第十六章 课题3《探究电磁铁的磁性》教案
【教学目标】
1.知识与技能
（1）理解电磁铁的工作原理。
（2）知道影响电磁铁磁性强弱的因素。
（3）了解电磁铁的应用。
2.过程与方法
探究影响电磁铁磁性强弱的因素，体会科学探究过程；进一步体验控制变量法在研究多因素问题中的作用。
3.情感态度和价值观
在探究知识的过程中，形成乐于探究的意识和敢于创新的精神。
【教学重点】
电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系。
【教学难点】
如何引导学生自主探究电磁铁磁性与影响因素的关系。
【教学方法】
观察引导、课上交流、巩固总结。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、导入新课
我们学习了磁体具有磁性，那么利用天然磁体 ( http: / / www.21cnjy.com )来服务于社会是远远不方便的。在上一节课，我们学习了电流的磁效应，知道电流可以产生磁场。利用电能产生磁场而应用于社会具有重大的应用价值，这种磁体我们称之为电磁铁，本节课我们将介绍电磁铁。
二、新课学习
1．什么是电磁铁
【过渡】如图16-21与16-22所示，磁悬浮列车和电磁起重机是由电磁铁组成的，那么电磁铁是什么？是我们上节课所讲的通电螺线管吗？21教育网
能满足于工业应用的电磁铁一般具有较强的磁性 ( http: / / www.21cnjy.com )。那么通电螺线管是否能够满足于工业化所需要的强磁性呢？首先我们来看一下活动1，来认识一下电磁铁的组成。我们看课本16-23，图中给出了电磁铁的结构，它由铁芯、线圈和衔铁组成。显然，线圈即通电螺线管，衔铁为受磁场吸引的铁片，那么铁芯的作用是什么呢？它是否影响着电磁铁磁性的强弱呢？
首先我们试着做一下电磁铁，请同学们想一想需 ( http: / / www.21cnjy.com )要用到什么实验器材，然后和图16-24对比。然后画出相应的电路图与16-25进行对比，找出自己的差异与不足。
【实验】请同学们根据16-25的电路图，布置好实验电路进行实验，验证以下问题：
1、插入铁钉后，电磁铁的磁性是否增强？
2、将铁钉换成木筷，观察电磁铁的磁性是否发生变化。
【教师指出】在插入铁钉后，电磁铁吸引大头针的数目增加，的磁性增强，而将铁钉换为木筷后，电磁铁的磁性减弱。这说明铁芯可以增加电磁铁的磁性。21·cn·jy·com
2．电磁铁磁性的强弱和哪些因素有关
【提问】电磁铁的磁性强弱和哪些因素有关，试着加以分析？
我们知道通电螺线管能够产生 ( http: / / www.21cnjy.com )磁场，决定通电螺线管差异的因素有线圈的匝数，它可能影响着磁性的强弱，我们假设线圈匝数越多，电流产生的磁场越强。除了匝数外，电流的大小也可能影响着磁性的强弱，我们不妨假设电流越大，电磁铁磁性越强。比较电磁铁与通电螺线管可以发现，电磁铁具有铁芯，那么铁芯是否也能够加强电磁铁的磁性呢？
我们通过上述分析假设了影响电磁铁磁性的因素，主要有线圈匝数、电流大小、有无铁心存在。那么如何设计实验验证它们是否对电磁铁磁性强弱有影响呢？
【思考】存在三个变量影响电磁铁的磁性强 ( http: / / www.21cnjy.com )弱，其中铁芯已经验证了其可以增强电磁铁的磁性，如何对剩下的两个变量一一验证，需要用到什么样的科学思想？
我们要验证两个变量，这个时候要利用 ( http: / / www.21cnjy.com )控制变量的原理，控制其他两个变量不发生变化，单独研究其中一种变量。这请同学们根据控制变量法的思想，分别画出相应电路图，设计实验加以验证。21世纪教育网版权所有
