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1、第十五章 电磁铁与自动控制一、课标要求1通过磁铁等磁性物质，感知物质的磁性和磁化现象，调查磁性材料在生活中的用途。解读：磁性是物质的属性之一。课标要求学生对磁性和磁化现象有一个初步的认识，能分辨出哪些物质是磁性物质，哪些物质是非磁性物质。尝试将磁性和它在生活中的用途联系起来，通过调查磁性材料在生活中的应用尽可能让学生接触生活、接触社会。2通过实验，探究通电螺线管外部磁场的方向。解读：通电螺线管外部磁场大致相当于一个条形磁铁的磁场，学生主要是探究电流方向与北极方向的关系，不必探究磁感线分布的细节和螺线管内部磁场的情况。对于探究没有终结性的要求，也就是说，不必要求学生理解或知道右手螺旋定则。3.
2、探究影响电磁铁磁性强弱的因素。解读：探究电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关，是课标中列举的典型的探究案例，除进行全程探究外，需要注意强调设计实验在探究中的重要性。对于电磁继电器及由电磁继电器实现的自动控制，课标虽没有具体要求，但要让学生通过学习体会科学技术对人类生活和社会发展的重要影响。二、本章教材分析1 本章概述本章主要科学内容有磁体、磁极、磁感线等概念，探究通电螺线管外部磁场的方向及影响电磁铁磁性强弱的因素，了解电磁继电器与自动控制在生产和生活中的应用等内容。 小学自然课已经学过关于永磁体的磁现象，学生平常大多摆弄过吸铁石，对磁现象并不陌生。但磁场、磁感线、电流的磁场等概念却都是全新的、抽象的知
3、识。其中，磁场和磁感线是电磁学中的重要概念之一，是以后学习电磁感应、磁感应强度等电磁学知识的基础。不过，我们当前的主要目标是确认磁场的存在，认识磁感线是用来描述磁场方向及其分布情况的方法，不涉及磁感线疏密、直线电流周围磁感线的形状等问题。探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”作为一个探究课题，思路简明清晰，材料简单易得，操作方便，是培养学生科学探究能力的良好素材。电磁铁、电磁继电器直接与生产实际联系，有助于培养学生运用所学知识分析和解决问题的能力。本章教材总的编排思路大体是：以电和磁的联系为线索，以实验和科学探究为主要手段，展示了磁场、电流的磁效应及其应用等内容。全章科学内容和科学探究相互呼应，相得
4、益彰。教材15.1节在复习物质的磁性、磁体、磁极的基础上，引出“磁场”的概念，学习用“磁感线”描述磁场的方法。教材15.2节通过研究通电直导线周围的磁场和通电螺线管周围的磁场，从而揭示了电与磁之间的联系。由于电磁铁在生活、生产中应用广泛，因而15.3节安排了探究电磁铁的磁性等内容，教材以科学探究的形式呈现，设计了多个小活动：A.观察电磁铁的结构，B.给电磁铁通电，C.制作简易电磁铁，D.研究电磁铁的磁性强弱因素，在落实这些活动的时候，要注意穿插阅读、讨论和总结。15.4节通过一系列学生活动研究电磁铁的一种典型应用电磁继电器。教材以螺线管电磁铁电磁继电器自动控制的顺序为线索，由浅入深，由理论到实
5、践，体现了从物理走向社会的新课程理念。本章教学重点：磁场是贯穿电磁现象始终的一个重要概念，用磁感线来形象化的表示磁场是一种重要的科学研究方法。电流产生的磁场、通电螺线管产生的磁场等内容，即包含重要的科学探究过程和科学研究方法，又是后面研究电磁铁的理论基础。课程标准中选择了“影响电磁铁磁性强弱的因素”课题为例，讲述了科学探究的七个要素和过程特征。因此，以上内容都是本章的重点。本章教学难点：磁场、磁感线和电流的磁场非常抽象，是本章的难点。教学中应注意把书本上抽象的知识与生活中的具体现象联系起来，通过转换的方法，化抽象为具体，化无形为有形，丰富学生的想象能力，这是突破难点的有效途径。2编写特点本章教
