维能力，引导学生从现象中归纳总结出电磁继电器的工作原理。
组织学生进行小组讨论和交流，分析电磁铁和电磁继电器的应用案例，培养学生的团队协作能力和知识迁移能力，提升学生解决实际问题的能力。
（三）情感态度与价值观目标
以电磁铁和电磁继电器在现代科技中的广泛应用为切入点，激发学生对物理学科的学习兴趣和探索欲望，培养学生对科学技术的热爱。
在实验探究过程中，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度，让学生养成尊重实验数据、勇于面对失败并积极改进实验的良好习惯。
通过了解电磁铁和电磁继电器的发明历程以及它们对社会发展的重要推动作用，培养学生的创新意识和社会责任感，激励学生努力学习科学知识，为未来的科技创新贡献自己的力量。
二、教学重难点
（一）教学重点
深刻理解电磁铁的工作原理，熟练掌握影响其磁性强弱的因素，这是学习电磁铁相关知识的核心内容。
清晰掌握电磁继电器的结构、工作过程和原理，理解其在自动控制电路中的重要作用，这是本节课知识应用的关键。
能够分析和解释电磁铁和电磁继电器在实际生活和生产中的应用实例，培养学生将物理知识与实际相结合的能力。
（二）教学难点
从微观角度理解电流产生磁场以及电磁铁磁性增强的本质原因，这涉及到较为抽象的电磁学知识，学生理解起来具有一定难度。
设计科学合理的实验方案探究电磁铁磁性强弱与多个因素的关系，准确控制变量，对实验数据进行深入分析并得出科学结论，对学生的实验设计和探究能力要求较高。
理解电磁继电器在复杂自动控制电路中的工作逻辑，能够根据实际需求设计简单的电磁继电器控制电路，需要学生具备较强的逻辑思维和电路分析能力。
三、教学方法
讲授法、实验探究法、演示法、讨论法、多媒体辅助教学法
四、教学过程
（一）课程导入（5 分钟）
播放一段电磁起重机在港口吊运货物的视频，视频中电磁起重机轻松地吸起和放下大量的钢铁集装箱，展示其强大的搬运能力。
提问学生：“大家知道电磁起重机为什么能有这么神奇的力量，把这么重的货物吸起来又放下去吗？” 引导学生思考，激发学生的好奇心和探究欲望，从而引出本节课的主题 —— 电磁铁和电磁继电器。
（二）电磁铁教学环节（20 分钟）
电磁铁的构造与原理讲解（5 分钟）
展示一个自制的简易电磁铁，它由铁芯（一根铁钉）和缠绕在铁芯上的漆包线组成，连接好电源和开关。向学生介绍电磁铁的基本构造：主要由铁芯和缠绕在铁芯上的线圈构成。
闭合开关，让电磁铁靠近一些大头针，学生观察到电磁铁吸引了很多大头针；断开开关，大头针纷纷掉落。通过这个演示实验，引导学生分析现象，得出电磁铁的工作原理：电磁铁是利用电流的磁效应工作的，当电流通过线圈时，线圈周围产生磁场，铁芯被磁化，使电磁铁具有磁性；当电流切断时，线圈的磁场消失，铁芯的磁性也随之消失。
影响电磁铁磁性强弱的因素探究（10 分钟）
提出问题：引导学生思考，电磁铁的磁性强弱可能与哪些因素有关？鼓励学生大胆猜想，学生可能会提出与电流大小、线圈匝数、铁芯的有无等因素有关。
设计实验：组织学生分组讨论，根据猜想设计实验方案。教师提供实验器材，如电源、开关、滑动变阻器、电流表、电磁铁（不同匝数）、铁芯、大头针等，并给予适当的指导。强调在实验中要运用控制变量法，例如，在探究磁性强弱与电流大小的关系时，控制线圈匝数和铁芯不变，通过滑动变阻器改变电流大小，观察电磁铁吸引大头针的数量；在探究磁性强弱与线圈匝数的关系时，控制电流大小和铁芯不变，更换不同匝数的电磁铁，观察吸引大头针的数量；在探究磁性强弱与铁芯的关系时，控制电流大小和线圈匝数不变，分别使用有铁芯和无铁芯的电磁铁，观察吸引大头针的数量。
进行实验：学生分组按照实验方案进行操作，教师巡视各小组，指导学生规范操作仪器，提醒学生准确记录实验数据，如电流大小、线圈匝数、吸引大头针的数量等。
分析论证：实验结束后，各小组整理实验数据，进行分析和讨论。引导学生从实验数据中总结出影响电磁铁磁性强弱的因素：在其他条件相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强；线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；有铁芯时，电磁铁的磁性比无铁芯时强。各小组推选代表汇报实验结果，教师进行总结和点评。
