滬粵版物理九年級全冊第十六章《電磁鐵與自動控制》教學教案

第十六章電磁鐵與自動控制

16.1從永磁體談起

教學目標

知識目標

1.知道磁體周圍存在磁場。

2.知道磁感線可用來形象地描述磁場，知道磁感線的方向是怎樣規(guī)定的。

3.知道地球周圍有磁場以及地磁場的南、北極。

教學重點

1.知道磁鐵的指向性和磁極間的相互作用。

2.知道什么是磁場、磁感線、地磁場和磁化。

教學難點

1.磁場和磁感線的認識。

2.被磁化的鋼針磁極的判斷。

器材準備

條形、蹄形磁體，鐵、鉆、銀片，鐵屑，鋼針，投影儀，投影片，掛圖，微

機，大頭針，鐵架臺，細線，有關磁性材料的實物，圖片(有些實驗器材可布

置學生自己準備)，小磁針。

教學過程

一、引入新課

這是一個朋友在瑞典北部城市科羅娜(KIRUNA)旅游時拍到的照片，你知

道這是什么自然現(xiàn)象嗎？這就是傳說中的極光，它是絢麗的、多變的、神秘

的。長久以來、人們除了感嘆極光的美麗，也在不停的尋找極光出現(xiàn)的原因，

國內外也有很多關于極光的神話傳說。隨著科技的進步，人們才研究發(fā)現(xiàn)，這

鐘現(xiàn)象是和地球的磁場有著密切的關系的。這節(jié)課我們就來認識磁現(xiàn)象。

二、新課教學

探究點一：磁現(xiàn)象

在小學的時候中，我們就了解了簡單的磁現(xiàn)象，同學們回憶一下，有哪些

現(xiàn)象？學生發(fā)言，教師可以適時補充。例如磁鐵能吸引鐵；指南針可以指南

北，幫助人們辨別方向；小磁針指南北；兩磁鐵可以相吸，其中一個換另一頭

就相斥等等。

磁現(xiàn)象與生產(chǎn)生活密切相關，具有較高的科學研究價值。從古代開始，很

多人們就致力于對磁現(xiàn)象的研究，例如司南的發(fā)明，就為當時的航海提供了很

大的便利。司南就是我國早期的指南針，由兩部分組成。一部分是天然磁石制

成的勺子形狀，另一部分是水平光滑的“地盤”，靜止的時候勺子的長柄就會

指向南方。

探究點二：認識磁體

人們利用天然磁石制成各種形狀的磁體，它們具有共同的性質，就是能夠

吸引鋼鐵一類的物質。演示操作，得出結論。

我們把鐵、鉆、銀片，橡皮，塑料尺等器材放在桌上擺好，用條形磁鐵和蹄

形磁鐵分別接近它們，觀察到磁鐵能吸引鐵片，能微弱地吸引鉆片和鍥片，不吸

引橡皮和塑料尺。磁鐵能吸引鐵、鉆、鍥等物質，磁鐵的這種性質叫磁性，具

有磁性的物質叫作磁體。

把大頭針平鋪在一張白紙上，分別將條形磁體和蹄形磁體平放在大頭針

上，然后用手輕輕將磁體提起，并輕輕抖動，觀察到磁鐵兩端能吸引較多的大

頭針，而中部沒有吸弓大頭針。磁體各部分的磁性強弱不同，磁體兩端的磁性

最強，這兩個部位叫磁極(magneticpole)0

把條形磁體用線懸掛在鐵架臺上，或把小磁針支起，讓它在水平方向上自

由轉動，觀察它的靜止方位°一端指南一端指北.懸吊著的磁體，靜止時指南的

那個磁極叫作南極(southpole)，又叫S極。靜止時指北的那個磁極叫作北極

(northpole)，又叫N極。

把兩塊條形磁體用線吊起來，用其中一塊條形磁體的N極靠近另一塊條形

磁體的S極，觀察現(xiàn)象。再用這塊條形磁體的N極靠近另一塊條形磁體的N

極，觀察現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)磁極相互吸引，同名磁極相互排斥。

探究點三：磁化和去磁

從剛才演示的磁鐵兩極各取一個大頭針，發(fā)現(xiàn)會有互相吸引的現(xiàn)象。或者

