4.4《電能和磁能》教案（新課標(biāo)版）

4.電能和磁能【教材簡(jiǎn)析】本課是六年級(jí)上冊(cè)《能量》單元的第4課。上一課通過(guò)重現(xiàn)奧斯特實(shí)驗(yàn)，學(xué)生已經(jīng)初步了解電與磁的關(guān)系，知道通電導(dǎo)線能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電能產(chǎn)生磁。本課聚焦部分聚焦生活中的磁能，引出將電能轉(zhuǎn)換為磁能的裝置——電磁鐵。探索部分安排了三個(gè)活動(dòng)：第一，制作鐵釘電磁鐵。學(xué)生通過(guò)自制電磁鐵發(fā)現(xiàn)電磁鐵的基本性質(zhì)。第二，利用電磁鐵搬運(yùn)大頭針。通過(guò)電流的接通和斷開(kāi)，將大頭針搬運(yùn)到指定位置，在這個(gè)過(guò)程中深入體會(huì)能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換。第三，研究鐵釘電磁鐵的南北極以及與什么因素有關(guān)。研討部分引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注探索活動(dòng)2過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)換。拓展部分通過(guò)呈現(xiàn)大型發(fā)電機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)部位圖，暗示磁能可以通過(guò)轉(zhuǎn)化成機(jī)械能再轉(zhuǎn)化成電能?！緦W(xué)情分析】在第3課中，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)了電流的磁效應(yīng)，初步掌握了扎線圈的方法，為本課學(xué)習(xí)做好了一定的知識(shí)和能力準(zhǔn)備。本課需要學(xué)生自己動(dòng)手制作和使用電磁鐵，并探究影響電磁鐵南北極的因素，學(xué)生興趣濃厚。但是，自制電磁鐵需要纏繞導(dǎo)線和打結(jié)固定，這對(duì)動(dòng)手能力較差的同學(xué)來(lái)說(shuō)有一定挑戰(zhàn)。因此，需要教師提供學(xué)習(xí)資源和支架，指導(dǎo)學(xué)生正確操作，鼓勵(lì)學(xué)生細(xì)致有序地完成任務(wù)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】科學(xué)觀念：通過(guò)自制電磁鐵和搬運(yùn)大頭針活動(dòng)，了解電磁鐵的結(jié)構(gòu)，知道電能和磁能都是能量的形式，電能可以轉(zhuǎn)化成磁能?？茖W(xué)思維：通過(guò)比較、分析電磁鐵接通和斷開(kāi)電流的不同現(xiàn)象，推理論證電磁鐵具有“接通電流產(chǎn)生磁性、斷開(kāi)電流磁性消失”的性質(zhì)。通過(guò)與磁鐵類比體驗(yàn)電磁鐵有南北極并且南北極可以改變的現(xiàn)象，歸納得出影響磁鐵南北極的因素。探究實(shí)踐：通過(guò)搬運(yùn)大頭針到指定位置的活動(dòng)體驗(yàn)，比較分析得出電磁鐵通電時(shí)具有磁性的結(jié)論。通過(guò)運(yùn)用指南針檢測(cè)電磁鐵南北極活動(dòng)，分析論證影響電磁鐵南北極的因素。態(tài)度責(zé)任：在體驗(yàn)電磁鐵性質(zhì)的有關(guān)活動(dòng)中，培養(yǎng)對(duì)電磁鐵的持續(xù)研究興趣；感受電能可以轉(zhuǎn)換為磁能的奇妙，愿意交流、樂(lè)于嘗試，能基于證據(jù)反思和調(diào)整探究。【教學(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：探究電磁鐵的組成、性質(zhì)。難點(diǎn)：探究影響電磁鐵南北極的因素?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】教師：多媒體課件、電磁鐵制作視頻等。學(xué)生：每組多股絕緣細(xì)導(dǎo)線1.2m左右（兩端剝皮）、大鐵釘（10cm）、電池和電池盒、剪刀、大頭針、空盒子、指南針、文具、作業(yè)本?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、聚焦：聯(lián)系生活、揭示課題（預(yù)設(shè)5分鐘）材料準(zhǔn)備：課件1.復(fù)習(xí)回顧：通電線圈可以讓小磁針偏轉(zhuǎn)角度變大，是什么能量在起作用？（預(yù)設(shè)：磁能）2.提問(wèn)：生活中哪里有磁能呢？（預(yù)設(shè)：磁鐵，磁懸浮列車，磁懸浮地球儀，電動(dòng)機(jī)……）3.過(guò)渡：生活中大部分磁能都可以由電能轉(zhuǎn)化而來(lái)。今天，我們就來(lái)學(xué)習(xí)《電能和磁能》。（板書）【設(shè)計(jì)意圖】復(fù)習(xí)回顧，喚醒學(xué)生對(duì)磁能的認(rèn)識(shí)；尋找生活中的磁能，認(rèn)識(shí)到磁能應(yīng)用廣泛，意義重大，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力。