大家来看活动2，16-26a所示 ( http: / / www.21cnjy.com )为验证电流对电磁铁磁性的强弱电路图，这时候线圈匝数为固定。16-26b所示为验证线圈匝数随电磁铁磁性强弱的因素，这时候在电路中串联两个具有不同匝数的线圈，它们具有相同的电流。为了避免短路，在电路中引入滑动变阻器。这样就达到了控制变量的研究目的。www.21-cn-jy.com
【实验】大家根据电路图连接电路进行实验，并填写图16-26下边的表格。
教师指导学生完成上述实验。
【教师指出】可以发现，当相同匝数时，线圈的电 ( http: / / www.21cnjy.com )流越大电磁铁吸引大头针数目越多，磁性越强；而当电流一定时，线圈的匝数越多，电磁铁吸引大头针数目越多，磁性越强。这也说明流经线圈的电流越大、线圈匝数越多、增加铁芯，电磁铁的磁性越强。
3.电磁铁的应用
【思考】电磁铁有什么应用呢？？
利用电磁铁原理制备的有磁悬浮列车、电磁阀门车、电磁起重机、电铃、电话、磁带等，大家能否解释它们利用电磁铁的工作原理？21cnjy.com
磁浮列车不同于一般轮轨粘着 ( http: / / www.21cnjy.com )式铁路，它没有车轮，是借助无接触的磁浮技术而使车体悬浮在国道的导轨面上运行的铁路。磁浮列车被喻为21世纪生态纯净的交通运输工具，它利用电磁感应的作用，沿导轨漂浮于空气中，与其轨道没有直接的接触，没有旋转部件，靠磁力推进，时速可达300公里以上。因此磁浮列车具有高速、安全、舒适和低噪声等优点，而受到各国的重视。2·1·c·n·j·y
同学们根据课本图16-27解释电铃的工作原理。
【归纳总结】流经线圈的电流越大、线圈匝数越多、增加铁芯，电磁铁的磁性越强。
三、课堂练习：
1．小明同学在一个空心纸管上绕了一些漆包线，为了使导线通电后产生的磁场明显增强，可以采用的办法是（ B ）21·世纪*教育网
A．拆去若干圈导线，使所绕导线的电阻减小一些
B．在空心纸管内部放人一个尽量粗一些的铁芯
C．再多绕若干圈导线，并在空心纸管内部放入一个铜芯
D．在空心纸管内部放人任意材料的金属都可以
2．关于电磁铁的特点，下列说法错误的是（ D ）
A．电磁铁通电时有磁性．断电时无磁性
B．通人电磁铁的电流越大，它的磁性越强
C．在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，磁性越强
D．当通入电磁铁的电流方向改变后，电磁铁就会失去磁性
3．如图所示，先闭合开关S2，再闭合开关S1，则电磁铁的磁性将（ C ）
A．不变 B．减弱 C．增强 D．无法判断
课堂小结：
【师生交流】通过这节课，谈一下我们学习了哪些内容？
【总结】
16.3 探究电磁铁的磁性
1．什么是电磁铁
电磁铁由铁芯、线圈和衔铁组成，铁芯的加入增加了电磁铁的磁性。
2．电磁铁磁性的强弱和哪些因素有关
当相同匝数时，线圈的电流 ( http: / / www.21cnjy.com )越大电磁铁吸引大头针数目越多，磁性越强；而当电流一定时，线圈的匝数越多，电磁铁吸引大头针数目越多，磁性越强。这也说明流经线圈的电流越大、线圈匝数越多、增加铁芯，电磁铁的磁性越强。 【来源：21·世纪·教育·网】
3．电磁铁的应用
利用电磁铁原理制备的有磁悬浮列车、电磁阀门车、电磁起重机、电铃、电话、磁带等。
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第十六章 课题3《探究电磁铁的磁性》一课一练
一、选择——基础知识运用
1、电磁铁通常弯成U形，这样做的目的是（ ）
A．使用方便 B．形状美观 C．加强磁性 D．便于操作
2、使用电磁铁的优点是（ ）
A．它可永保磁性
B．它不需消耗电能
C．它的磁极磁性可确定
D．它磁性有无、强弱、磁极可以控制
3、如图，把一根包有绝缘层的导线绕在铁钉上，把导线两端的绝缘层刮去，接上干电池后，铁钉（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．有磁性 B．会熔化 C．有电流流过 D．两端对小磁针北极都有吸引力
