物理九年级全册第20章电与磁 教案 新人教版

第二十章电与磁
1．了解简单的磁现象，知道磁极间的相互作用，了解磁化．
2．知道磁体周围存在磁场；知道磁在日常生活、工业生产和科研中的重要应用．
3．知道存在地磁场．
4．认识电流的磁效应，初步了解电与磁之间的联系．
5．知道通电导体周围存在磁场，会根据安培定则判断通电螺线管的磁极或电流方向．6．知道电磁铁的特性和工作原理；了解影响电磁铁磁性强弱的因素．
7．了解电磁继电器的结构和工作原理．
8．了解磁场对通电导线的作用；了解直流电动机的结构和工作原理．
9．知道电磁感应现象，知道发电机的原理．
本章主要讲述磁现象、电流的磁场、电磁铁及其应用、电动机、电磁感应现象及其应用．本章从生活中常见的磁现象出发，介绍磁的一些基本知识，通过活动感知特殊的物质“磁场”的存在．在已有电学知识的基础上，探究“电生磁”和“磁生电”的关系，本章知识在技术上有着广泛的应用，“电动机”“发电机”“电磁继电器”等工具对现代社会有着深远的影响．本章学习过程中需掌握十六个主要概念、一条规律、一个定则、一个性质、一个规定、两个基本特点、六个基本原理、三个探究实验．
十六个主要概念：磁性、磁极、磁化、磁体、磁场、磁感线、地磁场、磁偏角、电流的磁效应、电磁铁、电磁继电器、换向器、线圈平衡位置、电磁感应现象、交流电、直流电；一条规律：磁极间相互作用规律；一个定则：安培定则；一个性质：磁体具有指向性．一个规定；磁极方向的规定．两个基本特点；通电螺线管磁场的特点、电磁铁的特点，六个基本原理：电磁铁工作原理、电磁继电器工作原理，磁场对通电导线的作用原理、电动机工作原理、电动机制作原理、发电机制作原理；三个探究实验：通电螺线管的磁场是什么样的，研究电磁铁、什么情况下磁可以生电．
学生前面已经学习了电学的相关知识，为本章学习电流的磁效应，探究“电生磁”与“磁生电”的关系奠定了基础．磁现象是很普遍的现象，学生在小学科学课上已有了初步的认识．电动机、发电机的有关知识与学生日常生活比较贴近，这让学生有了较强的探究欲望，但由于本章的理论性强、专用术语多，加之日常生活中只对其有表面的粗浅认识，给学生的学习带来一定的困难，尤其是关于磁场、地磁场、磁感线及电动机、发电机的工作原理等知识比较抽象，更是学生学习的难点．
1．本章的物理概念、规律较多，学生不易理解，最好在教学过程中都让学生通过亲自动手实验概括得出，让学生亲身体验和感悟．并让学生自己通过实验、观察、归纳概括出规律．
2．本章知识在技术上有着广泛的应用，电动机、发电机、电磁继电器等工具对现代社会有着深远的影响，因此在讲授本章知识时，应多加联系．
3．本章在知识深度要求上虽然难度有所下降，但多数知识比较抽象难懂，应让学生注意概念的理解，充分发挥想象力．
第1节磁现象磁场
知识与技能
1．知道磁体、磁极的概念；
2．知道磁极间的相互作用规律；
3．知道用磁化的方法可以使一些物体获得磁性以及生活中的一些磁化现象．
4．知道磁体周围存在磁场，知道地球周围有磁场以及地磁场的的南北极．
过程与方法
通过参与科学探究活动，观察磁体间的相互作用，从而感知磁场的存在．
情感、态度与价值观
通过了解我国古代对磁的研究所取得的成就，进一步提高学生学习物理的兴趣．
重点
1．知道磁极间的相互作用规律．
2．知道磁场的存在．
难点
如何认识磁场的存在．
教师：条形磁体、蹄形磁体、大头针、铁钉、多媒体；
学生：条形磁体、铜片、铁片、玻璃片、镍片、铝片、大头针、铁钉．
教师活动学生活动设计意图
一、情境引入
播放图文资料：历史上的磁现
象
1．《晋书·马隆传》记载了这
样一个故事：三世纪时，智勇
双全的马隆在一次战役中，将
敌军引至一条狭窄的山谷中，
身穿铁甲的敌军个个都被吸
住，动弹不得，而马隆的兵将身穿犀甲，行动如常．敌军以为马的兵是神兵，故而大败．2．在加拿大东海岸，有一个神奇而令人生畏的世百尔岛，是由一种大青石构成的，来往的船只只要一靠近它，不但指南针失灵，而且船还下沉并向大青石撞去，造成触礁沉没．学习了今天这一课，我们就会观看、思考．利用故事引起学生的兴
趣.