电磁铁的优点及应用介绍（5 分钟）
引导学生对比电磁铁和永磁体，总结电磁铁的优点，如磁性有无可以通过通断电来控制，磁性强弱可以通过改变电流大小和线圈匝数来调节，磁极方向可以通过改变电流方向来改变等。
展示图片、视频等资料，介绍电磁铁在实际生活中的广泛应用，如电磁起重机用于搬运钢铁等磁性物体、电铃利用电磁铁的吸合和释放来敲响铃铛、电磁选矿机利用电磁铁分离磁性矿石和非磁性矿石等。引导学生分析这些应用中电磁铁是如何工作的，进一步加深对电磁铁原理和特点的理解。
（三）电磁继电器教学环节（20 分钟）
电磁继电器的结构展示与工作过程演示（5 分钟）
拿出一个电磁继电器实物，向学生展示其外观，并通过拆解部分外壳，让学生观察内部结构，介绍电磁继电器的主要组成部分：电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点等。
连接一个简单的电磁继电器控制电路，包括低压控制电路和高压工作电路。在低压控制电路中，闭合开关，学生观察到电磁铁通电吸引衔铁，使动触点与静触点闭合，高压工作电路接通，灯泡亮起；断开低压控制电路的开关，电磁铁断电失去磁性，衔铁在弹簧的作用下复位，动触点与静触点分离，高压工作电路断开，灯泡熄灭。通过这个演示实验，让学生直观地观察电磁继电器的工作过程。
电磁继电器的工作原理讲解（5 分钟）
结合演示实验，详细讲解电磁继电器的工作原理：电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。当低压控制电路接通时，电磁铁通电产生磁性，吸引衔铁，使动触点与静触点接触，从而接通高压工作电路；当低压控制电路断开时，电磁铁断电失去磁性，衔铁在弹簧的作用下回到原来的位置，动触点与静触点分离，切断高压工作电路。电磁继电器相当于一个由电磁铁控制的开关，可以实现用低电压、弱电流来控制高电压、强电流，还可以实现远距离控制和自动控制。
电磁继电器的应用案例分析（10 分钟）
展示一些电磁继电器在实际生活和工业生产中的应用案例，如自动温度控制系统、水位自动报警装置、汽车的启动电路等。以自动温度控制系统为例，介绍其工作原理：在这个系统中，温度传感器将检测到的温度信号转化为电信号，当温度达到设定的上限值时，传感器输出的电信号使电磁继电器的控制电路接通，电磁铁吸引衔铁，使工作电路中的制冷设备启动，开始降温；当温度降到设定的下限值时，传感器输出的电信号改变，电磁继电器的控制电路断开，制冷设备停止工作。通过对这些案例的分析，让学生理解电磁继电器在自动控制领域的重要作用，培养学生运用知识解决实际问题的能力。
组织学生进行小组讨论，分析每个应用案例中电磁继电器是如何实现自动控制或远距离控制的，讨论电磁继电器在这些应用中所起到的关键作用。每个小组推选一名代表进行发言，分享小组讨论的结果，教师进行总结和补充。
（四）课堂小结（5 分钟）
引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括电磁铁的构造、工作原理、影响磁性强弱的因素，以及电磁继电器的结构、工作原理和应用等。请学生代表发言，总结本节课的重点知识，其他学生进行补充和完善。
教师对学生的总结进行梳理和强调，再次突出本节课的重点和难点，如影响电磁铁磁性强弱因素的探究方法、电磁继电器的工作逻辑等。同时，鼓励学生在课后继续思考和探索与电磁铁和电磁继电器相关的问题，如如何设计一个更高效的电磁铁，或者如何利用电磁继电器设计一个简单的智能家居控制系统等。
（五）课堂练习（5 分钟）
展示一些练习题，包括选择题、填空题、简答题和电路设计题，涵盖本节课所学的重点知识。例如：
选择题：电磁铁的磁性强弱与下列哪些因素无关（ ）
A. 电流大小 B. 线圈匝数 C. 铁芯材料 D. 导线长度
填空题：电磁继电器是利用______来控制工作电路的一种开关，它可以实现用______电压、______电流来控制______电压、______电流。
简答题：简述电磁铁在电磁起重机中的工作原理。