4、下列关于电磁铁的说法中，正确的是（ ）
A．电磁铁是永久磁铁
B．电磁铁是应用电磁感应原理制成的
C．电磁铁的磁性强弱只与线圈匝数有关
D．电磁铁的铁芯是用软磁性材料制成的
5、小明同学在一个空心纸管上绕了一些漆包线，为了使导线通电后产生的磁场明显增强，可以采用的办法是（ ）21cnjy.com
A．拆去若干圈导线，使所绕导线的电阻减小一些
B．在空心纸管内部放人一个尽量粗一些的铁芯
C．再多绕若干圈导线，并在空心纸管内部放入一个铜芯
D．在空心纸管内部放人任意材料的金属都可以
6、关于电磁铁的特点，下列说法错误的是（ ）
A．电磁铁通电时有磁性．断电时无磁性
B．通人电磁铁的电流越大，它的磁性越强
C．在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，磁性越强
D．当通入电磁铁的电流方向改变后，电磁铁就会失去磁性
7、如图所示，先闭合开关S2，再闭合开关S1，则电磁铁的磁性将（ ）
( http: / / www.21cnjy.com / )
A．不变 B．减弱 C．增强 D．无法判断
二、解答——知识提高运用
8、小芳用相同规格的漆包线分别绕在两根相同 ( http: / / www.21cnjy.com )的大铁钉上，分别制作成一个50匝和一个80匝的电磁铁，先后把它们接在同一个电压恒定的电源两端，通电后发现50匝的电磁铁吸引的大头针比80匝的还多．请你合理的解释这种现象．21·cn·jy·com
9、根据小磁针的指向判断出螺线管的磁极，并在方框内画出可改变螺线管磁性强弱的电路图：
( http: / / www.21cnjy.com / )
10、如图，闭合开关，电磁铁 ( http: / / www.21cnjy.com )产生磁性，吸引B，带动小球敲击C发声，但同时 和 分离，电路断开，电磁铁失去磁性，B复位又将电路接通．如此反复，电铃持续发声．
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《探究电磁铁的磁性》参考答案
一、选择——基础知识运用
1、【答案】C
【解析】电磁铁通常弯成U形，这样做的目的是为了使磁感线密集，磁性增强；故选C．
2、【答案】D
【解析】AC、它的磁性可有可无，磁性的 ( http: / / www.21cnjy.com )强弱和磁极方向可以改变，故CA错误；B、电磁铁只有给它通电它才有磁性，需要消耗电能，故B错误；D、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、线圈匝数来控制；磁极方向可以通过改变电流方向来控制，故D正确；故选D．21世纪教育网版权所有
3、【答案】A
【解析】A、当接上干电池后，导线中就有 ( http: / / www.21cnjy.com )了电流，电流周围会产生磁场，铁钉在电流磁场的作用下就会被磁化，因而具有了磁性，故选项A正确；B、电流通过导线时，产生的热量是非常小的，而铁钉的熔点又非常的高，所以铁钉不会被熔化，故选项B错误；C、因为导线的外面有绝缘层，所以铁钉中没有电流通过，故选项C错误；D、铁钉被磁化后，两端分别是两个磁极，根据右手螺旋定则可以判定，铁钉的右端是N极，左端是S极．则铁钉的右端对小磁针的北极有排斥力，故选项D错误．故选 A．www.21-cn-jy.com
4、【答案】D
【解析】A、电磁铁不是永久磁铁，它的磁性 ( http: / / www.21cnjy.com )的有无跟电流的通断有关，不符合题意；B、电磁铁是利用电流的磁效应制成的，不符合题意；C、电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，不符合题意；D、因为软磁性材料的磁性不能保留下来，所以铁芯需用软磁性材料制成，符合题意；故选D．21教育网