乙靠近甲的中间则没有吸引力，试判断哪根钢棒有磁性，哪根没有磁性？
(二)磁化
1．一边做演示实验，一边提
问学生：
(1)用普通的铁钉靠近大头
针，能否吸起大头针？(2)用磁体向同一方向摩擦铁钉，靠近大头针，看到什么现
象？
(3)介绍这种现象叫做磁化．
一、磁现象
1．磁体；
2．磁极(南极、北极)；
3．磁体的指向性；
4．磁极间的相互作用(同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引)
二、磁化：使原来没有磁性的物体具有磁性的过程
三、磁场及磁感线
1．物质性：客观存在的一种物质
2．方向性：小磁针静止时北极所指的方向规定为该点的磁场方向．
3．强弱性：越靠近磁极的地方磁场越强．
4．磁感线：为形象描述磁场而引入的．
四、地磁场
1．与条形磁体的磁场相似．
2．与地理两极并不重合
磁体和磁感线
1．对磁体的进一步认识
a．磁体的中间部分磁性很弱，几乎没有磁性．
b．磁体的磁极是成对出现的，不存在只有一个磁极的磁体，把一个磁体从中间锯断后将成为两个新的磁体，每个磁体仍有两个磁极，锯断处两端出现的是异名磁极．c．磁体按磁体形状分：可分为条形磁体、针形磁体、蹄形磁体；按磁体来源可分为天然磁体(铁矿石)、人造磁体；按磁性的保持时间可分为硬磁体(永磁体)、软磁体(极易失磁)．2．使已磁化的钢针“去磁”的方法：
a．不断敲击已磁化的钢针．
b．将其放在火焰上加热．
3．理解磁化应注意的两个问题：
a．任何磁极靠近没有磁性的铁或钢制物体时总是互相吸引，这说明了被磁化的物体与使它磁化的磁极靠近的那一端一定是异名磁极；
b．不是所有的物体都会被磁化，例如磁铁不能吸引铜、铝、玻璃、陶瓷等，说明这些物体不能被磁化，不是磁性材料．
4．理解磁感线时应注意的问题：
a．磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊的物质，而磁感线是人们为了直观、形象地描述磁场的方向和分布情况而引入的带方向的曲线，它并不是客观存在于磁场中的真实曲线．
b．磁感线是有方向的，曲线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向．
C．磁感线分布的疏密可以表示磁场的强弱．磁体两极处磁感线最密，表示其两极处磁场最强．
d．磁感线是闭合的曲线．即磁体周围的磁感线都是从磁体的N极出来，回到磁体的S 极；在磁体的内部，都是从磁体的S极指向磁体的N极．
e．磁体周围磁感线的分布是立体的，而不是平面的．
f．空间中任何两条磁感线绝对不会相交，因为磁场中任一点的磁场方向只有一个确定的方向，如果某一点有两条磁感线相交，该点就有了两个磁场方向，这是不可能的．
第2节电生磁
知识与技能
1．认识电流的磁效应．
2．知道通电导体周围存在着磁场；通电螺线管的磁场与条形磁体相似．
3．会用安培定则判断通电螺线管的极性跟电流的关系．
过程与方法
1．观察和体验通电导体与磁体之间的相互作用，初步了解电与磁之间有某种联系．2．探究通电螺线管外部磁场的方向．
情感、态度与价值观
通过认识电与磁之间的相互联系，使学生乐于探索自然的奥秘．
重点
通过奥斯特实验认识电流的磁效应．
难点
通电螺线管的磁场极性与电流方向之间的关系．
导线、学生电源、开关、螺线管、小磁针、实验卡．
教师活动学生活动设计意图导入新课
演示实验：小磁针在条形磁体
周围发生偏转实验．
引导学生对实验现象进行观察，并进行思考：小磁针为什么会发生偏转？
提问：除了条形磁体以外，还有什么物体可以使小磁针发
生偏转？
让学生猜想，并写在实验卡
上．
引导学生先来研究：电能不能使小磁针发生偏转？
观察，思考．
受到磁力的作用．
猜想出：风、电、人手等等．
思考，独立设计实验，小组内
讨论，相互交流．
创设情境，诱发问题．
在实验中培养学生观察和分
析问题的能力．
激发学生的学习兴趣，培养学
生的发散思维能力，鼓励学生
敢于猜想，勇于发表个人意
见、看法.