二、自制電磁鐵，搬運(yùn)大頭針（預(yù)設(shè)15分鐘）材料準(zhǔn)備：多股絕緣細(xì)導(dǎo)線、大鐵釘、電池和電池盒、剪刀、大頭針、空盒子布置任務(wù)：利用材料，做一個(gè)能夠搬運(yùn)大頭針到指定位置的電磁鐵。提問(wèn)：如何制作？實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與要求：（1）播放微視頻，學(xué)習(xí)電磁鐵的結(jié)構(gòu)與制作方法。提問(wèn)：需要注意些什么？（預(yù)設(shè)：導(dǎo)線兩端要打結(jié)固定、去皮，不能長(zhǎng)時(shí)間連接電池，注意安全等。）（2）活動(dòng)要求：2-3人一組，自制電磁鐵，搬運(yùn)大頭針，觀察與思考以下問(wèn)題，準(zhǔn)備交流。①接通、斷開(kāi)電路時(shí)有什么現(xiàn)象？說(shuō)明什么？②怎樣精準(zhǔn)控制大頭針掉落在指定的空盒子中？③通電過(guò)程中能量是怎么轉(zhuǎn)化的？2.學(xué)生活動(dòng)：教師巡視指導(dǎo)。3.交流研討：教師組織學(xué)生圍繞剛才的問(wèn)題進(jìn)行研討。4.小結(jié)：電磁鐵具有接通電流產(chǎn)生磁性，斷開(kāi)電流磁性消失的性質(zhì)。及時(shí)控制電路通斷可以精準(zhǔn)控制大頭針的起落。通電過(guò)程中電磁鐵將電能轉(zhuǎn)化為磁能。【設(shè)計(jì)意圖】真實(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，讓活動(dòng)更有趣味性和挑戰(zhàn)性；通過(guò)微課學(xué)習(xí)和動(dòng)手操作，結(jié)合理論與實(shí)踐，推進(jìn)電磁鐵結(jié)構(gòu)、性質(zhì)模型的深度學(xué)習(xí)與建構(gòu)。三、研究電磁鐵的南北極（預(yù)設(shè)：15分鐘）材料準(zhǔn)備：電磁鐵、電池組、指南針、作業(yè)本（一）電磁鐵有南北極嗎？（預(yù)設(shè)：5分鐘）1.出示照片：有的電磁鐵釘帽吸引大頭針，有的釘尖吸引大頭針。提問(wèn)：磁鐵有南北極，電磁鐵也有南北極嗎？我們?cè)趺磁袛啵?.明確要求：利用指南針檢測(cè)自制電磁鐵是否有南北極，如有，判斷磁極并說(shuō)明理由。3.學(xué)生探究實(shí)踐，教師巡回指導(dǎo)。4.教師組織學(xué)生交流匯報(bào)。5.小結(jié)：和磁鐵一樣，通電的電磁鐵也有南北極，我們可以利用磁極間的相互作用規(guī)律來(lái)確定?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)親歷實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并與磁鐵比較分析，推理論證電磁鐵有磁極，進(jìn)而學(xué)習(xí)判斷電磁鐵南北極的方法，為下個(gè)探究做好準(zhǔn)備，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。（二）探究影響電磁鐵南北極的因素（預(yù)設(shè)：10分鐘）1.出示照片：有的電磁鐵釘尖是南極，有的是北極。提問(wèn)：電磁鐵的南北極與什么因素有關(guān)？2.出示任務(wù)：5分鐘時(shí)間，用多種方法改變本組電磁鐵的南北極，完成活動(dòng)記錄，準(zhǔn)備交流方法。3.學(xué)生探究實(shí)踐，教師巡回指導(dǎo)。4.教師組織交流匯報(bào)。提問(wèn)：你們組成功改變電磁鐵的磁極了嗎？用了什么方法？5.小結(jié)：改變線圈纏繞方向、改變電池正負(fù)極連接方式都能改變電磁鐵的南北極。歸根到底，電磁鐵的南北極與電流方向有關(guān)。【設(shè)計(jì)意圖】用有趣的限時(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，尋找改變電磁鐵磁極的有效方法，在試誤中排除錯(cuò)誤答案，一步步走向成功。通過(guò)組間交流，共同研討，找到問(wèn)題的解決方案，發(fā)展學(xué)生的探究實(shí)踐能力。四、總結(jié)拓展（預(yù)設(shè)：5分鐘）材料準(zhǔn)備：課件反思小結(jié)：提問(wèn)：本節(jié)課有何收獲？通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，我們了解到生活中磁能的廣泛應(yīng)用，電磁鐵的制作方法、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，學(xué)習(xí)了如何判斷電磁鐵的南北極，并探究了影響電磁鐵南北極的因素。下節(jié)課，我們將繼續(xù)研究電磁鐵的奧秘。2.拓展作業(yè)：課后查閱資料，了解磁能是否可以轉(zhuǎn)化為電能?