电路设计题：请设计一个利用电磁继电器实现自动水位控制的电路，当水位上升到一定高度时，水泵自动停止工作；当水位下降到一定程度时，水泵自动启动。
让学生在课堂上独立完成练习题，教师巡视检查学生的答题情况，及时发现学生存在的问题。练习结束后，对学生的答案进行讲解和点评，针对学生普遍存在的错误和疑问进行详细分析和解答，帮助学生巩固所学知识，提高解题能力。
（六）布置作业（课后完成）
书面作业：布置教材课后相关习题，包括对电磁铁和电磁继电器知识的巩固练习，以及一些综合性的分析和计算题目，帮助学生进一步理解和掌握本节课的内容。
实践作业：让学生回家后，利用漆包线、铁钉、电池等材料制作一个简易电磁铁，尝试改变电流大小、线圈匝数等因素，观察电磁铁磁性的变化，并记录实验过程和现象，下节课与同学们进行交流分享。另外，鼓励学生寻找生活中电磁继电器的应用实例，观察其工作过程，尝试分析其工作原理。
拓展作业：查阅资料，了解电磁继电器在现代通信、自动化控制等领域的最新应用和发展趋势，写一篇简短的科普报告，拓宽学生的知识面，激发学生对科学技术的探索热情。
五、教学资源
多媒体课件，包含电磁铁和电磁继电器的结构示意图、工作原理动画、应用实例的图片和视频等，用于辅助教学，增强教学的直观性和趣味性。
实验器材，如电源、开关、导线、滑动变阻器、电流表、电磁铁（不同匝数）、铁芯、大头针、电磁继电器、灯泡、电阻、温度传感器、水位传感器等，用于学生进行实验操作和观察。
科普书籍、相关网站资源，供学生课后查阅和拓展学习，丰富学生的知识储备。
六、教学反思
在教学过程中，密切关注学生对电磁铁和电磁继电器相关知识的理解和掌握情况，尤其是在实验探究环节和应用案例分析环节。对于学生在理解抽象概念和运用实验方法时遇到的困难，及时给予指导和帮助。通过学生的课堂表现、作业完成情况以及实践反馈，总结教学中的不足之处，不断改进教学方法和教学内容，提高教学质量，确保学生能够熟练掌握电磁铁和电磁继电器的相关知识，培养学生的科学探究能力和物理学科素养。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
物理观念
1.了解电磁铁在生产生活中的应用；
2.知道电磁继电器的工作原理。
3.通过对电磁继电器和电铃工作原理的研讨，提高分析推理能力。
难点
重点
1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起科学家的极大兴趣。把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，看到通电螺线管转动，并且最终停在南北方向，思考产生这个现象的原因。
通过上节课的学习，知道螺线管通电后会产生磁性，并且其他条件相同时，通电螺线管的磁性比单根通电导线更强。为了进一步增大磁性，可以在通电螺线管中插入一根铁芯。
思考：为什么插入铁芯可以增大磁性
观看视频：了解电磁起重机工作原理。
进入新课
电磁铁：
1.定义：内部带有铁芯的通电螺线管称为电磁铁。
铁芯使通电螺线管的磁性增强
2.自制电磁铁
3. 电磁铁通电时____磁性，断电时磁性______；通过电磁铁的电流越____，电磁铁的磁性______；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数_____，磁性____。
有
越强
越多
越强
大
消失
4.电磁铁的优点：
电磁铁磁性有无，可用________来控制。
电磁铁磁性强弱，可用______________
___________来控制。
电磁铁的极性变换，可用_____________来实现。
通断电
改变电流大小
改变电流方向
或线圈匝数
5.探究影响电磁铁磁性强弱的因素
改变线圈匝数
实验
现象
匝数越______,
磁性越______.
多
强
研究电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系
结论1
当电流一定时，电磁铁线圈的匝数______,磁性______.
越多
越强
实验
改变电流
增大电流电磁铁吸引
的大头针数目_____.
现象
增多
研究电磁铁的磁性跟电流大小的关系
匝数一定时，通过电磁铁的电流越____,电磁铁的磁性_____.
