第二十章 电与磁
磁这一章与电学有很大的联系,学习本章的内容时既要理清关于磁的基本概念,又要结合电学的知识来学习.通过本章的学习,引导学生认识磁场和磁感线,理解电生磁和磁生电中的能量转换,理解电磁继电器、电动机和发电机的原理.
本章共分5节:
1.第1节“磁现象 磁场”,通过实例让学生知道磁性、磁体、磁感线、磁极的表示方法以及磁极间的相互作用规律;常识性了解地磁南极在地理北极附近,地理的两极和地磁场的两极并不重合.
2.第2节“电生磁”,通过实验引导学生认识电流的磁效应,初步了解电和磁之间有某种联系;通过实验演示探究通电螺线管周围存在着磁场;通电螺线管的磁场与条形磁体相似.
3.第3节“电磁铁 电磁继电器”通过实验让学生了解电磁铁、电磁继电器的特性和工作原理以及影响电磁铁磁性强弱的因素;通过生活实例了解电磁铁、电磁继电器在生活中的广泛应用,初步认识电磁学知识的实际应用.
4.第4节“电动机”,首先通过实验让学生理解磁场对通电导体的作用,以及受力方向与电流方向和磁场方向的关系;结合电动机的基本构造和工作原理,初步认识科学与技术、社会之间的关系.
5.第5节“磁生电”,通过观察和分析实验现象,运用逆向思维的方法,学习电磁感应现象,让学生理解磁生电过程中能量的转化,通过探究产生感应电流的条件,使学生能对导体有无感应电流做出判断,继而能够更深入地探究感应电流方向跟什么因素有关;结合发电机的构造、工作过程,引导学生理解发电机发电过程中各种能量的转化.
【教学目标】
1.在知识与技能方面:①知道磁体周围存在着磁场;②知道磁感线可用来形象地描述磁场,知道磁感线的方向是怎样规定的;③知道地球周围有磁场以及地磁场的南、北极;④认识电流的磁效应,知道通电导体周围存在着磁场;通电螺线管的磁场与条形磁体磁场相似;⑤理解电磁铁的特性和工作原理;了解电磁继电器和扬声器的结构和工作原理;⑥了解磁场对通电导体的作用;知道电动机的基本构造;⑦知道电磁感应现象;知道产生感应电流的条件;知道发电机的原理以及发电过程中各种能量的转化;⑧知道什么是交流电,我国使用的交流电主要参数,能把交流电和直流电区分开来.
2.在过程与方法方面:观察磁极间相互作用规律的实验,探究磁极间相互作用的规律;通过亲历“磁场”概念的建立过程,进一步明确“类比法”、“转换法”、“理想模型法”等科学思维方法;通过观察直导线电流磁场和通电螺线管的磁场实验,进一步发展学生的空间想象力;通过实验方法探究直流电动机的结构和工作原理,经历磁生电现象,感知逆向思维.
3.在情感、态度与价值观方面:通过探究活动体验成功的喜悦,引导学生在头脑中使理论知识和生产实际建立联系,提高学习物理知识的兴趣;在与小组成员一起探索过程中,养成与人共处、协作学习的好习惯;关注日常生活,乐于将所学的物理知识应用到自然现象和日常生活中去,乐于探索自然的奥妙,帮助学生树立探索科学的志向.
【教学重点】
知道磁极间的相互作用;磁场的概念;奥斯特实验;通电螺线管的磁场;安培定则;探究影响电磁铁磁性强弱的因素;电磁铁的优越性与应用实例;了解电磁继电器的结构和工作原理;磁场对电流的作用;电动机的工作原理,换向器的作用;直流电动机的能量转化;电磁感应现象,感应电流方向与导体运动方向和磁场方向有关;通过实验知道发电机的工作原理.
【教学难点】
了解磁化现象;磁场和磁感线;通电螺线管的磁场及其应用;引导学生对影响电磁铁磁性强弱的因素做出科学猜想和探究;电磁继电器的工作原理;电磁继电器控制电路的通断的原理;理解通电线圈在磁场里为什么会转动;电动机能够持续转动的原因;产生感应电流的条件;应用原理分析发电机的工作过程.
【课时建议】
本章共5节,建议11课时.
第1节磁现象 磁场……………………2课时
第1课时磁现象
第2课时磁场
第2节电生磁………………………………1.5课时
第3节电磁铁 电磁继电器………………2.5课时
第1课时电磁铁
第2课时电磁继电器
第4节电动机………………………………2课时
第1课时磁场对通电导体的作用
第2课时电动机
第5节磁生电………………………………2课时
第1课时电磁感应现象
第2课时发电机
本章复习和总结……………………………1课时
1.实验观察法:通过实验更加深入地观察和认识磁性、磁极、磁极间的相互作用以及磁化.
2.实验探究法:通过实验探究,认识影响电磁铁磁性强弱的因素,从而理解电磁铁的特性和工作原理.
3.实验归纳法:通过实验,分析归纳出安培定则,并掌握其应用;通过实验,分析归纳出电动机、发电机的工作原理.
