2025年初中九年級(jí)上冊(cè)【物理(人教版)】電磁鐵+電磁繼電器+教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息課例編號(hào)2020QJ09WLRJ041學(xué)科物理年級(jí)9年級(jí)學(xué)期第1學(xué)期課題電磁鐵電磁繼電器教科書書名：物理九年級(jí)上冊(cè)出版社：人教版出版日期：教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：能描述電磁鐵,說明電磁鐵的特點(diǎn)和工作原理；了解電磁鐵強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)；能說明電磁繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理，了解電磁鐵在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。能力目標(biāo)：會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱跟電流大小、線圈匝數(shù)的定性關(guān)系；學(xué)習(xí)運(yùn)用控制變量的思想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。情感目標(biāo)：有運(yùn)用電磁鐵和電磁繼電器服務(wù)生產(chǎn)生活的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)。教學(xué)難點(diǎn)：電磁繼電器的工作原理及應(yīng)用。教學(xué)過程時(shí)間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動(dòng)2分鐘3分鐘6分鐘4分鐘5分鐘1分鐘1分鐘引入電磁鐵實(shí)驗(yàn)探究電磁鐵應(yīng)用電磁繼電器課堂小結(jié)布置作業(yè)電磁鐵【點(diǎn)PPT】同學(xué)們見過電磁起重機(jī)嗎？【點(diǎn)PPT】電磁起重機(jī)在工作時(shí)，可以吸起鋼鐵。老師組裝了一個(gè)電磁起重機(jī)的模擬電路，【點(diǎn)PPT】這是起重吊頭，它實(shí)際上是一個(gè)電磁鐵。【點(diǎn)PPT】這是學(xué)生電源?！军c(diǎn)PPT】這是一個(gè)底部有掛鉤的鐵質(zhì)圓盤。我們來看看這個(gè)起重機(jī)的工作情況吧?！军c(diǎn)PPT】（自動(dòng)播放視頻）【點(diǎn)PPT】三個(gè)狀態(tài)對(duì)比，你發(fā)現(xiàn)了什么？【點(diǎn)PPT】電路未接通時(shí)，起重吊頭不吸引鐵質(zhì)圓盤。----說明：電磁鐵無磁性?！军c(diǎn)PPT】接通電源后，起重吊頭能吸起鐵質(zhì)圓盤。----說明：電磁鐵有磁性?！军c(diǎn)PPT】斷開電源時(shí)，鐵質(zhì)圓盤掉落。----說明：電磁鐵失去磁性。【點(diǎn)PPT】這正是電磁鐵的工作原理：電磁鐵中有電流通過時(shí)有磁性，【點(diǎn)PPT】沒有電流時(shí)就失去磁性?！军c(diǎn)PPT】我們一起來看看起重吊頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)吧?！军c(diǎn)PPT】這是螺線管，也叫線圈。【點(diǎn)PPT】這是鐵芯?！军c(diǎn)PPT】電磁鐵，就是內(nèi)部插有鐵芯的螺線管?！军c(diǎn)PPT】給螺線管通電時(shí)，螺線管周圍便有磁場(chǎng)，為什么還要加入鐵芯呢？我們來做一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，看一看鐵芯的作用?！军c(diǎn)PPT】取出鐵芯，將螺線管至于支架上；上面用彈簧懸掛鐵質(zhì)圓盤。若給螺線管通電，可通過鐵質(zhì)圓盤下降的幅度得知彈簧的伸長長度，便可研究螺線管對(duì)鐵質(zhì)圓盤的吸引力的大小，進(jìn)而判斷通電螺線管的磁場(chǎng)強(qiáng)弱?！军c(diǎn)PPT】我們來做做看吧?！军c(diǎn)PPT】（點(diǎn)擊視頻）【配視頻】實(shí)驗(yàn)時(shí)：給螺線管通電，此時(shí)鐵質(zhì)圓盤略有下降。【配視頻】螺線管內(nèi)加入鐵芯，螺線管中通過相同的電流，請(qǐng)同學(xué)們觀察鐵質(zhì)圓盤的下降幅度?！