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)小結(jié)鞏固本節(jié)課學(xué)習(xí)成果，加深理解；拓展作業(yè)指向后幾課的學(xué)習(xí)，提前做好準(zhǔn)備。板書設(shè)計(jì)電能和磁能電能和磁能電磁鐵通電-吸起大頭針-有磁性電能→磁能（鐵芯+線圈）斷電-吸不起大頭針-沒(méi)有磁性有南北極（與電流方向有關(guān)）（與電流方向有關(guān)）【疑難解答】1.學(xué)生發(fā)現(xiàn)，一些鐵釘電磁鐵斷電后仍能吸住大頭針，出現(xiàn)剩磁現(xiàn)象，進(jìn)而質(zhì)疑“斷電后電磁鐵磁性消失”的說(shuō)法是否準(zhǔn)確，怎么辦？不急于否定，表?yè)P(yáng)學(xué)生觀察細(xì)致，尊重現(xiàn)實(shí)，思維縝密，勇于質(zhì)疑。可以引導(dǎo)思考為什么會(huì)出現(xiàn)剩磁現(xiàn)象，鼓勵(lì)學(xué)生課后繼續(xù)研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)支持自己的想法。同時(shí)，教師也可以通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)材料減少此現(xiàn)象的發(fā)生，如使用軟鐵制成的鐵芯，或?qū)?shí)驗(yàn)用的大鐵釘做退火處理，即把鐵釘放在火上燒紅，再慢慢冷卻。5.電磁鐵【教材簡(jiǎn)析】在前一課學(xué)生已經(jīng)知道了電磁鐵的基本構(gòu)造，電磁鐵具有接通電流產(chǎn)生磁性、斷開(kāi)電流磁性消失的性質(zhì)。并且部分學(xué)生在用電磁鐵搬運(yùn)大頭針的過(guò)程中，也能發(fā)現(xiàn)搬運(yùn)的數(shù)量與電磁鐵的磁性強(qiáng)弱有關(guān)，本課中學(xué)生在觀察電磁起重機(jī)和自制電磁鐵的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，聚焦“電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)”的問(wèn)題，推測(cè)影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素，接著作出自己的假設(shè)，通過(guò)提問(wèn)、假設(shè)、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和分析等一系列過(guò)程，經(jīng)歷完整的探究活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維和探究實(shí)踐能力。本課有兩個(gè)活動(dòng)：第一，作出假設(shè)。調(diào)用已有經(jīng)驗(yàn)，推測(cè)影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的可能因素，并作出假設(shè)；第二，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)假設(shè)。經(jīng)歷檢驗(yàn)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)、電流大小是否有關(guān)的探究過(guò)程，重點(diǎn)思考如何在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中控制變量?！緦W(xué)情分析】六年級(jí)學(xué)生對(duì)影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有一定的感性認(rèn)識(shí)，比如他們認(rèn)為電磁鐵磁性強(qiáng)弱跟電壓大小、電流大小、線圈長(zhǎng)短、鐵芯粗細(xì)、線圈匝數(shù)、鐵釘大小等有關(guān)，但具體有哪些影響因素，如何影響？需要經(jīng)過(guò)科學(xué)探究方能得出結(jié)論。學(xué)生已經(jīng)具備了控制變量的意識(shí)，也已具有一定的科學(xué)探究能力，因此教師可以在學(xué)生設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)時(shí)適當(dāng)放手，讓學(xué)生自己去探究，并且用自己探究獲得的數(shù)據(jù)來(lái)支持自己觀點(diǎn)?；诮虒W(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在學(xué)習(xí)本課時(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平會(huì)有差異，因此會(huì)預(yù)設(shè)進(jìn)行分層教學(xué)，根據(jù)學(xué)生小組探究的進(jìn)度提供補(bǔ)充材料，發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力?！