從同一極取下的2個大頭針互相排斥。

一些物體在磁體或者電流的作用下會獲得磁性，這種現(xiàn)象就叫作磁化。你

也可以試一試用磁鐵來磁化一根普通的縫衣針。

探究點四：認識磁場

剛剛我們認識了磁體的許多磁現(xiàn)象，下面我們把磁針拿到一個磁體的附

近，它會怎么樣？為什么會這樣？先猜猜，再做，最后討論，說出結論。

同學們通過猜和做后，熱烈地討論，可能提出“場”(預習結果，可學生

說不清什么叫場)。

小磁針到底是受到磁體的吸引力，還是說小磁針受到磁場的力的作用，到

底是哪個？小磁針和磁體并未接觸，看來，在磁場周圍存在著一種物質，能夠

使小磁針偏轉。但是我們卻看不見、摸不著這樣的物質。這種物質真的存在

嗎？是的，因為我們可以根據(jù)它所表現(xiàn)出來的性質來認識它、感知它，證明它

是確實存在的。學生們在討論：

就像風是空氣流動形成的，電流能使燈絲發(fā)光一樣，場的作用是實實在在

的。那什么是磁場？在磁體周圍存在著一種物質，它對放入其中的磁體產(chǎn)生磁

力的作用。

想想做做

現(xiàn)在我們把條形磁體用布包上，判斷它的磁極。把條形磁體懸掛起來，指

南的是南極，指北的是北極。拿小磁針靠近條形磁鐵的一端，與小磁針北極相

吸的是南極，另一端是北極。同學們的辦法很好，那么我們把小磁針放到磁體

周圍將會是什么樣？

學生們把小磁針放在條形磁體和蹄形磁體周圍，觀察并討論。小磁針不指

南北，指不同的方向。

從實驗中我們感覺磁場好像很復雜，為了形象地描述磁場，在物理學中，

把小磁針靜止時北極所指的方向定為那點磁場的方向，那么，我們可以在磁場

中放入許多小磁針，它們的分布情況和北極所指的方向就可以形象直觀地顯示

出磁場的分布情況，我們用鐵屑代替小磁針來做做看0說出你是怎么做的？觀

察到什么？

探究點五：描述磁場一磁感線

在一塊玻璃板上均勻地撒一些鐵屑，然后把玻璃板放在條形磁體和蹄形磁

體上，輕敲玻璃板，觀察鐵屑的分布。觀察到鐵屑在磁場的作用下轉動，最后

有規(guī)則地排列成一條條曲線。鐵屑的分布情況可以顯示磁場的分布情況，因此

我們可以仿照鐵屑的分布情況，在磁體的周圍畫一些曲線，用來方便、形象地

描述磁場的情況，科學家把這樣的曲線叫作磁感線。你們思考討論一下，磁感

線是什么？怎樣理解它？

在磁體周圍畫一些帶箭頭的曲線，使任一點的曲線方向都跟該點小磁針北

極所指的方向一致，它們可以方便、形象地描述磁場，這樣的曲線叫磁感線。

磁感線只是幫助我們描述磁場，是假想的，實際并不存在。并且磁感線的疏密

可以表示磁場的強弱。

既然可以用磁感線描述磁場，磁場又有方向，那么我們看條形磁體和蹄形

磁體的磁場分布，說出磁感線應該從N極指向S極，還是應該相反？

試一試標出磁感線上的箭頭指向。

IO口

教師巡回檢查學生們標的情況，同學們都標出來了。我們認識了磁場并知道

磁場的方向和用磁感線描述磁場分布情況。

探究點六：地磁場

大家知道為什么指南針能指南北，不是指東西嗎？地理的南極和北極是不

是在我們指的南北方？地理的兩極和地磁的兩極一致嗎？要想知道這些知識我

們就需要來了解地磁場的存在和地磁感線的指向及分布。

地球周圍存在著磁場一一地磁場，地磁場的形狀跟條形磁體的磁場很相

似。但是地理的兩極和地磁的兩極并不重合，地磁場北極在地理南極附近，地

磁南極在地理北極附近，所以小磁針南極指南、北極指北。就是在地磁場的作

用下，小磁針才會指南北。

板書設計

16.1從永磁體談起

一、磁現(xiàn)象