九湟曨l】鐵質(zhì)圓盤被牢牢吸引?！军c(diǎn)PPT】通過實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，不加鐵芯，給螺線管通電，鐵質(zhì)圓盤略有下降，彈簧的形變量較小，這說明磁場(chǎng)對(duì)鐵質(zhì)圓盤的吸引力較小。加入鐵芯后，螺線管中通過相同的電流時(shí)，鐵質(zhì)圓盤被磁化后的鐵芯緊緊吸住，彈簧的形變量很大，這說明磁場(chǎng)對(duì)鐵質(zhì)圓盤的吸引力很大?！军c(diǎn)PPT】磁場(chǎng)對(duì)鐵質(zhì)圓盤的吸引力越大，表明磁場(chǎng)越強(qiáng)。由此可見，在通電螺線管中插入鐵芯，通電螺線管的磁場(chǎng)和磁化后的鐵芯產(chǎn)生的磁場(chǎng)累加在一起，整體磁性大大增強(qiáng)。電磁鐵磁性強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)？【點(diǎn)PPT】這是實(shí)驗(yàn)是常見的電磁鐵。【點(diǎn)PPT】實(shí)際中，根據(jù)工作性質(zhì)不同，需要電磁鐵的磁性強(qiáng)弱也不同。那么，電磁鐵磁性強(qiáng)弱可能跟哪些因素有關(guān)呢？【點(diǎn)PPT】首先，電磁鐵只有在線圈中通有電流時(shí)才有磁性，那么，電流的大小應(yīng)該會(huì)影響電磁鐵磁性的強(qiáng)弱?！军c(diǎn)PPT】其次，構(gòu)成電磁鐵的主要部件是線圈，線圈的匝數(shù)和形狀可能也會(huì)影響電磁鐵的磁性強(qiáng)弱。【點(diǎn)PPT】下面我們主要進(jìn)行以下兩個(gè)探究：【點(diǎn)PPT】探究一：電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小有關(guān)嗎？【點(diǎn)PPT】因?yàn)榫€圈的形狀不易改變，所以我們進(jìn)行探究二：外形相同的電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈的匝數(shù)會(huì)有怎樣的關(guān)系？【點(diǎn)PPT】我們用一段導(dǎo)線、一枚鐵釘就可以制作一個(gè)電磁鐵?！军c(diǎn)PPT】用漆包線代替有絕緣皮的導(dǎo)線，可以增加線圈的匝數(shù)。將漆包線纏繞到鐵釘上，用砂紙將漆包線兩端點(diǎn)的絕緣漆打磨掉，并將其兩端固定在接線柱上。【點(diǎn)PPT】（播放視頻，配語音）給自制電磁鐵通電，電磁鐵吸引大頭針?？梢愿鶕?jù)電磁鐵吸引大頭針的多少，來判斷它的磁性強(qiáng)弱?！军c(diǎn)PPT】首先，我們來探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小有關(guān)嗎？實(shí)驗(yàn)時(shí)，將電磁鐵與滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián)起來，通過開關(guān)接到電源上?！军c(diǎn)PPT】調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，改變電路中的電流。請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀察通入不同大小的電流時(shí)，電磁鐵吸引大頭針的多少有什么變化?！军c(diǎn)PPT】我們來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)吧。（播放視頻）【點(diǎn)PPT】我們一起來記錄現(xiàn)象吧。【點(diǎn)PPT】當(dāng)電流為1A時(shí)，電磁鐵吸引的大頭針較少；【點(diǎn)PPT】當(dāng)電流為2A時(shí)，電磁鐵吸引的大頭針較多；【點(diǎn)PPT】當(dāng)電流為3A時(shí)，電磁鐵吸引的大頭針很多?！军c(diǎn)PPT】從實(shí)驗(yàn)可以看出：電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與電流大小有關(guān)。同一個(gè)電磁鐵，通入的電流越大，電磁鐵吸引的大頭針越多，【點(diǎn)PPT】電磁鐵磁性越強(qiáng)?！军c(diǎn)PPT】下面我們來探究，電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)是否有關(guān)？