北京課改版九上探究影響電磁鐵磁性強弱的因素教案

1、 探究影響電磁鐵磁性強弱的因素一、問題的提出在物理課上，老師在講完磁體之后，對大家說：“是不是只有磁體才能吸引鐵塊？”，過了一會，老師拿出一個教具給大家做了一個實驗，這個裝置不通電時不能吸引鐵塊，一通電就可以吸引鐵塊。老師告訴大家這個裝置叫做電磁鐵，并問大家是否見過這樣類似的裝置。同學(xué)們十分踴躍地就說開了：有的說在別人修洗衣機時見到過；有的說在別人修漏電保護器時見到過；還有的同學(xué)說在電視節(jié)目中見到過，而且那個電磁鐵的磁性很大，可以把幾十噸的鐵塊一下子就能吸引起來。接著老師又拿出一個自制的電磁鐵，并說明了一下纏繞的方法，然后又給大家提出了一個問題：電磁鐵的磁性強弱到底和什么因素有關(guān)，請同學(xué)們通過

2、實驗探究一下？并要求大家自愿組成小組，最后寫出探究報告在一周之后上交。二、假設(shè)的形成與陳述接到了問題之后，我們首先成立了探究小組，然后對老師提出的問題進行了猜想和推測。我們認(rèn)為：既然電磁鐵是通電的，就應(yīng)該電流越大，它的磁性越強（可以從吸引大頭針的數(shù)量來體現(xiàn)）；電磁鐵是由一圈圈的漆包線組成的，就應(yīng)該是圈數(shù)越多磁性越強。磁性強弱可能與線圈的匝數(shù)、電流的大小兩個因素有關(guān)。要看其中的一個因素是否能夠影響電磁鐵的磁性，就要對另一個因素加以限制，。最終我們得出了這樣的兩個研究假設(shè)：假設(shè)1：在電磁鐵線圈的圈數(shù)一定情條件下，如果通過電磁鐵的電流越大，則電磁鐵的磁性就越強。假設(shè)2：在通過電磁鐵的電流一定條件下，

3、如果電磁鐵線圈的圈數(shù)越多，則電磁鐵的磁性就越強。三、實驗設(shè)計在實驗中，我們對研究假設(shè)中的變量進行識別，確定了自變量、控制變量、因變量。根據(jù)自變量測量的需要選擇了實驗儀器并設(shè)計了實驗的步驟，根據(jù)自變量、控制變量和因變量的內(nèi)容以及實驗中要測量的次數(shù)設(shè)計出了實驗記錄表格。（一） 識別變量，并對變量進行操作定義根據(jù)本實驗的假設(shè)1可以確定自變量為電流的大小，因變量為電磁鐵的磁性強弱，電磁鐵線圈的圈數(shù)為控制的變量。根據(jù)本實驗的假設(shè)2可以確定自變量為電磁鐵線圈的圈數(shù)，因變量為電磁鐵的磁性強弱，控制的變量電流的大小。電磁鐵磁性強弱可以定義為吸引大頭針的多少。在實驗過程中，一個自變量被進行實驗時，另一個自變量則

4、是被控制的變量。（見表1）表1控 制 變 量自 變 量因 變 量電磁鐵線圈的圈數(shù)電 流電磁鐵磁性（吸引大頭針的數(shù)量）電 流電磁鐵線圈的圈數(shù)（二） 選擇控制技術(shù)通過怎樣的實驗來檢驗以上猜想呢？同學(xué)們經(jīng)過討論，認(rèn)為應(yīng)該利用控制變量法，分別控制線圈匝數(shù)、電流。即：（1）保持線圈匝數(shù)一定，改變通電電流的大小，測量電磁鐵的磁性強弱。（2）保持電流一定，改變線圈的匝數(shù)，測量電磁鐵的磁性強弱。為此，需要解決三個問題：怎樣測量電磁鐵磁性的強弱、怎樣改變和測量通過電磁鐵線圈的電流、怎樣改變電磁鐵線圈的匝數(shù)。同學(xué)們討論了解決這三個問題的各種可能方法，最終確立下了一個實驗方案方案。實驗的難點就是改變電磁鐵線圈的匝數(shù)

5、的問題，為了解決這個，我們決定制作一個多抽頭的線圈。（三）確定實驗所需的材料和設(shè)備，設(shè)計實驗步驟材料和設(shè)備需要的實驗器材如下：漆包線（=1.1mm L=10m） 塑料管（=20mm L=100m m）鐵芯（=14mm L=120m m） 干電池 （1號 2節(jié)）、開關(guān)、滑動變阻器（20 2A）、電流表(J0407型)、導(dǎo)線、若干大頭針、鐵架臺。首先要用這種規(guī)格的漆包線作制一個八抽頭的電磁鐵（120匝 每20匝抽出一個接線端），選取這樣直徑的漆包線和塑料管纏繞起來比較方便，實驗操作時可見度較大且簡便 圖1易行。制作多抽頭就是為了改變線圈中的匝數(shù)而設(shè)計的。選用滑動變阻器就是為了改變電路中的電流，電流

