物理：第十四章电磁铁与自动控制复习教学设计(沪粤版九年级上)

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第十四章 电磁铁与自动控制复习课教学设计
课标要求
1．通过磁铁等磁性物质，感知物质的磁性和磁化现象，了解磁性材料在生活中的用途。
2．认识磁场，知道用磁感线来描述磁场。
3．通过实验，探究通电螺线管外部磁场的方向。
知识结构
热点精讲
一、磁场和磁感线
主要考查对磁场和磁感线的认识和有关方法，如知道磁场是客观存在的一种特殊物质，磁感线是一种理想化模型，利用转换法研究磁场等。
例1 （2006年重庆市）物理研究中常常用到“控制变量法”、“等效替代法”、“理想化模型”、“类比法”等科学方法。在下列研究实例中，运用了“控制变量法”的是( )
A.研究电流时，从分析水流的形成来分析电流的形成
B.研究磁场时，用磁感线描述空间磁场的分布情况
C.研究滑动摩擦力与压力大小关系时，保持接触面的粗糙程度不变
D.研究杠杆的平衡条件时，将撬棒抽象为绕某一固定点转动的硬棒
评析 新课程在重视知识和技能的同时，还强调过程和方法。下面是初中物理常用的一些科学方法。
⑴控制变量法：所研究的问题如果涉及到多个因素，我们在研究其中两个因素间的关系时，一定要保持其他因素不变。如以下探究均用到了控制变量法：探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数、电流的关系，探究滑动摩擦力与压力、接触面的粗糙程度的关系，探究电流与电压、电阻的关系等。
⑵理想化模型：磁感线、光线、杠杆等物理名词，并非指某个具体的实物，而是人们根据大量实物提炼抽象出的一种理想化模型。建立理想化模型，有助于我们忽略事物的次要因素，抓住事物的共性和基本特征来研究问题。
⑶类比法：不同事物之间往往有许多相似之处，例如电压和水压、电流和水流等，可以将抽象难懂的事物类比具体形象的事物，以帮助我们理解。
⑷转换法：我们看不见磁场，可利用小磁针受力转动、细铁屑分布，间接研究磁场。我们看不见电流，但可以根据电流产生的效应推知电路中是否有电流。分子的热运动我们是看不见的，但通过扩散现象，我们可以间接认识分子的运动。
转换法与类比法的区别是：转换法两事物之间有内在联系、直接关系；而类比法的两事物之间一般没有内在联系，只是形式上类似。
⑸等效法：引入合力（包括浮力产生的原因）用到了“等效法”。如果一个力产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。把几个力等效合成为一个力，可以使问题简单化。
⑹比值定义法：利用两个物理量的比值可以定义一个新的物理量，如路程与时间的比值，即物体在单位时间内通过的路程，叫做速度。利用比值法定义的物理量还有：密度、压强、功率、比热容、热值等。
二、右手螺旋法则
右手螺旋法则：用右手握住螺线管，让四指弯曲跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的一端就是通电螺线管的N极。
多为作图题，考查右手螺旋法则的应用，如已知电流方向判断螺线管的N、S极，已知螺线管的N、S极判断电流方向，根据要求画螺线管的绕线等。
例2 （2006年四川省南充市）在图14—1中，电路图未画完整，请根据所画出的磁感线，在通电螺线管上方B处填入电池的符号，并标出通电螺线管A端的极性(选填“N”或“S”)。
解 图14—1中已给出磁感线的方向，这是解答本题的突破口。在磁体外部，磁感线是由N极到S极，由图可知，通电螺线管A端应为S极，右端为N极，根据右手螺旋法则，可以判断出电流的方向，进而确定电源的左端为正极。
答案：如图14—2所示。
评析 解答这一类的问题，必须复习掌握好以下知识点：右手螺旋法则；通电螺线管和磁铁外部的磁感线，都是从N极出来，回到S极；小磁针N极受力的方向，与该点磁场、磁感线的方向相同；在电源外部，电流从正极流出，流回电源负极。
三、探究电磁铁磁性强弱的实验
通过实验，探究电磁铁磁性的强弱跟电流、线圈匝数是否有关。
重点考查实验的设计（如电磁铁的制作、电路的连接、电流强弱和匝数的调控、磁性强弱的显示等），运用控制变量法进行实验，分析实验数据和现象得出结论。
例3 （2006年江苏省盐城市）小张同学在做“制作、研究电磁铁”的实验中，猜想电磁铁的磁性强弱应该与电流大小有关，还与线圈的匝数有关。为此他用铁钉和漆包线绕制成匝数不同的甲、乙两个电磁铁，并找来了相关的实验器材，如图14—3所示。请你将图中器材连成一个电路，使该电路既能用来做探究磁性强弱与匝数多少有关，又能用来探究与电流大小有关的实验。
⑴研究磁性强弱跟线圈的匝数关系时，闭合开关S后，通过观察比较 得出结论；