【點(diǎn)PPT】這是三個(gè)串聯(lián)起來的外形相似自制線圈，它們都纏繞在相同的鐵釘上，線圈匝數(shù)分別為30匝、60匝、90匝。【點(diǎn)PPT】將這三個(gè)串聯(lián)的線圈通過開關(guān)接到電源上。這樣既改變了線圈的匝數(shù)，又控制了通過三個(gè)線圈的電流相等?！军c(diǎn)PPT】給電路通入一定的電流，請(qǐng)同學(xué)們觀察現(xiàn)象，并比較不同匝數(shù)的電磁鐵的磁性強(qiáng)弱?！军c(diǎn)PPT】（播放視頻）【點(diǎn)PPT】我們一起把現(xiàn)象記錄下來吧。【點(diǎn)PPT】匝數(shù)為30匝的電磁鐵吸起的大頭針較少；匝數(shù)為60匝的電磁鐵吸起的大頭針較多；匝數(shù)為90匝的電磁鐵吸起的大頭針很多?！军c(diǎn)PPT】根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可得結(jié)論：電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)有關(guān)。通入的電流一定時(shí)，外形相同的電磁鐵，匝數(shù)越多，【點(diǎn)PPT】電磁鐵磁性越強(qiáng)?！军c(diǎn)PPT】綜上，我們可以得出結(jié)論：電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與通過線圈的電流、線圈的匝數(shù)有關(guān)。電流越大、匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。電磁鐵磁性的應(yīng)用【點(diǎn)PPT】電磁鐵跟永磁體相比，有什么優(yōu)勢(shì)呢？永磁體的磁性有無、磁性強(qiáng)弱、極性都不易改變，但對(duì)于一個(gè)電磁鐵：【點(diǎn)PPT】1.電磁鐵磁性的有無，可以用通、斷電來控制?！军c(diǎn)PPT】2.電磁鐵磁性的強(qiáng)弱，可以用電流的大小來控制。【點(diǎn)PPT】3.電磁鐵磁極的極性，可以用電流的方向來控制?！军c(diǎn)PPT】電磁鐵的實(shí)際用途很多，最直接的應(yīng)用之一是電磁起重機(jī)。電磁鐵安裝在吊車上，通電后吸起大量鋼鐵，移動(dòng)到另一位之后，切斷電流，鋼鐵被放下。大型起重機(jī)一次可以吊起幾噸鋼材?！军c(diǎn)PPT】磁懸浮列車也用到了電磁鐵，且大多是通有強(qiáng)大電流的電磁鐵。磁浮列車的車廂和鐵軌上分別安放著磁體，磁極相對(duì)。由于磁極間的相互作用，列車能夠在鐵軌上方幾厘米的高度上飛馳，避免了來自車輪與軌道之間的摩擦，突破了以往列車的速度極限，最大運(yùn)行速度可達(dá)500km/h以上。這幾乎達(dá)到了短程飛機(jī)的航速，并且噪聲低、動(dòng)力損耗少、穩(wěn)定性高。2003年，我國上海市龍陽路至浦東機(jī)場(chǎng)的磁浮鐵路成為世界上第一條商業(yè)運(yùn)營的磁浮鐵路?！军c(diǎn)PPT】2019年5月23日10時(shí)50分，速度達(dá)600km/h高速磁浮試驗(yàn)樣車在青島下線。這標(biāo)志著中國在高速磁浮技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。中國磁浮未來可期?！军c(diǎn)PPT】在電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)里，也用到了電磁鐵?！军c(diǎn)PPT】全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水閥門，感應(yīng)式出水閥門，也是電磁鐵來控制的。【點(diǎn)PPT】電鈴和電磁繼電器里，也用到了電磁鐵。【點(diǎn)PPT】這是一個(gè)直流電鈴。（視頻）給直流電鈴?fù)姡惆l(fā)出清脆的響聲?！军c(diǎn)PPT】讓我們來看看直流電鈴的工作原理吧。【點(diǎn)PPT】這是電磁鐵【點(diǎn)PPT】這是彈簧片【點(diǎn)PPT】彈簧片的一端連接著銜鐵【點(diǎn)PPT】銜鐵右側(cè)連接著小錘【點(diǎn)PPT】這是鈴?fù)搿军c(diǎn)PPT】這是金屬螺釘【點(diǎn)PPT】電路接通前，彈性片和螺釘是接觸的?！