5、【答案】B
【解析】A、电磁铁所绕导线电阻对电磁铁磁性没 ( http: / / www.21cnjy.com )有影响，所以拆去若干圈导线，使所绕导线的电阻减小一些不会影响电磁铁磁性的变化．不符合题意．B、在空心纸管内部放人一个尽量粗一些的铁芯，此时铁芯被磁化，螺线管的磁场和铁芯的磁场共同作用，使电磁铁磁性大大增强．符合题意．C、再多绕若干圈导线可以增强磁场，但是增强的不是太大，在空心纸管内部放入一个铜芯，铜不是磁性材料，铜芯不能被磁化，铜芯周围不会产生磁场．不符合题意．D、只有磁性材料放在螺线管的中间，磁性材料才能被磁化，电磁铁的磁场才能大大增强．不符合题意．故选B．2·1·c·n·j·y
6、【答案】D
【解析】A、电磁铁通电时有磁性，断电 ( http: / / www.21cnjy.com )时无磁性．说法正确，不符合题意．B、在线圈和铁芯一定时，电流越大，电磁铁磁性越强．说法正确，不符合题意．C、在电流一定时，外形相同的螺线管即铁芯相同，线圈匝数越多，磁性越强．说法正确，不符合题意．D、当通入电磁铁的电流方向改变后，电磁铁的磁极改变，电磁铁有磁性．说法错误，符合题意．故选D．21·世纪*教育网
7、【答案】C
【解析】先闭合开关S2，再闭合开关S1 ( http: / / www.21cnjy.com )，两电阻并联，则总电阻减小；由欧姆定律可知电路中电流增大，则螺线管中电流变大，螺线管的磁性变强．故选C．【来源：21·世纪·教育·网】
二、解答——知识提高运用
8、【答案】两个电磁铁分别接在同一个电压 ( http: / / www.21cnjy.com )恒定的电源上，电压相等相等，50匝电磁铁，吸引的大头针多，说明磁性强；其原因是在电压相等、铁芯相等时，其电阻小、电流大，使得其磁性强．
9、【答案】分析题意可知，必须连入 ( http: / / www.21cnjy.com )开关、电源和滑动变阻器，根据磁极间的相互作用可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极，再根据安培定则可知，电流从螺线管的上方流入，据此可确定电源的正负极，如图所示：www-2-1-cnjy-com
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10、【答案】闭合开关，电磁铁有电流 ( http: / / www.21cnjy.com )通过，电磁铁具有了磁性，衔铁B被吸引过来，使鼓槌打击铃碗发出声音，同时衔铁与螺钉分离，电路断开，电磁铁失去了磁性，鼓槌又被弹簧片弹回，B与螺钉A再次接触，电路闭合，不断重复，电铃便发出连续击打声了．故答案为：磁性；衔铁与螺钉．
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沪粤版 九年级下册
第十六章 电磁铁与自动控制
课题3 探究电磁铁的磁性
导入新课
磁体可以吸引磁铁，其在生活中具有很大应用。
思考：电磁铁的特点是什么呢？
磁铁与电磁铁
电磁铁的特点在于可以控制磁性的强弱和有无。
所以电磁铁在社会生活中具有很大应用，比如磁悬浮列车和电磁起电机。
新课学习
什么是电磁铁
想一想：电磁铁的工作原理是什么？
通过电流时，产生磁场
（电流的磁效应）
电流控制磁性——电磁铁
思考：通电螺线管与条形磁铁类似，电磁铁是否就是通电螺线管？
活动1：认识电磁铁
电磁铁结构
电磁铁由铁芯
和线圈构成。
思考：线圈就是通电螺线管，加入铁芯的目的是什么？
加入铁芯可能是为了增强电磁铁的磁性。
带有铁芯的螺线管叫做电磁铁。
【活动1】思考下列问题：
（1）怎样制备电磁铁呢？
（2）铁芯的目的是为了增加电磁铁的磁性吗？
（3）用木筷代替铁芯行不行？
探究思路：
（1）怎样制备电磁铁呢？
将漆包线绕着塑料管缠绕，然后插入铁钉，接通电路。观察开关闭合前后，铁钉吸引大头针的数量。