第1节 磁现象 磁场
第1课时 磁现象
课题 磁现象 课型 新授课
教学目标 知识与 技能 1.知道磁性和磁体. 2.知道磁极、磁极的指向性和磁极的表示方法. 3.理解磁极间的相互作用规律. 4.了解磁化现象及其应用.
过程与 方法 1.感知物质的磁性和磁化现象.通过观察实验现象认识磁极,理解磁极间的相互作用规律. 2.观察磁极间相互作用的实验,探究出磁极间相互作用规律. 3.体会运用实验来研究、感知物理问题的方法.
情感、态度与价值观 1.通过了解我国古代对磁现象的研究方面取得的成就,增强学生的爱国热情,进一步增强学习物理的兴趣. 2.通过探究活动体验成功的喜悦,增强对科学探究的兴趣,培养学生的合作与交流精神,感悟物理与生活的和谐关系. 3.关注日常生活,乐于将所学的物理知识应用到自然现象和日常生活中去,乐于探索自然的奥妙.
教学重点 知道磁极间的相互作用. 教具准备 教师演示准备:条形磁体、蹄形磁体、大头针、铁钉. 学生活动准备:条形磁体、蹄形磁体、大头针、小磁针、铁片、钴片、镍片.
教学难点 了解磁化现象. 教学课时 1课时
课前预习 1.磁体:能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性,具有磁性的物体叫做磁体. 2.磁体上磁性最强的部分叫做磁极,磁体都有两个磁极,具 有指向南北方向的性质,分别叫做南(S)极和北(N)极. 3.磁体间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引. 4.一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性,这种现象叫做磁化.
巩固复习 教师引导学生复习上一章内容,并讲解学生所做的对应练习(教师可有针对性地挑选部分难题讲解),加强学生对知识的巩固.
新课导入 师:大家听说过这样的故事吗?秦始皇统一中国以后,建造了规模宏大的阿房宫,为了防范刺客,聪明的工匠们修建了奇特的阿房宫的北门,一旦有人身怀铁器,立刻就会被发现.他们是怎样被发现的? 生:奇特的阿房宫的北门是用磁石做的,它能吸铁. 师:非常不错.从这一章起我们要学习一个与电联系非常紧密的现象,那就是“磁”现象,我们把这一章叫做电与磁.
进行新课
一 磁体和磁性 师:在小学自然课中,我们了解了简单的磁现象,同学们想想,有哪些磁现象? 生1:磁铁能吸引铁. 生2:指南针可以指南北,帮助人们辨别方向. 生3:小磁针指示南北. 生4:两磁铁可以相吸,其中一个换另一头就相斥. 师:同学们回答得很好,这说明大家对磁现象有了简单的了解.磁现象与生产、生活密切相关,具有较高的科学价值,你们很想对它有更多的了解是吧?那么你们都想了解什么呢? 生1:磁铁只能吸引铁吗?磁铁具有哪些性质? 生2:指南针为什么可以指南北? 生3:什么叫磁性?磁铁各部分的磁性一样吗?生4:什么叫磁体?磁体哪部分磁性最强? 生5:何为磁极?磁极间有什么作用? 师:大家提出这么多问题,说明都很注意观察和思考,我很高兴.这些问题可能有的同学通过看书已经知道答案,有些就要通过实验和讨论来得到答案,下面就用我们准备的仪器设计实验,亲手试一试. (学生们相互讨论,动手做实验,教师巡回指导) 师:每组通过实验得出结论后,把结论告诉大家,让我们一起享受成功的快乐. 第一组: 生:我们把铁、钴、镍片、橡皮、塑料尺等器材放在桌上摆好,用条形磁铁和蹄形磁铁分别接近它们,观察到磁铁能吸引铁片,能微弱地吸引钴片和镍片,不吸引橡皮和塑料尺. 板书: 从这个实验得出:磁体能吸引铁、钴、镍等物质,磁体的这种性质叫磁性. 磁体:具有磁性的物质叫做磁体. 【例1】如图甲所示,一根条形磁体左端为N极,右端为S极.如图乙所示的是从N极到S极磁性强弱变化情况,其中正确的是()解析:磁体上磁性最强的部分叫磁极,条形磁体的两个磁极在它的两端,而中间磁性最弱.所以从N极到S极的过程中,磁性会先由强变弱然后再由弱变强.从四个选项的图示来看,选项D的图象能正确地反映从N极到S极磁性强弱变化情况. 答案:D
二 磁极间的相互作用 第二组: 生:我们组是把大头针平铺在一张白纸上,分别将条形磁体和蹄形磁体平放在大头针上,然后用手轻轻将磁体提起,并轻轻抖动,观察到磁铁两端能吸引较多的大头针,而中部没有吸引大头针. 生:这个实验表明,磁体各部分的磁性强弱不同,磁体两端的磁性最强. 板书: 磁极:磁体两端吸引钢铁的能力最强,这两个部位叫做磁极. 第三组: 生1:我们是把条形磁体用线悬挂在铁架台上,或把小磁针支起,让它在水平方向上自由转动,观察它的静止方位. 生2:得出的结论都是一端指南,一端指北. 板书: 悬吊着的磁体,静止时指南的那个磁极叫做南极(south pole),又叫S极.静止时指北的那个磁极叫做北极(north pole),又叫N极. 第四组: 生1: 我们组是把两块条形磁体用线吊起来,用其中一块条形磁体的N极靠近另一块条形磁体的S极,观察现象.再用这块条形磁体的N极靠近另一块条形磁体的N极,观察现象. 生2:从这个实验中,我们得出结论:异名磁极相互吸引,同名磁极相互排斥. 板书: 磁极间的相互作用是:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.