1.磁性

2.磁體

3.磁極

4.磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引

二、磁場

1.磁場

2.磁感線

三、地磁場

教學反思

本節(jié)課先是以美麗的極光將學生帶入到磁的世界，進而引入主題，從而激發(fā)

學生的學習興趣。在授課的過程中，我通過大量的實驗，給學生演示，讓學生在

體驗和觀察實驗現(xiàn)象的過程中得出有關磁的相關知識。但是學生會遇到兩個難點:

第一是場的概念，這是由于磁場看不見，摸不著，而又客觀存在，對初中學生不

能深講，對這個問題，我只有通過實驗、比喻讓學生領會。第二，磁感線是學生

遇到的又一難點，難在磁感線的本質究竟是什么搞不清楚以及磁感線的分布情況。

因此，我只能通過演示細鐵屑在磁場作用下有規(guī)則的排列，從而引入磁感線，使

學生知道，仿照細鐵屑在磁體周圍有規(guī)則排列的圖樣而畫出的有方向的曲線，形

象而乂方便地表示出磁感線。

16.2奧斯特的發(fā)現(xiàn)

教學目標

知識目標

L認識電流的磁效應。

2.知道通電導體周圍存在著磁場；通電螺線管的磁場與條形磁體相似。

3.理解通電螺線管的極性跟電流方向有關，并會用右手螺旋定則來判定。

教學重點

1.奧斯特的實驗揭示了電流的磁效應。

2.通電螺線管的磁場及其應用。

教學難點：通電螺線管的磁場及其應用。

器材準備

奧斯特實驗器材一套，通電螺線管，小磁針，投影儀，大頭針。

教學過程

一、引入新課

當把小磁針放在條形磁體的周圍時，觀察到什么現(xiàn)象？其原因是什么？觀

察到小磁針發(fā)生偏轉，因為磁體周圍存在著磁場，小磁針受到磁場的磁力作用

而發(fā)生偏轉。這些是我們已經(jīng)了解過的知識，大家還想知道關于磁的一些什么

樣的知識？

本節(jié)課我們就一起探索有關磁的其他知識。

二、新課教學

探究點一：電流的磁場

教師先讓學生閱讀課本p9中的第一自然段，讓學生初步的了解電流的磁效

應及它的發(fā)現(xiàn)者。接著帶領學生看活動一中的內容。

在小磁針上面有一條直導線，當直導線觸接電池通電時，你們能看到什么

現(xiàn)象？改變電流的方向，又能看到什么現(xiàn)象？

守守

邠通電乙斯電

現(xiàn)象：當直導線觸接電池通電時，小磁針發(fā)生偏轉。斷電時，小磁針又回

到原來的位置。當改變直導線中電流方向時，小磁針偏轉方向也發(fā)生變化。

結論：看來通電導線和磁體一樣，周圍存在著磁場。通電導線周圍磁場方

向跟電流方向有關。當電流方向發(fā)生變化時，磁場的方向也發(fā)生變化。

以上實驗是丹麥的科學家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)的，此實驗又叫奧斯特實驗。這

個實驗表明，除了磁體周圍存在著磁場外，電流的周圍也存在著磁場，而且，

磁場的方向跟電流的方向有關，這種現(xiàn)象叫作電流的磁效應。

這個實驗看上去非常簡單，但在當時這一重大發(fā)現(xiàn)轟動了科學界。因為它

揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象不是各自孤立的，而是緊密聯(lián)系的，從而說明表面上互

不相關的自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系的，這一發(fā)現(xiàn)有力地推動了電磁學的研究和