结论：当有电流流过时，电磁铁具有磁性。
制作电磁铁视频
（2）铁芯的目的是为了增加电磁铁的磁性吗？
实验：抽出铁钉，观察线圈吸引大头针的数量是否变化。
结论：当电流通过螺线管时，螺线管中的铁芯被电流的磁场磁化成磁铁，使螺线管的磁性增强，当断开电路时，磁性消失。
现象：抽出铁钉后，线圈吸引大头针的数目减少。
（3）用木筷代替铁芯行不行？
实验：抽出铁钉，插入木筷，观察线圈吸引大头针的数量是否变化。
结论：当电流通过螺线管时，螺线管中的木筷不能被磁化成磁铁，所以磁性小于插入铁芯的通电螺线管。
现象：插入木筷后，线圈吸引大头针的数目减少。
结论：
当电流通过螺线管时，螺线管中的铁芯被电流的磁场磁化成磁铁，使螺线管的磁性增强，当断开电路时，磁性消失。这就是电磁铁工作的原理。
电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关？
猜想与假设：
与线圈匝数有关
与电流大小有关
与有无铁芯有关
“控制变量法”
思考：我们验证了电磁铁的磁性和有无铁芯有关，剩下两个变量需要验证，如何验证呢？需要用到什么科学思想？
要点：当有多个变量时，每次留下一个变量而保持其它变量恒定，然后逐个推测。
思考：如何用控制变量法研究电流和匝数两个变量对电磁铁磁性的影响？
试验一：电磁铁磁性强弱与电流大小的关系。
S
a
S
a
结论：相同线圈匝数，电流越大，电磁铁的磁性越强。
试验二：电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系
结论：相同电流下，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
相同电流下，验证线圈匝数的影响。
S
a
b
【结论】通过电磁铁的电流越大，线圈的匝数越多，它的磁性就越大。电磁铁有铁芯时，磁性较强。因此电磁铁的磁性能够做的很强。
【思考】电磁铁在社会生活上有何应用呢？
电磁铁的应用
注意：务必掌握电磁铁的应用及其工作原理。
磁悬浮列车、电磁阀、电磁起电机、电铃、电话、磁带等都应用了电磁铁的原理。
（a）利用电磁铁发明的电报、电话，开创了现代通信技术。
（b）磁悬浮列车的轨道上安装着大量电磁铁，使列车悬浮“飞行”
（c）电磁铁使核磁共振成像系统中最大且最重要的部件
（d）在北京正负电子对撞机中，使用了大量的电磁铁
思考：看图阐述电铃的工作原理？
电铃的工作原理示意图
在通电时，电磁铁吸引弹簧片，铃声响，此时弹簧片远离铁钉，电路断开；断开后，弹簧片重新接触铁钉，这样循环往复，电铃声就不断。
它利用电流的磁效应，使导轨通过两个电磁铁的斥力漂浮于空气中，与其轨道没有直接的接触，没有旋转部件，靠磁力推进，时速可达300公里以上。
思考：阐述磁悬浮列车的工作原理？
1.电磁铁通常弯成U形，这样做的目的是（ ）
课堂练习
C
A．使用方便 B．形状美观 C．加强磁性 D．便于操作
A．它可永保磁性
B．它不需消耗电能
C．它的磁极磁性可确定
D．它磁性有无、强弱、磁极可以控制
课堂练习
D
2. 使用电磁铁的优点是（ ）
D
课堂练习
A．电磁铁是永久磁铁
B．电磁铁是应用电磁感应原理制成的
C．电磁铁的磁性强弱只与线圈匝数有关
D．电磁铁的铁芯是用软磁性材料制成的
3.下列关于电磁铁的说法中，正确的是（ ）
课堂小结
我们都学了什么？
课堂小结
16.3 探究电磁铁的磁性
1．什么是电磁铁
电磁铁由铁芯、线圈和衔铁组成，铁芯的加入增加了电磁铁的磁性。
2．电磁铁磁性的强弱和哪些因素有关
当相同匝数时，线圈的电流越大电磁铁吸引大头针数目越多，磁性越强；而当电流一定时，线圈的匝数越多，电磁铁吸引大头针数目越多，磁性越强。这也说明流经线圈的电流越大、线圈匝数越多、增加铁芯，电磁铁的磁性越强。
3．电磁铁的应用
利用电磁铁原理制备的有磁悬浮列车、电磁阀门车、电磁起重机、电铃、电话、磁带等。
