第四章 第3节 研究影响电磁铁磁性强弱的因素[下学期]

第四章 第3节 研究影响电磁铁磁性强弱的因素
一、教学目标
1.学生体验科学探究的过程、方法，初步懂得影响电磁铁磁性强
弱的主要因素。
2.从实验结果定性得出影响电磁铁磁性强弱的因素.
3．进一步练习使用控制变量法进行实验研究
二.教学重点
1.电磁铁的组成
2.电磁铁的磁性与哪些因素有关
3.电磁铁磁性强弱与影响因素的探究
三.教学难点
电磁铁磁性强弱与影响因素的探究
四. 教学过程
引入
(一) 有关电磁铁，学生的直接生活经验积累不多，而对于电磁铁磁性强弱的变化则知道更少，这为探究任务的驱动带来一定的困难。而新型交通工具磁悬浮列车正向我们的生活走近，利用学生对新鲜事物的好奇心，通过磁悬浮列车创设情景，展开探究。
前面的学习中学生已经知道了磁体的性质和相互作用规律、电磁铁的构
造和简单性质等，为本节课的猜想和方案设计作好了知识上的准备。
实验探究。
1．媒体形式：实验、投影展示。 ，
2．可能需要的教学调整：学生在分组设计方案时，如果感到提供的电磁铁不理想，可鼓励学生自己制作电磁铁；由于分组探究活动的时间各组不等，可鼓励完成快的小组进行另一个因素的探究；分组探究活动如果进行不够顺利，则可能导致课堂时间不够，可把迁移应用中电话的工作原理放到课外，教师事先准备网络资料——电磁铁网站，把电话的工作原理等相关资料放在其中，同时也鼓励学生扩充资料，并把课外探究结果也放入网站。
1．信息交流：学生交流互联网上有关磁悬浮列车的资料，如《磁悬浮列
车综述》等。
2．实验演示：磁悬浮列车“悬浮”原理模拟演示：
(二)提出问题
问：实际应用时，还会有具体的问题。如现在排斥浮起的是小磁体，要浮起大列车怎么办呢 而且大列车上乘客数量有多有少，又怎么办
分析讨论：让学生自己得出通过增强磁性和控制磁性强弱而达到。
问：为实现这个目标，我们还需要研究什么问题呢
(分析、交流、讨论，从学生想到的众多问题中，启发、引导、提炼出一个今天研究的中心问题)
问题：研究影响电磁铁磁性强弱的因素。
(三)活动探究
1．一起探究：
(1)作出假设：猜想电磁铁的磁性强弱可能和什么因素有关 可能会有什么关系
学生通过相互讨论、交流，得出影响的因素可能有：
①电流的大小：假设通过电磁铁的电流由0．5安增加到l安，电磁铁的磁性会怎样 是否可以这样推测：导线中的1安电流是两股0．5安电流汇合而成的，每股电流都产生一个磁场，两个相同磁场合在一起，电磁铁的磁性增强了。
推测：通过的电流越大，电磁铁的磁性将越强。
②电磁铁的线圈匝数：如果电磁铁的电流不变，线圈由50匝增加到100匝，它的磁性又会怎样 是否可以这样推测：100匝线圈是由两组50匝线圈组合而成的，每组线圈都产生一个磁场，两个相同磁场合在一起，电磁铁的磁性增强了。
推测：电磁铁的线圈砸数越多，电磁铁的磁性将越强。
③线圈的横截面积大小：线圈的横截面积增大，相当于多个电磁铁并列排放，电磁铁的磁性将增强。
④线圈匝数分布的疏密：线圈匝数分布密，磁l生集中，电磁铁的磁性将增强。
⑤是否带铁芯：铁芯磁化后的磁场与螺线管的磁场重叠，电磁铁的磁性将增强。
⑥铁芯的大小、形状、材料：大铁芯可以看作是多个小铁芯组合而成的，每个磁化后的小铁芯都产生一个磁场，多个磁场合在一起，电磁铁的磁性增强了。
这些问题都值得我们研究，今天先研究①、②、③、⑤。
(2)设计方案：