窘虒W(xué)目標(biāo)】科學(xué)觀念：通過(guò)探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素的實(shí)驗(yàn)，理解電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)、電流大小等有關(guān)，體會(huì)結(jié)構(gòu)與功能的一致性?？茖W(xué)思維：運(yùn)用綜合分析歸納的方法，得出電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)、電流大小有關(guān)：匝數(shù)少磁性弱，匝數(shù)多磁性強(qiáng)；電流小磁性弱，電流大磁性強(qiáng)。探究實(shí)踐：在探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱影響因素實(shí)驗(yàn)中，能識(shí)別并控制變量，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，討論改進(jìn)，并實(shí)施方案。通過(guò)經(jīng)歷完整的探究過(guò)程，能夠用探究過(guò)程中的數(shù)據(jù)作為證據(jù)支持自己的觀點(diǎn)，培養(yǎng)證據(jù)意識(shí)。態(tài)度責(zé)任：在探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素過(guò)程中，能合作改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，養(yǎng)成實(shí)事求是、規(guī)范實(shí)驗(yàn)的科學(xué)態(tài)度；在研討交流過(guò)程中，能基于證據(jù)發(fā)表自己的見(jiàn)解，學(xué)會(huì)傾聽(tīng)，養(yǎng)成反思的習(xí)慣。體會(huì)交流與討論的必要性。【教學(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：探索電流大小、線圈匝數(shù)對(duì)電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響。難點(diǎn)：設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，探索電流大小、線圈匝數(shù)對(duì)電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】教師：1.教學(xué)課件；2.電磁鐵成品和半成品各一個(gè)。學(xué)生：1.三節(jié)干電池、三個(gè)電池盒、三根兩端裸露的漆包線、三枚退火的8cm鐵釘、1盒大頭針、塑料盤等，2.學(xué)習(xí)記錄單?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、問(wèn)題聚焦：激發(fā)興趣、揭示課題（預(yù)設(shè)5分鐘）材料準(zhǔn)備：課件，電磁鐵1.游戲?qū)耄罕纫槐?，誰(shuí)能最快制作一個(gè)能吸引大頭針的電磁鐵。說(shuō)一說(shuō)，對(duì)比分析吸引大頭針的枚數(shù)，有什么發(fā)現(xiàn)？不同的電磁鐵，吸起大頭針的數(shù)量不一樣，是什么因素引起的？引出本課探究的核心問(wèn)題，電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)呢？全班交流，提出可研究的科學(xué)問(wèn)題，從線圈、鐵芯、電流這三個(gè)方面進(jìn)行歸納，并預(yù)測(cè)具體關(guān)系。【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)游戲活動(dòng)體驗(yàn)，一方面讓學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用已學(xué)知識(shí)達(dá)到復(fù)習(xí)鞏固之目的，同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；另一方面，讓學(xué)生從真實(shí)的活動(dòng)數(shù)據(jù)中產(chǎn)生疑問(wèn)，發(fā)現(xiàn)、聚焦并嘗試提出科學(xué)問(wèn)題，自然導(dǎo)入本課的研究主題。探究研討（預(yù)設(shè)30分鐘）材料準(zhǔn)備：課件，學(xué)習(xí)記錄單，三節(jié)干電池、三個(gè)電池盒、三根兩端裸露的漆包線、三枚退火的8cm鐵釘、1盒大頭針、塑料盤等。1.合作探究：探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)、電流大小的關(guān)系。（1）提出問(wèn)題：電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)多少有什么關(guān)系？電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小有什么關(guān)系？