發(fā)展。奧斯特實驗用的是一根直導線，后來科學家們又把導線彎成各種形狀，

通電后研究電流的磁場。

探究點二：通電螺線管的磁場

把導線繞在圓筒上，做成的螺線管也叫線圈，它能使各導線產(chǎn)生的磁場疊

加在?起，磁場就會強得多，這樣在生產(chǎn)實際中用途就大，那么通電螺線管的

磁場是什么樣的？

我們下面通過實驗來探究通電螺線管的磁場是什么樣，我們每組還是先提

問題，再設計實驗，通過對實驗的觀察、分析、討論，最后得出結論。我們已

了解了條形磁體、蹄形磁體周圍的磁場分相，那么通電螺線管的磁場可能與哪

種磁體的相似？通電螺線管的極性與電流方向之間有什么關系？如何判斷？

學生們根據(jù)問題設計實驗，并動手做實驗?，F(xiàn)在把你們記錄下小磁針指的

方向在圖中標出.還有是把你們的玻璃板，觀察鐵屑的分布情況，得到什么結

論？

學牛匯報自己的實驗現(xiàn)象及結論C

現(xiàn)象：把小磁針放在螺線管周圍，通電，小磁針偏轉。改變電流方向，小

磁針偏轉方向發(fā)生變化。把一些小磁針放在通電螺線管周圍，記錄下小磁針北

極指的方向，每個小磁針北極指的方向就是該點的磁場方向，描出磁感線。磁

體周圍的磁感線都是從磁體的北極出來，回到磁體南極，這樣就判斷出通電螺

線管的兩極。把小磁針放在螺線管的兩端通電后，觀察小磁針的N極指向，從

而判別通電螺線管的N、S極。

結論：通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似。通電螺線管兩端的

極性跟螺線管中電流的方向有關.當電流的方向變化時,通電螺線管的極性也

發(fā)生改變。

我們知道通電螺線管兩端的極性跟螺線管中的電流方向有關，有什么樣的關

系？我們能否用右手來判斷呢？教師引出右手螺旋定則。

通電螺旋管的極性跟電流方向間的關系，可以用右手螺旋定則來判定。用右

手握住螺線管，讓四指彎曲且跟螺線管中電流的方向一致，則大拇指所指的那

端就是螺線管的N極。如下圖所示。

板書設計

16.2奧斯特的發(fā)現(xiàn)