问：有什么方法可以检验假设呢
要点：实验法。
问：根据物理学研究方法，磁性强弱可能与多个量都有关时，应怎样去研究
要点：控制变量法。
课题：研究电磁铁的磁性强弱和电流的大小的关系
研究方法：让其他因素都不变，改变线圈中的电流大小，研究当电流逐渐变大时，电磁铁的磁性如何变化。
通过怎样的实验来检验以上猜想呢 这个实验需要解决三个问题，同学们讨论了解决这三个问题的各种可能方法：
①用什么方法可以判断电磁铁磁性的强弱
学生A：看它能吸起多少根大头针或小铁钉。
学生B：看它能吸起多少铁屑(用天平称)。
学生C：看它对某一铁块的吸引力(铁块挂在弹簧测力计下，观察弹簧测力计的读数变化)有多大。
学生D：看它对某一铁块吸引后橡皮筋的长度变化(铁块挂在橡皮筋下)。
②怎样改变通过电磁铁线圈的电流
学生E：用滑动变阻器改变线圈中的电流。
学生F：用增减电池来改变线圈中的电流。
③用什么方法可以判断通过电磁铁线圈的电流大小变化
学生G：用电流表测量电流的大小。
学生H：用串联小灯泡的亮度来比较电流的大小。
优选方案：用学生C、E、G提出的方法来组成探究实验的方案。
(3)进行实验与收集证据：按照优选的方案，学生分小组进行实验操作：
把开关、滑动变阻器、电流表、电磁铁串联起来接到电源上，当滑动变阻器取不同值时测量电流和电磁铁对铁块的吸引力，把测量数据设计一张表。
(4)分析与结论：通过电磁铁线圈的电流越强，电磁铁对铁块的引力越大，说明线圈的磁性也越强。
2．分别探究：各小组自由选择其他因素中的一种进行探究，小组内必须先讨论设计好方案，然后分工合作进行实验，共同分析探究结果。教师须提供充分的实验材料，让学生自己设计实验进行探究(包括自制电磁铁的材料)。
交流与合作：各个小组把实验过程和结果写成实验报告，并分别在班上报告本组的实验结果，进行讨论和交流，并对各小组实验方案进行评价。
(四)实验结论
各个小组通过实验、讨论、交流，可以证实：通过电磁铁线圈的电流越强，电磁铁线圈的匝数越多，线圈的横截面积越大，线圈的磁性越强；插入铁芯，线圈的磁性大大增强。
注明：给学生介绍电路图如下
(五)试题集锦
1．电磁铁的极性是可以改变的，要使电磁铁的两个磁极对调，可采取的方法是( )
A．减小电流 B．增加螺线管的匝数
C．改变电流方向 D．将铁芯从螺线管中拔出
2．通电螺线管的磁性是可以改变的。为了增强通电螺线管的磁性，采取下列哪一种方
法是无效的( )。
A．增大两端的电压 B．增加线圈的匝数
C．改变电流方向 D．插入铁棒
3．在“研究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，有一个步骤是：改变电磁铁的接线，使通电线圈的匝数增多，同时调整变阻器的滑片，使电流保持不变，观察电磁铁吸引大头针的数目有什么变化。这一步骤的实验目的是研究电磁铁的磁性( )。
A．跟电流通断的关系 B．跟电流大小的关系
C．跟电流方向的关系 D．跟线圈匝数的关系
4．给你一个带铁芯的螺线管、蓄电池、开关、滑动变阻器，如下图
(1)用笔画线代替导线，把它们连接起来(连线不要交叉)，要求：
①组成一个可以改变电磁铁磁性强弱的电路；
②当滑动变阻器的滑片向左滑动时，电磁铁的磁性增强
(2)标出通电电磁铁的N和S极。

五、课外巩固：
1、 作业本作业。
2、 复习本次课内容。
3、 预习下次课内容。