⑵在⑴的基础上，再研究磁性强弱跟线圈中的电流关系时，只需移动变阻器滑片的位置，通过观察比较 得出结论；
⑶实验中小张采用的研究方法是 。
解 若用装置完成探究磁性强弱与匝数多少有关的实验，需要保证通过两个线圈的电流相等，只改变线圈匝数，观察知甲、乙线圈的匝数不等，把甲乙串联起来即可满足要求；若用来探究磁性强弱与电流大小有关，可单独取甲（或乙）电磁铁为研究对象，移动滑动变阻器滑片的位置，就能在甲（或乙）在线圈匝数不变的前提下，改变电流，观察比较，得出结论。
答案：电路图如图14—4所示。
⑴甲、乙电磁铁吸引小铁钉的数目 ⑵移动滑片前、后甲（或乙）电磁铁吸引小铁钉的数目 ⑶控制变量法（或转换法）
评析 本题考查探究过程和方法，其中科学方法是探究过程的灵魂和主线：⑴控制变量法，如研究电磁铁磁性强弱跟线圈匝数的关系时，必须保持电流相等，所以将两线圈串联接入电路；⑵转换法，电磁铁磁性的强弱是看不见的，可通过吸引小铁钉的数目间接显示出来。
中考题精练
1.科学家在物理学领域里的每次重大发现，都有力地推动了人类文明的进程，最早利用磁场获得电流促使人类进入电气化时代的科学家是( )
A、贝尔 B、奥斯特 C、沈括 D、法拉第
2.如图所示，电磁铁左侧的C 为条形磁铁，右侧的D 为软铁棒，A 、B 是电源的两极。下列判断中正确的是 ( )
A ．若A 为电源正极，则C 、D 都被吸引
B ．若B 为电源正极，则C 被吸引，D 被排斥
C ．若B 为电源正极，则C 、D 都被排斥
D ．若A 为电源正极，则C 被排斥，D 被吸引
3.如图8所示，当开关闭合时，位于电磁铁右端的小磁针的北极向右偏转。那么 ( )
A．电源的a端为正极；滑片向右移动时，电磁铁的磁性增强
B．电源的a端为正极；滑片向右移动时，电磁铁的磁性减弱
C．电源的b端为正极；滑片向右移动时，电磁铁的磁性增强
D．电源的b端为正极；滑片向右移动时，电磁铁的磁性减弱
4.根据磁感线的方向和小磁针的指向判断，下列四幅图中错误的是 ( )
5. (多选)关于磁感线，下列说法正确的是（ ）
A. 磁感线上任何一点的切线方向，就是该点的磁场方向
B. 磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出来，回到S极
C. 磁场中的磁感线是确实存在的
D. 磁感线是由铁屑构成的
6．如图3所示，是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位达到金属块A时，出现的情况是（ ）
A．红灯亮 B．绿灯亮
C．红、绿灯同时亮 D．红、绿灯都不亮
7．两个外形完全相同的条形铁条a、b。如图甲，用手拿住b，a掉不下来；如图乙，用手拿住a，b会掉下来，这个现象说明 ( )
A．a、b均是磁铁 B．b是磁铁，a不是 C．a是破铁，b不是D．a、b均不是磁铁
8.在图 9 中，标出通电螺线管和小磁针的 N、S 极及磁感线的方向。
9.如图12，为使螺线管上方的小磁针在图示位置处于静止，请根据所标电流（I）的方向，画出螺线管的绕法，并在螺线管外部的磁感线上画箭头表示它的方向。
10．（2分）螺线管通电后，小磁针静止时指向如图所示，请在图中标出通电螺线管的N、S极，并标出电源的正、负极。
11.（3）继电器是利用低电压、弱电流的通断来间接控制高电压、强电流电路的装置。请在图6所示电磁继电器示意图中接低压电源的位置画上电池符号。
12.用如图所示装置进行实验探究，回形针与细线相连，并在空间某点处于静止状态，细线被拉紧，此时回形针受_______个力的作用．当将铁片插入磁铁与回形针之间，回形针将_______（自由下落／保持静止）
13.鸽子是人们喜爱的一种鸟类，它们具有卓越的飞行本领。鸽子靠什么来导航呢？有人做了一个实验：他在鸽子的颈部系了一块小磁铁后再将鸽子放飞，发现鸽子迷失了方向。请你根据以上现象回答：
（1）这个人设计本实验的目的是为了验证一个什么样的猜想？_______ _ ___ ；
（2）他在做本实验时，在不同时间、不同地点放飞了不同品种的几十只鸽子，这是
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永磁体的磁场
磁体
磁极
磁极间相互作用规律
磁化
磁感线
地磁场
电磁铁的磁场
奥斯特实验
磁场分布
右手螺旋法则
影响电磁铁磁性强弱的因素
电磁继电器
通电螺线管
磁场
图14—1
图14—2
图14—3
图14—4
电源
a
b
P
图8
A B C D
A
B
C
D
E
图6
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