一、電流的磁場

1.電磁感應現(xiàn)象是奧斯特發(fā)現(xiàn)的。

2.通電導體跟磁體一樣存在著磁場。

二、通電螺線管的磁場

1.通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似。

2.通電螺線管兩端的極性跟螺線管中電流的方向有關。當電流的方向變化時,

通電螺線管的極性也發(fā)生改變。

三、右手螺旋定則

用右手握住螺線管，讓四指彎曲且跟螺線管中電流的方向一致，則大拇指所

指的那端就是螺線管的N極。

教學反思

電流的磁效應是學習電磁現(xiàn)象的重要基礎。因此，要盡可能讓學生認識到電

流及其周圍的磁場是同時存在而密不可分的。為了說明這個問題，在做奧斯特實

驗的時候，要讓學生親手做實驗，把小磁針放在直導線附近，通過觀察導線通電

時和斷電時小磁針發(fā)生的變化，幫助學生加深對知識的理解，初步認識電與磁之

間存在的某種關系。

通電螺線管的磁場是本節(jié)的重點之一，因此，要讓學生自己去探究，用自己

的語言表述出通電螺線管的極性與電流方向之間的關系，以培養(yǎng)學生的觀察能力、

空間想象能力和語言表達能力。探究結束后，讓學生自己歸納、判斷通電螺線管

的極性和電流方向的方法，再在師生相互交流的氣氛中引導學生得出右手螺旋定

則。

16.3探究電磁鐵的磁性

教學目標

知識目標

1.知道電磁鐵的結構及工作原理。

2.探究影響電磁鐵磁性的因素，知道影響電磁鐵的磁性強弱、極性的因素。

3.知道電磁鐵的應用。

教學重點

1.研究電磁鐵有什么特點。

2.電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關系。

教學難點：用控制變量法探究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關系。

器材準備

一個線圈匝數(shù)可以改變的電磁鐵、電源、開關、滑動變阻器、電流表、一小堆

大頭針或鉤碼。

教學過程

一、引入新課

條形磁體、蹄形磁體的周圍總是存在磁性，總是能夠吸引曲別針、鐵釘?shù)?/p>

物品，這種磁體是永久磁體。通電螺線管相當于條形磁體，如果在通電螺線管

中插入一根鐵棒，它的磁性強弱有無變化呢？

二、新課教學

探究點一：什么是電磁鐵

實驗：在通電螺線管的內部插入鐵芯時，用小磁針探究磁場的強弱有什么

不同？

看到的現(xiàn)象：內部插入鐵芯后對小磁針的作用大了。

表明：內部插入鐵芯后磁場大大增強了。

由此可見，要利用通電螺線管得到強磁場時，一般都要把螺線管緊密地套

在一個鐵芯上，這樣就構成了一個電磁鐵。

介紹電磁鐵：內部插入鐵芯的螺線管。

探究點二：電磁鐵磁性的強弱跟哪些因素有關

提出問題：電磁鐵的磁性除了是否帶鐵芯之外，還跟哪些因素有關呢？

提出假設(猜想)：

實驗檢驗：

1.教師演示電路的連接及實際操作。

2.學生分組實驗：(分析學生都猜想后，逐一驗證，按如下步驟進行)

每組用兩個相同的大鐵釘，一些漆包線，按課本制作兩個匝數(shù)不同的電磁

鐵，再設計電路把電磁鐵連到電路里，按電路圖連接電路，試著用電磁鐵吸引

大頭針。

我們組是將電源、開關、滑動變阻器、電流表與電磁鐵連成串聯(lián)電路。通電

后能吸引許多大頭針，斷電后大頭針就掉下來了。說明通電電磁鐵有磁性，斷

電電磁鐵沒有磁性。

那電磁鐵的磁性強弱跟什么因素有關？先大膽猜測，再做實驗，得出結論。

同學們猜測很多，我們由于時間和條件關系，就不能一一探究?，F(xiàn)在只考

慮電磁鐵的磁性強弱與電流和線圈匝數(shù)的關系，其他的課后再探討。

(1)通過的電流大小;

(2)螺線管的匝數(shù)。

將電路接好，合上開關，調節(jié)滑動變阻器，使電流增大或減?。ㄓ^察電流

表指針的示數(shù)），讓電磁鐵吸引大頭針，觀察到電流增大，吸引大頭針數(shù)量增

多，反之，電流減小吸引大頭針個數(shù)減少。

步驟保持不變的因素變化的因素實驗現(xiàn)象判斷

觀察亞數(shù)、有鐵打電流大/小,,....

實臉匝數(shù)、電流鐵釘有/無

......................—r尸.