新课教学
让学生自己设计实验来证明，
教师再予以适当补充，使之完
整．
指导学生实验．
讲述奥斯特实验名称的由来．
引导学生归纳出此实验说明
了什么问题．学生实验：奥斯特实验．
让学生初步体验科学探究的基本过程和思维程序，锻炼自主、合作、探究的基本科学素养，培养表达能力、动手能力和综合归纳能力．
培养学生针对某个问题多角度考察研究的能力和发散思
维的能力．
2
．教材“动手动脑学物理”1、2、3、4.
电生磁⎩
⎪⎨⎪
⎧电流的磁效应⎩⎪⎨⎪
⎧奥斯特实验通电螺线管⎩⎪⎨⎪⎧①特点：②两端极性与电流方向有关安培定则⎩
⎪⎨
⎪⎧内容：
应用：
电与磁之间的相似之处
电现象磁现象
带电体能吸引轻小物体磁体能吸引铁、钴、镍等物质电荷有两种：正电荷和负电荷
磁极有两种：北(N)极和南(S)极
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引电荷不接触就能相互作用(电场) 磁极不接触就能发生相互作用(磁场) 摩擦可以使物体带电摩擦可以使物体磁化
通电螺线管和条形磁体的磁场
条形磁体通电螺线管
不同点
①是永磁体，磁性长期保持
②N、S极是固定的
③磁性强弱是不变的
①通电时有磁性，断电时失去磁性
②N、S极与电流的方向有关
③磁性强弱与线圈匝数和通电电流大小
等有关
相同点
①它们都有吸附铁类物质的性质
②条形磁体磁极位置和通电螺线管相同
③把条形磁体和通电螺线管挂起来都有
指南北的现象
④条形磁体和通电螺线管都有两极且都
有同极相斥、异极相吸的特点
第3节电磁铁电磁继电器
知识与技能
1．知道什么是电磁铁．
2．理解电磁铁的磁性．
3．了解电磁继电器的结构和工作原理．
过程与方法
1．探究电磁铁的特性和工作原理．
2．通过阅读说明书，自己动手实践来了解如何使用电磁继电器．
情感、态度与价值观
通过动手动脑完成电磁铁的探究实验并亲自动手实践如何使用电磁继电器，培养学生乐于探索自然界的奥秘兴趣．
1．电磁铁的特性和工作原理．
2．电磁继电器的结构和工作原理
学生：导线，一节干电池，小磁针，学生电源，螺线管，电磁继电器，小灯泡．
教师：混有铁屑的黄沙，条形磁铁，电磁铁，学生电源，导线，多媒体课件．
教师活动学生活动设计意图引入新课
拿出混有铁屑的黄沙，提出问题：你能把铁屑从黄沙里分出
来吗？
请一位同学上台来实验．提出问题：你觉得这种方法好吗？有什么问题？有没有更
好的办法？
教师补充：我有种更好的办
法．
演示：用电磁铁将铁屑从黄沙中分离出来．
学生回答，用磁铁将铁屑
吸引出来．
观察，并进行评判．
思考并回答：铁屑在磁铁上很
难全部取下来，可以用纸将磁
铁包住．
观察并体会电磁铁的方便之
处．
感受物理在生活中的应
用，激发学生科学探索的兴
趣.
新课教学
一、电磁铁
介绍电磁铁：
①我们把插有铁芯的螺线管
叫做电磁铁．
②电磁铁的优点一：在有电流通过时有磁性，没有电流时就
失去磁性．
播放视频资料：电磁铁在生产与生活中的应用．
提出问题：为什么插入铁棒后，通电螺线管的磁性会增强
呢？
教师归纳：铁芯插入通电螺线管，铁芯被磁化，也要产生磁场，于是通电螺线管的周围既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场，因而磁场大大增强了．
观看，感悟．
学生思考并尝试回答．
体现从物理到社会的思
想.
挂图(见下图)和示教板，介绍它的结构：主要由电磁铁、弹簧、衔铁和触点组成．
2．结合挂图介绍它的工作原
理：
(1)控制电路：低压电源、线
圈、开关．
(2)工作电路：高压电源、用电器(电动机)、触点开关．启发：电磁继电器是如何控制工作电路工作的呢？
启发设计：
(1)控制电路应由哪些部分组
成？
(2)工作电路应由哪些部分组
成？
(3)小灯泡应如何连接？为什
么？
(4)将各器材连成电路，并说
明它的工作情况是否符合设
计要求．
4．汇报设计情况
让某小组学生将自己设计的
电路在黑板上画出，师生评
议，纠正和完善．
5．演示验证：
按学生设计的电路连接各器
材．
课堂小结，布置作业
教师引导学生回顾本节内容．
要求学生完成动手动脑学物
理中1、2.3题
回顾本节内容．
及时巩固，加深理解.