结论２
越强
大
实验结论
1.电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性
2.线圈匝数一定时，通入电磁铁的电流越大，它的磁性越强。
3.在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。
电磁铁
工作原理
在通电螺线管中间插入铁芯
电磁铁磁性强弱跟电流大小和线圈匝数有关
电流的磁效应
自动控制电路
电磁继电器
作用
构造
1.下列用电器中，不属于电磁铁的应用的是 ( )
A. 电铃 B.电磁继电器
C.电炉 D.电磁起重机
随堂检测
C
2.能使电磁铁的 N、S极位置互换的方法是 ( )
A. 把线圈的匝数增加一倍
B. 将电源正负极位置对调
C. 减小电池的节数
D. 把铁芯抽出来
随堂检测
B
3.如图所示是直流电铃的原理图，衔铁与弹性片相连，自然情况
下衔铁是和螺钉接触的。闭合开关后，电磁铁有磁性吸引衔铁
向下运动，小锤敲击铃碗发声，但同时衔铁与螺钉分离。下列
分析正确的是 ( )
A. 电流通过电磁铁时，A 端 为 S 极
B. 电磁铁吸引衔铁，弹性片发生塑性形变
C. 小锤敲击铃碗时，电磁铁没有磁性
D. 小锤敲击铃碗发声，主要是由于小锤振动发声
随堂检测
C
4.如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该
装置的说法正确的是 ( )
随堂检测
C
A. 装置中的温度计使用的水银是绝缘体
B. 装置中电磁铁的上端为 N 极
C. 电铃响说明温度达到85 ℃
D. 灯亮说明温度等于85 ℃
知识点1 电磁铁
1. 许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁，下
列说法正确的是( )
B
A. 电磁铁的铁芯可以用铜棒代替
B. 铁芯使通电电磁铁磁性增强
C. 电磁铁断电后，仍有很强的磁性
D. 电磁铁是根据电流的热效应制成的
返回
2.为了探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素”有关，某实验小
组做了以下几次实验，实验现象如图所示。根据图示现象回
答下列问题：
（1）通过观察图甲中与 两个电磁铁，当通过线圈的电流
相同、铁芯相同时，电磁铁线圈的匝数越多，它的磁性就越
____。
强
【点拨】题图甲中、 两个电磁铁，当通过线圈的电流相同、
铁芯相同时，线圈的匝数越多，吸引大头针数目越多，表明
它的磁性就越强。
（2）通过观察图甲中与 两个电磁铁，当通过线圈的电流
相同、线圈的匝数相同时，____（填“粗”或“细”）铁芯的电
磁铁的磁性更强。
粗
【点拨】题图甲中、 两个电磁铁，当通过线圈的电流相同、
线圈匝数相同时，粗铁芯的电磁铁吸引大头针数目更多，表
明它的磁性更强。
（3）通过观察图乙与图丙，当线圈的匝数相同、铁芯相同
时，通过电磁铁的电流越____，它的磁性就越强。
大
【点拨】线圈的匝数相同、铁芯相同，题图丙中滑动变阻器
连入电路的电阻变小，电路中电流增大，电磁铁吸引大头针
数目增多，电磁铁的磁性增强，这说明通过电磁铁的电流越
大，它的磁性就越强。
（4）结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有_______________
_______________________________。
通过电磁铁的电流大小、线圈的匝数、铁芯的粗细
【点拨】结论：影响电磁铁磁性强弱的因素有通过电磁铁的
电流大小、线圈的匝数、铁芯的粗细。
（5）电磁铁在生活中的应用广泛，请举一例：______。
电铃
返回
知识点2 电磁继电器
3. 如图是汽车启动原理图，汽车启动时需将钥匙插入钥匙孔并旋
转（相当于闭合开关），根据电路图，下列说法正确的是 ( )
D
A. 插入钥匙并转动时，电磁铁没有产生磁性
B. 工作时，电磁铁的上端为 极
C. 电动机的工作电压比电磁铁的工作电压低
D. 电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，触点
、 接触，汽车启动
【点拨】当钥匙插入钥匙孔并转动时，电路接通，电磁铁中
有电流通过，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，使触点、 接触，
电动机工作，进而汽车启动。
返回
4. ［2025·济南市中区期末］巨磁电阻效应是指某些材料的
电阻在磁场中急剧减小的现象，这一发现大大提高了磁、电
之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革
命。如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中 是
一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，闭合开关
、 ，下列说法正确的是( )
A. 电磁铁的右端为 极
B. 当滑片 向右滑动时，电磁铁磁性增强
C. 当滑片 向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大
D. 当滑片 向左滑动时，指示灯变暗
√
【点拨】利用安培定则判断电磁铁的左端
为极，右端为极。当滑片 向右滑动时，
滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电路中电流变小，则电
磁铁的磁性减弱。当滑片 向左滑动时，滑动变阻器接入电
路中的电阻变小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，
巨磁电阻的阻值减小，指示灯所在电路的总电阻变小，通过
指示灯的电流变大，指示灯变亮。
返回
5.［2025·成都金牛区期末］如图
所示是热爱课外实践的小亮同学
设计的汽车 排放量检测电路。
当浓度增大时，气敏电阻
阻值减小，导致电磁铁的磁性
______（填“增强”或“减弱”）；
增强
高
当 浓度____（填“高”或“低”）于某一设定值时，电铃就会
报警。
谢谢观看！