實臉電流.有鐵打匝數(shù)多,少

這個實驗表明：通過電磁鐵的電流越大，它的磁性越強。

將電路中分別接50匝線圈的電磁鐵和100匝線圈的電磁鐵合上開關，使電

路中的電流不變（電流表的示數(shù)不變）。觀察到100匝線圈的電磁鐵吸引大頭

針數(shù)量多。這個實驗表明：在電流一定時，外形相同的螺線管，線圈匝數(shù)越

多，磁性越強。

3.整理實驗器材，各物品歸位。

學生總結：

（1）電磁鐵在通電時有磁性，斷電時磁性消失。

（2）通入電磁鐵的電流越大，它的磁性越強。

（3）在電流一定時，外形相同的螺線管，線圈的匝數(shù)越多，它的磁性越

強。

教師歸納：電磁鐵線圈的匝數(shù)越多，通過線圈的電流越強，線圈的磁場就

越強；線圈中間插入鐵芯后，磁場會大大增強。

進一步分析電磁鐵有哪些優(yōu)點？

電磁鐵的磁性有無可通過通、斷電來控制。

電磁鐵磁性強弱可以調節(jié)。

探究點三：電磁鐵的應用

因為電磁鐵有很多優(yōu)點，電磁鐵在生產(chǎn)生活中被廣泛應用。

播放視頻：電磁鐵的應用。

板書設計

16.3探究電磁鐵的磁性

1.電磁鐵：內部插入鐵芯的螺線管。

2.影響電磁鐵磁性強弱的因素：電磁鐵線圈的底數(shù)越多，通過線圈的電流越

強，線圈的磁場就越強；線圈中間插入鐵芯后，磁場會大大增強。

3.優(yōu)點：電磁鐵磁性的有無用通斷電來控制。磁性強弱用電流大小來控制；它

的南北極用電流方向來控制；使用起來非常方便。

4.應用：電磁起重機、電鈴、發(fā)電機、電動機等。

教學反思

本節(jié)是前面電磁知識的延續(xù)，重點內容是電磁鐵的磁性強弱的探究。在本

課中最重要的環(huán)節(jié)與難點是讓學生通過實驗知道什么是電磁鐵、電磁鐵的性質、

學會制作電磁鐵、認識影響電磁鐵磁力大小的因素、了解電磁鐵的相關應用等。

課堂上我采用我來引導和學生探究討論與實驗結合的方法，學生在我的引導中

發(fā)現(xiàn)問題后，人膽猜測，分組討論并設計實驗方案來證實自己的觀點，培養(yǎng)敢

于提出不同見解的科學態(tài)度。

本課教學中，讓我高興的是，在分組實驗，學生不僅發(fā)現(xiàn)了電流和線圈匝數(shù)

這兩個影響磁性強弱的因素，還提出了“通電時間的長短”和“鐵芯是否生銹”

兩個不在本課計劃范圍內的因素。雖然這有些令我措手不及，但我還是很開心。

16.4電磁繼電器與自動控制

教學目標

知識目標

1.了解電磁繼電器的結構和工作原理。

2.認識電磁繼電器在自動控制中的實際應用。

教學重點

知道電磁繼電器的工作原理。

教學難點

利用電磁繼電器設計控制電路。

器材準備

電磁繼電器工作原理掛圖和示教板（或實物），導線若干，開關，學生電

源2臺，電動機。

教學過程

一、引入新課

播放課件：電磁繼電器

這是碼頭上工人們忙碌的情景，你知道工人是怎樣將如此重的集裝箱吊起

的嗎？工人師傅利用按鈕來控制吊車，就可以輕松完成了。其實工人師傅按下

的只是繼電器的開關，這節(jié)課我們就來學習有關電磁繼電溶的知識，你們想了

解它嗎？想知道什么？

教師：在眾多的應用中，我們選擇一、二個典型的例子來進行研究。本節(jié)

課我們將共同學習、了解電磁繼電器、電磁閥車門的工作原理。

二、新課教學

探究點一：認識電磁維電器

出示電磁繼電器.工作原理掛圖和示教板，介紹它的結構：主要由電磁鐵、

彈簧、銜鐵和觸點組成。

2.結合掛圖介紹它的工作原理：

（1）控制電路：低壓電源、線圈、開關。

（2）工作電路：高壓電源、用電器（電動機）、觸點開關。

探究點二：用電磁繼電器進行自動控制

啟發(fā)：電磁繼電器是如何控制工作電路工作的呢？

繼續(xù)播放課件：電磁繼電器

繼電器可利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強電流電

路的裝置。電磁繼電器實質是由電磁鐵控制的開關。電磁繼電器電路由低壓控

制電路和高壓工作電路兩部分組成?？刂齐娐酚呻姶盆F、低壓電源和開關組

成。工作電路由機器（電動機或電燈）高壓電源和電磁繼電器的觸點部分組

成。

引導分析：閉合S-控制電路接通一電磁鐵有磁性一吸引銜鐵一觸點開關

接通f高壓電路接近一電動機工作。斷開S-控制電路斷開一電磁鐵磁性消失

f彈簧復位f觸點開關斷開f高壓電路斷開f電動機停止工作。

歸納電磁繼電器的T作原理：當較小的電流通過〃、夕流入線圈時.電磁鐵

把銜鐵吸