6、材在编写上有以下特点：（1）注重联系社会实际和学生生活。内容编排注意从学生熟悉的事物入手，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。如15.1节“从永磁体谈起”，从学生“你对永磁体了解多少”出发，列举学生熟悉的各种永磁体，得出了 “磁极”、“磁性”等概念；本章安排了“电磁继电器与自动控制” 一节，体现了 “从物理走向社会”的课程理念。并利用“信息链接”、“STS”等栏目，列举电磁技术的一些应用，把物理教学与科学技术的发展和社会进步联系起来，引导学生关注科技发展的前沿，帮助他们树立正确的科学观，培养他们振兴中华、将科学服务人类的使命感和责任感。教材以活动、讨论、设计制作等多种形式安排学
7、习方式，呈现出生动活泼的教学氛围。（2）突出实验和探究。与传统教材相比，新教材考虑到了学生“喜欢实验和探究”的特点，设计了大量学生活动，注重知识形成的过程，注意让学生通过观察、实验等实践活动来主动地建构知识体系。本章的科学探究课题有三个：“通电直导线的磁场”、“通电螺线管的磁场”、“探究电磁铁的磁性”，使学生更多地经历科学探究的过程；本章安排了课堂活动7个，给学生提供了较多的活动机会。这些活动，需要的器材简单，贴近学生的生活，从而使物理知识与生活和社会联系起来，对学生形成、理解物理概念和规律，有很好的促进作用。3课时安排本章共4节，建议全章教学用5课时，其中新授课每节1课时，复习总结1课时。三
8、、各节教材说明与教学建议15.1从永磁体谈起1教学目标：知识与技能知道一些基本的磁现象，知道“磁化”和“去磁”的简单方法，了解磁性的广泛应用。认识磁场，知道磁感线是形象地表示磁场的一种方法。过程与方法通过实验探究活动，认识磁体、磁场的基本性质。通过用铁屑显示永磁体的磁场分布，学习用磁感线表示磁场的方法。情感态度与价值观通过了解磁体在实际中的应用和我国古代对磁学的伟大贡献，体会物理知识的摘要作用，培养学生对科学的兴趣，增强学生的民族自豪感和振兴中华的责任感。2教材说明本节课的主要内容：通过实验活动，了解磁现象和磁体的基本性质，认识磁场；学习用磁感线表示磁场的方法。本节课的编写思路：首先介绍我国古
9、代的四大发明之一指南针，以及磁体在现代科学技术中的应用，由此引出课题。然后引导学生通过活动1和活动2，进一步加深对磁体、磁极间相互作用规律的认识和了解，为提出磁场概念、研究磁场做好知识上的铺垫。在引出“磁场”概念后，让学生在活动中观察磁体周围（磁场中）铁屑的分布，认识不同磁场的方向及分布情况。最后引出用磁感线表示磁场的方法。本节课的重点和难点：磁场是物理学的重要概念，磁感线是形象地表示磁场方向和分布情况的方法，是进一步学习电磁学知识的基础。因为磁场难以直接认识，比较抽象，怎样用磁感线表示磁场，特别是用磁感线表示磁场的方向，学生往往很难理解。这些都需要学生具有一定的想象能力，而初中学生的思维方式
10、恰好处于从形象思维到抽象思维的过渡阶段，所以磁场和磁感线的教学既是本节课的重点又是难点。3教学建议本节课是本章的第一节，可以利用学生熟悉的磁现象，或者准备一些有趣的小实验，直接引入章标题，然后通过人类认识磁现象是从永磁体开始的这一事实，进入第一节课的学习。充分利用学生在生活和小学科学课中有关“磁现象”的认识和知识储备，不但有利于学生顺利完成活动1和活动2中的探究实验，还能够引发学生的认知冲突，促进学生的深层次思考和探究，加深对磁体性质、磁化等知识的认识和理解。磁场是一个很抽象的概念，初中只要求学生初步认识磁场的存在，即知道磁体周围存在磁场即可。通过“磁场中某一固定点对小磁针的北极（或南极）的作
11、用力有确定的方向，而在磁场的不同点，小磁针北极受力方向不同”的事实，认识到磁场是有方向的。所以本节课从磁场的基本性质对放入其中的磁体产生磁力的作用来认识、感受磁场，把抽象的问题具体化、形象化，符合初中学生的认知规律。因而做好课本图15-4、15-5的几个实验是突破难点的关键。古老而年轻的磁体课前可以在网上收集“司南”、磁悬浮列车、-磁谱仪、极光等一些源于古代、现代、自然、科技的图片或视频，制成多媒体课件，上课时播放，激发学生的学习兴趣，引出课题。学生在小学科学课上对于磁体、磁极间的相互作用有了初步的了解，因而本节课在引入课题后，可以启发学生回忆思考：对于磁体你已经了解哪些方面的知识？待学生回忆