6、表就是為了測量電路中的電流大小，其余器件就不必介紹了。實驗步驟：為了檢驗假設(shè)1和2的真?zhèn)涡裕覀兎謩e設(shè)計了兩個實驗步驟。在設(shè)計的實驗步驟中，包括有為了實驗的實施而準(zhǔn)備的電路連接的步驟；改變自變量、測量因變量所進行的操作步驟，實驗過程中應(yīng)記錄的步驟；為處理實驗數(shù)據(jù)而進行的圖像擬合等。步驟1：.按圖1所示實物電路圖連接實物，打開開關(guān)，將變阻器滑片放在最大位置。.試觸開關(guān)，檢驗電路連接是否正確。.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器、觀察電流表，用電磁鐵去吸引大頭針。.記下電流表的示數(shù)和大頭針的數(shù)目，并將結(jié)果記錄在表中。.改變電流，重復(fù)步驟4和5，并將結(jié)果記錄在表中。步驟2：.改變電磁鐵接線匝數(shù)，調(diào)節(jié)滑動變阻器

7、、保持電流值一定，用電磁鐵去吸引大頭針。.記下電流表的示數(shù)和大頭針的數(shù)目，并將結(jié)果記錄在表中。.重復(fù)步驟7和8，并將結(jié)果記錄在表中。.將實驗記錄用excel做出圖像。.整理實驗儀器，完成實驗報告，（三） 設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表在設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表格時，我們把控制變量固定在表格的右上方，自變量的記錄放在表格中的第一層，因變量的記錄放在表格中的第二層，以體現(xiàn)出它們之間的因果關(guān)系，為了觀察它們變化的規(guī)律性在橫向上采用了多組測量記錄的方式。在一個實驗記錄設(shè)計表格中就要體現(xiàn)出自變量、因變量每次記錄的結(jié)果。見表2、表3所示。表2 電磁鐵磁性與電流的關(guān)系 線圈匝數(shù) 匝電 流（A）電磁鐵吸引大頭針的個數(shù)表3 電磁鐵磁性與

8、線圈匝數(shù)的關(guān)系 電流 A匝 數(shù)電磁鐵吸引大頭針的個數(shù)四、實驗實施根據(jù)所設(shè)計的實驗步驟進行實驗實施，并做好實驗記錄實驗實施實驗數(shù)據(jù)記錄表4 電磁鐵磁性與電流的關(guān)系 線圈匝數(shù) 160匝電 流（A）0204060810電磁鐵吸引大頭針的個數(shù)14224866表5 電磁鐵磁性與線圈匝數(shù)的關(guān)系 電流 1A匝 數(shù)20406080100120140160電磁鐵吸引大頭針的個數(shù)17121531384556五、分析結(jié)論從表4可以看出：當(dāng)電磁鐵線圈匝數(shù)不變、電流逐漸增大時，電磁鐵吸引大頭針的個數(shù)是同步增大的。從表5可以看出：在電流相同的情況下、電磁鐵線圈的匝數(shù)增加時，電磁鐵吸引大頭針的個數(shù)是同步增大的。由此可以得到

9、：電磁鐵的磁性強弱和電磁鐵線圈的匝數(shù)、通過電磁鐵線圈的電流有關(guān)，電磁鐵線圈的匝數(shù)越多、電流越大，磁性越強。六、交流結(jié)論實驗結(jié)束后，各個小組把實驗過程和結(jié)果寫成實驗報告，并交流討論了不同方案的優(yōu)缺點。在實驗的假設(shè)和變量的識別上基本相同，在磁性的操作性定義、操作步驟有所不同，有的采用的是吸引鐵沙稱其質(zhì)量的方法，在改變匝數(shù)的方法中有的小組是采用先繞好再逐漸解開數(shù)匝數(shù)的方法。所有的這些方法都活躍了我們的思想、開闊了我們思維。 評析：影響電磁鐵磁性強弱的因素的探究方案取材于教材，是一個完整的探究案例，探究方案設(shè)計全面，器材有些是學(xué)生可以親自動手制作的，有些是中學(xué)實驗室具備的，故具有可操作性，自制多抽頭電

10、磁鐵是本實驗中的一個特色。探究過程中的假設(shè)確立、變量分析、實驗設(shè)計科學(xué)合理，具有可重復(fù)性?；仡櫼陨咸骄窟^程，我們認(rèn)為有四方面是特別重要的：自制一個多抽頭的線圈是實驗進行的必備基礎(chǔ)，是材料準(zhǔn)備較為困難的，沒有現(xiàn)成的漆包線可從廢舊的鎮(zhèn)流器、變壓器中拆出來。當(dāng)改變線圈匝數(shù)的時候，要確實做到了線圈中電流保持不變，由于線圈的電阻很小因而在改變線圈匝數(shù)時，電流變化很小需要細(xì)心調(diào)節(jié)。在吸引大頭針時，盒子內(nèi)放置的大頭針的量和電磁鐵鐵芯露出的多少也是要注意的，本實驗中采用吸引大頭針的方法是否科學(xué)還有待做于進一步的研究。在實驗假設(shè)的建立、各種變量的確定、器材的選擇、實驗的設(shè)計等方面中注意時刻體現(xiàn)出科學(xué)探究的邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性的意識是十分重要的。從本案例中我們也可以看出，影響因變量的自變量可能不只一個，因而在進行變量的確立時，首先要保證自變量和因變量的一一對應(yīng)關(guān)系，此自變量確立后，其它關(guān)系中出現(xiàn)的自變量在此時就成為被控制的變量。而操作性定義的使用就是為了清楚而簡潔的將所要測量的事物具體化，以便于其他人確切地使用同樣的程序和測量方法重復(fù)該