军c(diǎn)PPT】接通電源后，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵，使小錘敲擊鈴?fù)攵l(fā)聲；【點(diǎn)PPT】同時(shí)，彈性片與螺釘分離，導(dǎo)致電路斷電，電磁鐵失去磁性，銜鐵被釋放，而彈性片又和螺釘接觸而通電。這樣循環(huán)下去，小錘就不停地敲擊鈴?fù)氚l(fā)出鈴聲。那么，電磁繼電器在電路中起什么作用呢？四、電磁繼電器【點(diǎn)PPT】驅(qū)動(dòng)巨大機(jī)器的電流可能達(dá)到幾十安、幾百安。在工廠里，我們常?？吹焦と藥煾道冒粹o來控制機(jī)器，難道強(qiáng)大的電流就在按鈕下面流過？----不，用手直接控制強(qiáng)大的電流或操作高壓電路是很危險(xiǎn)的，工人師傅按下的只是繼電器的開關(guān)，而電源的接通和斷開是由繼電器控制的?！军c(diǎn)PPT】繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強(qiáng)電流電路通斷的裝置。【點(diǎn)PPT】這是一個(gè)模擬的控制電路。這個(gè)電路中就有電磁繼電器。它分為左右兩部分。左側(cè)電路由干電池供電；右側(cè)電路連接到220V的電源上，繼電器把這兩個(gè)電路聯(lián)系在一起。我們來看看這個(gè)電路是怎么工作的吧?！军c(diǎn)PPT】（視頻）接通右側(cè)電路，綠燈亮；閉合左側(cè)低壓控制電路中的開關(guān)，右側(cè)電路中的紅燈亮；斷開低壓控制電路中的開關(guān)，右側(cè)電路中的紅燈熄滅，綠燈亮起。再觀察一遍?！军c(diǎn)PPT】這樣就實(shí)現(xiàn)了低壓控制高壓。在這個(gè)電路中，實(shí)現(xiàn)低壓控制高壓的元件就是電磁繼電器，【點(diǎn)PPT】它是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)?！军c(diǎn)PPT】我們看看它的結(jié)構(gòu)?！军c(diǎn)PPT】這是電磁鐵，【點(diǎn)PPT】金屬片的中間下方裝有銜鐵，【點(diǎn)PPT】金屬片的左端安裝了彈簧，【點(diǎn)PPT】這是觸點(diǎn)。【點(diǎn)PPT】其中，隨金屬片一起上下運(yùn)動(dòng)的觸點(diǎn)是動(dòng)觸點(diǎn)【點(diǎn)PPT】動(dòng)觸點(diǎn)上下兩側(cè)各有一個(gè)靜觸點(diǎn)?！军c(diǎn)PPT】通過局部放大視頻，請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察電磁繼電器的工作過程。尤其關(guān)注銜鐵和觸點(diǎn)?！军c(diǎn)PPT】（視頻）再觀察一遍?！军c(diǎn)PPT】【點(diǎn)PPT】我們來對(duì)比分析：當(dāng)沒有電流通過電磁鐵時(shí)，在彈簧拉力作用下，動(dòng)觸點(diǎn)與上方的靜觸點(diǎn)接通。【點(diǎn)PPT】當(dāng)有電流流過電磁鐵時(shí)，電磁鐵把銜鐵吸下，動(dòng)觸點(diǎn)與下方的靜觸點(diǎn)接通?！军c(diǎn)PPT】以剛才的演示電路為例，【點(diǎn)PPT】我們看其工作電路的示意圖，左側(cè)是電磁鐵所在的低壓控制電路，【點(diǎn)PPT】右側(cè)電路為紅綠燈工作電路。【點(diǎn)PPT】當(dāng)?shù)蛪嚎刂齐娐窋嚯姇r(shí)，電磁鐵無磁性，在彈簧拉力作用下，右側(cè)工作電路中的兩個(gè)上方觸點(diǎn)接觸，綠燈亮?！军c(diǎn)PPT】給低壓控制電路通電，電磁鐵有磁性，銜鐵被吸引，右側(cè)工作電路中的兩個(gè)下方觸點(diǎn)接觸，高壓電路中綠燈熄滅、紅燈亮起。像這樣，工人師傅的按鈕只控制電磁鐵電流的通斷，而高電壓、強(qiáng)電流電路的通斷則由觸點(diǎn)控制，人們就可以安全方便地操縱大型機(jī)械了?！军c(diǎn)PPT】若將這個(gè)開關(guān)換成水位控制開關(guān)，便是一個(gè)“防汛報(bào)警器”了?！军c(diǎn)PPT】如果將控制電路中的開關(guān)換成對(duì)光、煙霧、溫度等敏感的元件，便可實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)控制。留心觀察，你一定會(huì)發(fā)現(xiàn)更多電磁繼電器的應(yīng)用，定會(huì)感受到科技的魅力。課堂小結(jié)【點(diǎn)PPT】同學(xué)們，來梳理今天所學(xué)內(nèi)容吧，我們認(rèn)識(shí)了