电磁铁
本课按照作出假设、设计实验、检验假设的科学研究流程,通过科学实验,学习科学知识。在教师的指导下,学生自主实验,提高学科学的兴趣。
在上一课了解了电和磁的关系基础上制作电磁铁,了解研究电磁铁的相关知识。本课活动的前提制作电磁铁,要认识电磁铁由线圈和铁芯两部分组成,这也是为下一课教学作下铺垫。在测试过程中,学生会在交流中发现各组制作的电磁铁吸起的大头针数量并不相同,从而会对磁性为何有强弱产生疑问,这是下一节课要开展研究的内容,这节课不再展开。本课的重点活动是研究电磁铁的南北极。
教学目标:
1.学生掌握:电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的基本性质。
2.学生知道:改变通过电磁铁中的电流方向(改变电池的正负极接法和改变线圈绕线的方向)会改变电磁铁的南北极。
3.学生能够制作螺丝杆电磁铁。
4.培养学生认真细致、合作进行探究的品质。
教学重点:
电磁铁的基本性质;
电磁铁的南北极与什么因素有关。
教学难点:
电磁铁的南北极与什么因素有关。
教学准备:
为小组准备:电池2节、2米长的漆包线3根、10厘米的大螺丝杆3个、小块砂纸、小号的大头针1盒、指南针。
教学过程:
(一)导入
通过上节课的研究,我们知道了“电流能够产生磁性”。提出假设:把通电的线圈绕在螺丝杆上,你认为会发生什么现象呢?
请学生大胆猜测,引出本课课题:
(板书课题:电磁铁)
(二)制作螺丝杆电磁铁
选用的螺丝杆先做退火处理,用火烧红后自然冷却,这样的铁芯能在断电后磁性即刻消失,从而避免剩磁对活动的干扰。此活动不难,重点要说明线圈的缠绕应有序一圈挨着一圈,要认识电磁铁由线圈和铁芯两部分组成。
学生阅读课本第50页在螺丝杆上绕线圈部分,学生讨论实验过程中需要注意事项,教师利用幻灯片提示学生制作过程中注意事项:
A.把导线沿同一个方向绕在螺丝杆上;
B.线圈圈数越多越好,导线的两头留出10—15厘米做引出线;
C.导线两头用套穿的方法固定,以免线圈松开;
D.注意用砂纸把线头磨光。
2. 学生动手制作电磁铁
布置学生小组实验活动,教师巡视指导。
(教师在巡视时关注学生制作过程中出现的问题,及时给以解答)
实验过程中可能出现的问题:
①不会压住线头线尾;
②线圈缠绕松;
③导线留的少。
教师解决办法:
①导线缠绕在大拇指2圈,然后撤出大拇指,穿线压住线头线尾;
②线圈缠绕时,右手上带着劲,左手按住;
③导线留出足够的长度。
测试螺丝杆电磁铁
提出问题:电磁铁做好了没有?怎么知道自己制作的电磁铁是否具有磁性?
学生大胆猜测:电磁铁具有磁性。
提示学生:因为用的导线较短,这个电磁铁是很耗电的,不要把它长时间接在电池上。
学生动手操作,重复做三次,看看是不是都是同样的现象。教师巡视及时提醒学生注意对实验过程和现象的描述,指导正确的实验方法。
测试制作的电磁铁,学生发现通电时电磁铁有磁性能吸起大头针,断电后磁性消失的有趣现象。联系上一节课“电流通过导线产生磁性对指南针的影响”学生很容易明白其中的道理。这个活动中铁芯是关键,如果有剩磁,可以向学生解释电磁铁的铁芯都是软铁,断电后磁性完全消失。螺丝杆不是很软的铁,可以通过敲击螺丝杆使其磁性消失,以继续下一次实验操作。
(三)螺丝杆电磁铁的南北极
学生制作的电磁铁能像磁铁一样有磁性能吸起大头针,自然也会想到电磁铁是否也如磁铁一般有南北极,如何证实电磁铁是否有南北极?怎么知道?
这个验证方法可以先让学生思考:有的学生会想到吊起电磁铁,待其静止后观察钉尖钉头的指向来判断它的南北极;也有学生想到将两个电磁铁接近来判断它的南北极。表面上这些都有道理,但深入分析后这些方法都不切实际无法实施。
引导学生借助指南针来判断电磁铁的南北极。首先应确认指南针的红、白两端磁针的指向,然后用通电后的电磁铁去接近指南针,观察指南针的偏转现象,螺丝杆的一端与小磁针的南极相吸,而与小磁针的北极相斥,或者方向相反,说明电磁铁也有南北极。运用的道理是异极相吸,同级相斥。这样做的同时,也就测试出了钉尖、钉头各是什么极了。
当各组都测试完后,提问:你们的钉尖是南极还是北极?为什么各组会不同呢?在分析过程中会发现两种截然不同的结果,有的组钉尖是南极,有的组钉尖是北极。
引导分析可能是哪些因素导致了这样的结果,再依据分析去做实验来验证假设。这样学生接下去的活动带着目的性,使活动更有指向性效果也更明显。通过对比实验,学生比较容易能发现电池的正负极接法会影响到电磁铁的南北极。
线圈的缠绕方向不一定能想到,指导学生以不同的方向缠绕线圈,提示学生注意拿钉子的方向不变,拿钉子的左右手不变,只是缠绕的方向相反。其实归根到底就是电流流动的方向产生的影响。
启发学生比较磁铁和电磁铁性质有哪些不同的地方,以加深学生对电磁铁的认识(不同的地方:电磁铁通电才有磁性,南北极是可以改变的)。
教学评价:
铁芯的选用是铁钉还是螺丝杆,教学实践中比较,螺丝杆更适合;导线的选用是胶皮线还是漆包线,漆包线效果更好;测试电磁铁的南北极是磁铁还是指南针,指南针更易操作。
教学难点的突破,指导学生采用不同的电池的正负极接法、不同方向的缠绕线圈进行4组对比实验,加深学生对电磁铁南北极影响因素的理解。
板书设计:
电磁铁
电磁铁的组成:线圈和铁芯。
电磁铁的性质:通电后能产生磁性,断电后磁性消失。
电磁铁南北极与电池的正负极接法、线圈的缠绕方向有关。
学生记录单:
电磁铁的磁性记录表
大头针的个数
第一次
第二次
第三次
通电
断电
测试螺丝杆电磁铁的南北极记录表
钉尖引出线连接电池
线圈缠绕方向
钉尖
钉头