20.3 电磁铁 电磁继电器 教案 （新教材）初中物理人教版九年级全册（2024）

这是一份人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 电磁铁 电磁继电器教学设计，共8页。教案主要包含了师生活动，提出问题，设计意图，猜想与假设，实验器材，进行实验，实验现象，实验结论等内容，欢迎下载使用。
1．了解电磁铁的结构及其在生产生活中的应用，能利用电磁铁的知识解决生活中的实际问题。
2．经历分析电磁铁、电磁继电器的结构及其工作原理的过程，发展分析推理能力。
3．通过制作简易的电磁起重机，培养提出和解决问题、总结归纳的科学探究能力。
4．结合电磁铁在生产生活中的应用，体会物理学的应用价值，关注科学技术对社会发展的影响。
教学重点
对电磁铁磁性强弱的认识。
教学难点
电磁继电器的工作原理。
教学过程
新课导入
【师生活动】教师展示课件，以工地、码头、车间中电磁起重机提起重型铁质材料、可随意吸住或放下钢铁的实际场景为切入点，结合直观的场景描述，提出核心探究问题。紧接着新旧知识对比，并将永磁体和通电螺线管进行对比，提出第二个思考问题。
【提出问题】在工地、码头以及一些车间，人们常常可以看到电磁起重机提起几十吨重的铁板、废铁和其他各种铁质材料。它能随意把钢铁吸住或放下，你知道这是如何做到的吗？

条形磁体，它的周围存在着磁场，且能长期保持其磁性，这种磁体被称为永磁体。螺线管通电后，会成为一个磁体，断电后其磁性容易消失。通电螺线管形成的磁体与永磁体相比，有哪些优点？

【设计意图】通过实际问题情境，激发学生探究欲望，以电磁起重机的生活实例切入，激发学生学习兴趣与好奇心；通过回顾永磁体旧知、对比通电螺线管特性并设置递进式问题，衔接新旧知识；引导学生聚焦电磁铁这一核心研究对象，明确课堂学习主线，为后续的知识讲解和实验探究做好知识与方法的铺垫。
新知探究
一、电磁铁
【师生活动】教师依次开展概念讲解、原理阐释、安培定则复习示范、实验问题提出与器材介绍及实验指导、优点梳理总结、应用场景分类讲解等活动，学生则对应完成观察、识记定义、理解原理、尝试运用定则判断磁极，小组合作完成磁性强弱影响因素的猜想、现象分析与结论归纳、总结电磁铁可控优点。
1．电磁铁
把导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性。我们把这种磁体叫作电磁铁。

2．工作原理
电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。在螺线管的内部插入铁芯通电后，铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强。

3．电磁铁磁极极性的判断
电磁铁的磁极极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用安培定则来判定。
电磁起重机主要部件之一是电磁铁。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。你能制作一个简易的电磁起重机吗？
4. 制作简易的电磁起重机
【提出问题】把一根较长的导线绕在一枚大铁钉上，就可制成一个电磁铁。实际电磁起重机中的电磁铁磁性很强。如何使你制作的电磁铁磁性增强？影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些呢？
【猜想与假设】
（1）电磁铁只有在线圈中通有电流时才有磁性，猜想电流的大小应该会影响电磁铁磁性的强弱。
（2）构成电磁铁的主要部件是线圈，猜想线圈匝数可能会影响电磁铁的磁性强弱。
【实验器材】电源、绕有不同线圈匝数的两个电磁铁、电流表、开关、滑动变阻器、大头针及导线。
【进行实验】
（1）电磁铁的磁性强弱跟电流大小的关系：将滑动变阻器、电流表和电磁铁串联起来，闭合开关，此时电磁铁线圈匝数一定，调节滑动变阻器，改变通过线圈的电流大小，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。
【实验现象】匝数一定时，电路中的电流越大，电磁铁吸引的大头针越多。
（2）电磁铁的磁性跟线圈匝数的关系：把两个匝数不同的电磁铁，与滑动变阻器、电流表串联（电流大小相等）在电路中，闭合开关，此时电路中电流大小一定，观察电磁铁吸引大头针的数目变化。
【实验现象】电流一定时，匝数越多，电磁铁吸引的大头针就越多。
【实验结论】线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
5. 电磁铁的优点
（1）可以通过电流的通断来控制其磁性的有无。
（2）可以通过改变电流的方向来改变其磁极的极性。
（3）可以通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。
6. 电磁铁的应用
（1）电磁铁可以直接对磁性物质有吸引力的作用
主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，也都是由电磁铁控制的。

（2）电磁铁的另一个应用是产生强磁场
现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁悬浮列车、三峡水库的发电站、磁疗设备、测量仪器、研究微观粒子用的加速器等。
【设计意图】从电磁铁的基本定义和组成入手，先讲清核心工作原理和磁极判断方法，再以“制作简易电磁起重机”为课堂活动主线，完整呈现“提出问题、猜想假设、进行实验、得出结论”的科学探究流程，探究出磁性强弱的影响因素后，顺势总结电磁铁的三大优点，最后延伸到生活、工业、科技等不同领域的实际应用，让知识形成闭环。让教师的课堂教学有清晰的引导思路，同时让学生跟随结构推进逐步搭建完整的知识体系，在掌握电磁铁相关知识的同时，提升科学探究能力，建立物理知识与现实生活的关联。
二、电磁继电器
【师生活动】教师通过生活情境工人如何控制这些强大的电流设问引发思考，提出电磁继电器结合实物图讲解概念，分步演示电磁继电器的结构与通电、断电工作原理，引导学生归纳其实质并结合实例拓展应用方向。
在生活中，驱动巨大机器的电流可能有几十安、几百安。直接操作是很危险的。在工厂里，我们常常看到工人师傅利用按钮来控制机器。这是如何做到控制这些强大的电流？

1．电磁继电器
电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高压电、强电流电路通断，来控制工作电路的一种开关的装置。

2．电磁继电器的结构
3. 电磁继电器的工作原理
（1）通电
（2）断电
4. 电磁继电器的实质
电磁继电器的实质是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路通断的开关。
5．电磁继电器的一些应用
（1）使人远离高压、高温、有毒等环境，实现远距离控制。
（2）在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，可以实现对温度、压力或光的自动控制，如电铃、防盗报警、防汛报警、温度自动控制、空气开关自动控制等。
【设计意图】从工厂控制强电流机器的实际场景切入设疑，激发学生探究兴趣；再按“概念、结构、工作原理、实质、应用”由浅入深的逻辑搭建知识体系，同时借助实物图、结构标注图、分步原理示意图等素材将抽象知识直观化，突破工作原理这一教学重难点。
三、课堂练习
【师生活动】展示课堂练习，学生思考作答。
【设计意图】通过学生对课堂练习的作答与教师的讲解，进一步巩固学生对电磁铁和电磁继电器原理及构造的理解与应用。
课堂小结