12、后，教师简单点评，然后指出：“为更全面的认识磁现象，请同学们做下面的实验（活动1）。”由此引入活动1。学生做完活动1的实验后，再让学生对回忆的知识进行纠正和补充，学生的印象会更深。活动1，由于实验比较简单，可以把它改成开放性的自主探究实验。课前为每一小组准备课本图15-2中的器材，为了使实验效果更明显，小组的实验器材还可以再增加两辆力学小车（铝制或木制），一个条形磁铁，或给两个中间系线的条形磁铁，以让学生方便地研究磁极间的相互作用。让学生带着课本上的4个问题自主活动，探究、发现磁体的性质。实验活动以后，让学生汇报得到的结论。 由于该活动实验器材较多，过程开放性（自主性）较强，为了充分发挥开放性
13、探究活动的作用，让不同层次的学生都能够都有较高水平的收获，在得出课本上的基本结论后，可以启发提问：实验中，同学们还有没有其他的发现？还有哪些问题？从而促进学生深层次的思考，把探究活动推向深入。善于钻研的学生还可能发现磁化现象，磁体指南北的性质等，提出诸如：磁体为什么总是指南北？为什么磁铁能够吸引锯条、回形针等而不能够吸引铜、铝导线？如果学生不能发现或提出上述问题，老师可以提问：磁铁吸引回形针时，回形针之间能否互相吸引？是否所有的金属都能够被磁铁吸引？从而引出活动2，学习磁化和去磁。对于活动2，有活动1和学生的生活经验做基础，学生对于图15-3使物体磁化的方法很容易掌握，教学时要注意引导学生将无
14、意识的生活体验，纳入新的知识体系。进行这一环节时，可以提出问题：给大家一根钢针，同学们有哪些方法将它磁化？在学生回答以后，再做活动2中的（a）（b）两个实验，并比较一下哪种方法磁化效果好，以加深印象。对于去磁，学生的生活经验不足，老师可从逆向思维的角度引导学生：既然原来没有磁性的物质可以获得磁性，那么具有磁性的物质在某些情况下是否也会失去磁性呢？引出去磁的概念，然后演示用“加热”和“敲击”的方法去磁。最后可以引导学生从磁化的角度解释磁铁吸铁而不能吸铜、铝的原因。认识磁场对于这部分内容，可以通过实验演示“不直接接触的两磁体之间也能够发生相互作用”，从而提出问题：磁体间不需要直接接触，为什么也能发
15、生相互作用呢？引出磁场的概念。在学生了解到磁场“看不见、摸不着”之后，启发学生类比认识“流动的空气”的方法，寻找显示这种“看不见、摸不着”的磁场的方法。空气流动大家不能直接感知，但我们通过观察空气流动对树叶等物体的作用，根据“树叶动”的事实就可以间接知道空气在流动，同样，我们可以通过观察磁场对其它磁体的作用来间接地认识磁场，从而引入活动3。活动3的目的是为了让学生认识到：磁场有方向；磁场中不同位置，磁场方向不同。做图15-4的实验以前，建议增加一个演示实验：用磁针 “探测”磁场及方向。在桌面上放置一个条形或蹄形磁铁，将同一磁针分别放在磁铁周围不同位置，也可以同时将多个相同的大磁针放在磁体周围不
16、同位置，让学生观察磁针静止后的指向。通过这个实验，学生不但加深了对“磁场有方向”的认识，而且知道磁场方向可以通过磁针的方向来显示。 做完上述实验后，进一步引导学生思考：为了显示磁场中更多点的磁场的方向，应该有更多的磁针。为此，在实验时可以用很细的铁屑（放在磁场中被磁化成一个个小磁针）代替磁针显示磁场方向及分布情况。然后演示图15-4中的（a）（b）两实验，为增大可见度，建议用投影仪演示。做完实验，结合图15-5，提出问题：实验过程中，往玻璃板上撒铁屑后，为什么要轻轻敲击玻璃？磁体周围的铁屑或磁针有规律的排列，是受什么力作用的结果？没有磁场，它们的排列能有这样的规律吗？让学生明确：铁屑或磁针排列情况直观反映了磁场分布情况。接着启发学生思考：用摆磁针或撒铁屑的方法显示、描述磁场有什么缺点？引出下一个段