一、电磁铁
1．电磁铁的特性．
2．电磁铁的应用
二、电磁继电器
原理：低电压、弱电流电路控制高电压、强电流电路．
结构：电磁铁、衔铁、弹簧、触点．
实质：利用电磁铁来控制工作电路的一种开关.
电磁铁是在螺线管中插入软铁棒而不是钢棒
我们知道钢是硬磁性材料，易被磁化，且磁性不易消失，这就造成了若给插入钢棒的螺线管通电，有磁性，若给其断电，则通电螺线管的磁性消失，但钢棒的磁性却不能消失，这样就会不利于电磁铁工作．
电磁铁在实际生活中的应用
a．电磁起重机
把电磁铁安装在吊机上，通电后吸起大量的钢铁，移动到另一个位置把钢铁放下．b．磁浮列车
磁浮列车的车厢和铁轨上分别安放磁体，磁浮列车用的磁体大多数是通有强大电流的电磁铁，控制电流的方向使车厢和铁轨之间产生同名磁极，由于同名磁极互相排斥，使列车能离开铁轨一定距离，消除了车体与轨道之间的摩擦，突破列车以往的速度极限，达到500 km/h 的运行速度．
c．电铃、发电机、电动机、自动控制装置中都有电磁铁的应用．
磁浮列车的优、缺点
优点：
总的来说，磁浮列车具有高速、低噪音、环保、经济和
舒适等特点，磁浮列车从北京运行至上海，不超过4小时，从杭州至上海只需23分钟．在时速达200千米时，乘客几乎听不到声响．磁浮列车采用电力驱动，其发展不受能源结构，特别是燃油供应的限制，不排放有害气体．据专家介绍，磁浮线路的造价只是普通路轨的85%，而且运行时间越长，效益越明显．
缺点：
(1)磁浮有一大缺点，它的车厢不能变轨，不像轨道列车可以从一条轨道借助道岔进入另一铁轨，这样一来，如果是两条轨道双向通行，一条轨道上的列车只能从一个起点驶向终点，到终点后，原路返回，而不像轨道列车可以换轨到另一个轨道返回．因此，一条轨道只能容纳一列列车往返运行，造成浪费，磁浮轨道越长，使用效率越低．
(2)由于磁浮系统是借助电磁力来进行悬浮、导向和驱动功能的，一旦断电，磁浮列车将发生严重的安全事故，因此断电后磁浮的安全保障措施仍然没有得到完全解决．
(3)强磁场对人的健康、生态环境的平衡与电子产品的运行都会产生不良影响．
第4节电动机
知识与技能
1．了解磁场对通电导线的作用；
2．初步认识科学与技术、社会之间的关系．
过程与方法
经历制作模拟电动机的过程，通过实验方法探究直流电动机的结构和工作原理．
情感、态度与价值观
通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣．
重点
1．通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电
流的方向、磁场的方向都有关；
2．直流电动机的能量转化．
难点
电动机能够持续转动的原因．
教师实验仪器：电源、导线、开关、蹄形磁铁、细铜棒、导轨支架、线圈、实物展示台、实物投影仪和多媒体课件等．
学生实验仪器：电源、导线、小刀、漆包线、蹄形磁铁和实验支架．
一、磁场对通电导线的作用
1．磁场对通电导线有力的作用
2．通电导线在磁场中受力的方向跟电流方向和磁感线方向有关
二、电动机的基本构造
1．转子和定子
2．换向器的作用：每当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向
3．分类：直流电动机和交流电动机
三、生活中的电动机
1．电动机工作时电能转化为机械运动的能
2．优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高、污染
生活中的电动机
交流电动机，用电网供给交流电，例如：电风扇、洗衣机、电冰箱等家用电器中的电动机．
直流电动机，用直流电源供给直流电．例如：电动玩具、录音机等小型用电器．电动机在使用时将电能转化为机械能，同时线圈通电时，由于电流的热效应的存在，电流流经线圈时也会将少部分电能转化为内能，所以有些电动机在使用时，要及时将产生的热量散出去，例如加装风扇或在外壳安装很多散热片．
用铝箔条代替直导线演示磁场对电流的作用
器材：铝箔条、蹄形磁铁、蓄电池、按钮开关、导线若干、支架．
操作：
实验装置如图所示，载流导线用大容量电解电容器中拆出的铝箔来代替，长度约40厘米，竖直地夹持在支架中．