三 磁化 教师一边做演示实验,一边对学生提问: (1)用普通的铁钉靠近大头针,能否吸起大头针? (2)用磁体向同一方向摩擦铁钉,靠近大头针,看到什么现象? (3)这种令铁钉产生磁性的现象叫做什么? 板书:磁化:一些物体在磁体或电流的作用下获得磁性的过程.
教学板书
课堂小结 这节课我们学习了一些简单的磁现象,明确了一些关于磁现象的基本概念,知道了磁体、磁极、磁化.磁体按不同的情况可以分为若干类,磁极只有两个,是根据其指向性命名的,磁化的现象也很多,生活中已把它作为一个记录信息的载体来看待和使用了.
教材习题解答 想想做做(P120) 解答:磁针的磁极是已知的,把磁针的N极去靠近条形磁体,如果相互吸引,说明靠近磁针的一端为S极.如果相互排斥,说明靠近磁针的一端为N极.如果把几只小磁针放在条形磁体周围不同的地方,磁针所指的方向不同,因为磁针在不同的地方所受力的方向不同. 动手动脑学物理(P123) 1.解答:磁体上磁性最强的部分叫磁极,位于磁体的两端,磁性最弱的部分在磁体的中间,这个位置几乎没有磁性.用甲棒的一端接触乙棒的中间部分时,如互相吸引,则可以确定甲棒有磁性;如不互相吸引,则甲棒无磁性,乙棒有磁性.
难题解答 【例2】(多选)如图,磁铁将一铁块紧紧地吸住静止不动.以下说法中正确的是() A.磁铁对铁块的吸引力大于铁块的重力 B.磁铁对铁块的吸引力与铁块的重力是一对平衡力 C.铁块的上部被磁化为N极 D.铁块离开磁铁后磁性将消失 解析:(1)二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、作用在一条直线;(2)根据磁极间的相互作用进行判断;(3)铁块属于软磁铁. 答案:BD
布置作业:教师引导学生课后完成本课时对应练习,并提醒学生预习下一课时的内容。
教学反思 新课标注重从自然与生活现象中引入概念,通过探究寻找规律,然后介绍知识在生产、生活中的应用.由于磁现象在学生平时的学习、生活中都有了一定的基础,所以认识起来不会存在什么大的困难.上课时拿一些磁卡之类的东西展示,学生的兴趣能得到很好地提高,这是个省力又能取得不错效果的方法.由于学生的自主探究能力不太强,有些探究活动要在教师指导下进行,进而引导学生自主建构磁现象有关概念,突破教学难点.
教学过程中老师的疑问:
教师点评和总结:
备课笔记
课外拓展:
判断物体是否具有磁性的方法
(1)根据磁体的吸铁性判断:将被测物体靠近铁类物质(如铁屑),若能够吸引铁、钴、镍等物质,说明该物体具有磁性,否则便没有磁性.
(2)根据磁体的指向性判断:将被测物体用细线吊起,若静止时总是指南北方向,说明该物体具有磁性,否则便没有磁性.
(3)根据磁极间的相互作用规律判断:将被测物体的一端分别靠近静止小磁针的两极,若发现有一端发生排斥现象,一端发生吸引现象,说明该物体具有磁性,若它与小磁针的两极均表现为相互吸引,则说明该物体没有磁性.
(4)根据磁体的磁性强弱判断:若有A、B两根外形完全相同的钢棒,已知一根有磁性,另一根没有磁性,区分它们的方法是将A的一端从B的左端向右端滑动,若在滑动过程中发现吸引力的大小不变,则说明A是有磁性的;若发现吸引力由大变小再变大,则说明B有磁性.
备课笔记
思想方法:例题中利用图象法来描述从N极到S极磁性强弱变化情况.图象法是指结合题意分析题中给出的物理图象,结合物理计算公式或规律得出答案.
备课笔记
特别提醒:
在利用磁极间的相互作用规律判断两物体是否具有磁性时,要把握住一个原则“斥定吸不定”,即如果相互排斥,可以断定两者均有磁性;如果相互吸引,则不能确定是一个有磁性还是两个均有磁性.
规律总结:
在记忆和判断磁极间的相互作用规律时,可采用比较法或类比法,即与电荷间的相互作用规律进行比较或类比.
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