（2）作出假設(shè)談話：從線圈方面看，電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)，有什么關(guān)系，理由是什么。從鐵芯和電流方面看，電磁鐵的磁性強(qiáng)弱又與哪些因素有關(guān)，有怎樣的關(guān)系，理由是什么。過(guò)渡：為了驗(yàn)證我們的假設(shè)，我們需要設(shè)計(jì)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來(lái)收集證據(jù)。我們收集什么證據(jù)呢？也就是說(shuō)用什么來(lái)判斷電磁鐵的磁性強(qiáng)弱？（3）制定研究計(jì)劃設(shè)疑：我們?cè)鯓觼?lái)設(shè)計(jì)這個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，收集支持假設(shè)的證據(jù)呢？學(xué)生分組討論：制定研究計(jì)劃，完成表1和表3。全班交流研究計(jì)劃：你覺(jué)得在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中要改變的條件是什么？（線圈的匝數(shù)、電流大?。┤绾胃淖兙€圈的匝數(shù)（電流大?。?？繞多少匝合適？實(shí)驗(yàn)做幾次？為什么？每次應(yīng)該相差多少匝呢？（一般要相差20匝及以上，效果才比較明顯）討論：剛才我們討論了實(shí)驗(yàn)中需要改變的條件，為了實(shí)驗(yàn)的公平，應(yīng)當(dāng)控制不變的條件有哪些？如何控制這些條件不變呢？小組修改完善研究計(jì)劃。（4）實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)：觀看微課。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：各小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師巡視指導(dǎo)。2.交流研討匯總各小組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小組代表匯報(bào)分析，其它組質(zhì)疑補(bǔ)充說(shuō)明。3.歸納結(jié)論：通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)：在其它條件不變的前提下，電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈的匝數(shù)有關(guān)，線圈匝數(shù)越多，磁性越強(qiáng)；線圈匝數(shù)越少，磁性越弱；電流越大，磁性越強(qiáng)；電流越小，磁性越弱?！驹O(shè)計(jì)意圖】以學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)為學(xué)習(xí)起點(diǎn)，從學(xué)生的問(wèn)題出發(fā)，從根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)猜測(cè)到作科學(xué)的假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生作出假設(shè)的能力。電磁鐵能吸鐵孩子們已經(jīng)很熟悉，但是一部分孩子還不能把它作為證據(jù)支持自己的假設(shè)，用什么來(lái)判斷電磁鐵的磁性強(qiáng)弱？這個(gè)問(wèn)題一方面培養(yǎng)孩子將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為證據(jù)的能力，另一方面問(wèn)題以孩子的認(rèn)知為基礎(chǔ)，又具有一定的開(kāi)放性，培養(yǎng)孩子的發(fā)散性思維。三、總結(jié)延伸、生活運(yùn)用（預(yù)設(shè)5分鐘）1.反思總結(jié)提問(wèn)：我們今天探究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)、電流大小之間的關(guān)系，經(jīng)歷了哪些研究過(guò)程？有哪些收獲？2.生活應(yīng)用提問(wèn)：你知道電磁鐵在生活中，有哪些應(yīng)用嗎？請(qǐng)舉例并解釋。3.拓展出示ppt圖片：你覺(jué)得這個(gè)電磁起重機(jī)為什么磁性那么強(qiáng)，竟能吸起一輛小汽車呢？（學(xué)生發(fā)言）課后可以去查查資料，看看你的解釋是否有道理?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生初步理解科學(xué)探究的一般過(guò)程，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力。通過(guò)應(yīng)用拓展環(huán)節(jié)，聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際，促使學(xué)生遷移運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，