演示时，把蹄形磁铁放在铝箔外围，按一下开关，给铝箔短暂通电，铝箔便向一侧弯曲，改变电流或磁极的方向，弯曲的方向也随之改变．
注意事项：
(1)铝箔不可拉得太紧，在它的两端应像折扇那样反复折叠几次，使它有一定的伸缩性．
(2)通电时电流很大，只宜用蓄电池演示，且只能瞬时通电，否则会损坏电源．
第5节磁生电
知识与技能
1．知道电磁感应现象和感应电流．
2．知道磁生电的条件．
3．知道发电机的原理、结构及能量转化过程．
4．知道交流电及我国照明电路交流电的频率，能区分交流电和直流电．
过程与方法
1．科学推理——逆向思维，猜想磁能生电．
2．分析磁生电实验需要准备的实验器材及设计电路和实验的方法．
3．经历探究的过程，并通过交流方法和实践经验共同达到磁生电的实验目的．
4．观察和体验发电机是怎样发电的．
情感、态度与价值观
通过逆向思维，培养科学的思维模式．学会从不同角度甚至反面来多维地思考问题；学会用实验来发现、证明自己的观点；通过探究和交流，体验科学探究的方法和乐趣，激发学生探究未知世界的兴趣，并加深对相关物理知识的理解，在实验中养成严谨的科学态度，初步培养创造发明的意识．
重点
通过探究实验，认识电磁感应现象和感应电流，发现磁生电的条件．
难点
引导学生设计实验，连接电路，在探究过程中发现磁生电的条件.
教师：手摇发电机，多媒体课件和影视资料．
学生：蹄形磁铁两个，条形磁铁两个，线圈、条形导体、灵敏电流计、电流表、灯泡、小磁针、开关各一个，导线若干．
教师活动学生活动设计意图引入新课
演示奥斯特实验，接通电源，
电线旁的小磁针明显转动；反接电源，小磁针向反方向偏转．回忆、思考、回答．
用奥斯特实验引入新课，
既能复习旧知识，又能培养学
生逆向思维的能力，新、旧知
识的连接更连贯流畅.
教学新课
一、科学探究：磁是否能生电
1．提出问题．
电能生磁，反过来进行逆向思索，磁能生电吗？2．进行猜想、提出假设、设
计实验方案．
教师鼓励学生大胆猜想．由于前面已经学过电能生磁，所以一经教师引导，学生很容易猜想到磁也能生电．
思考．
猜想磁能生电．
分四人小组讨论，如何利用现
自然界是一个既统一又
对立的矛盾体，既然电能生
磁，学生经老师提问就很容易
联想到磁也能生电，这就在无
形中培养了学生的逆向思维
能力，有利于培养学生的创新
精神．
由于给出的仪器种类相当
多．又不限制研究方法，学生
可能出现多种研究思路和方
法，可以借此培养他们的探究
教师活动学生活动设计意图
课堂小结
请同学们自己小结．
小结本节课的主要知识
点，以及从学习中得到了什么
收获．
锻炼学生的综合概括能
力和口头表达能力.
布置作业
1．“动手动脑学物理”1～4.
2．查找关于电磁感应的应用
资料.
1科学探究磁生电的条件
(1)导体在磁场中静止时，无电流产生；
(2)加大磁场，仍保持导体静止，无电流产生；
(3)导体在磁场中运动，运动方向与磁感线平行时，无电流产生；
(4)导体在磁场中做切割磁感线运动时，有电流产生．
2．电磁感应
导体在磁场中运动而产生电流的现象，是一种电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流．3．电磁感应的应用——发电机
(1)交变电流；
(2)频率：在交变电流中，电流每秒周期性变化的次数；
(3)能量的转化
对导体做切割磁感线运动的理解
导体切割磁感线的具体形式是多种多样的，可以是磁场不动，导体运动；也可以是导体不动，磁场运动；可以是运动方向与磁场方向垂直的切割，也可以是任意角度的切割．当导体运动方向与磁感线平行时，导体与磁感线无切割关系，此时导体中无感应电流产生．导体在磁场中运动，说明此导体已经具有动能，当它获得了电流时，说明它在运动过程中获得了电能，所以磁生电的过程是“动能转化为电能的过程”．
动车组上的发电
动车组在到站前可以利用减速发电，原理是车子先停止供电，车速从200 km/h减到90 km/h，这段时间是利用车子的惯性前进的．车上有电动机，电动机是利用磁场对电流的作用工作的，在关闭电源后，列车由于惯性会继续向前运行，线圈随车轮一起转动，闭合线圈的一部分在磁场中做切割磁感线运动，就会产生感应电流，并会自动输入电网，既可以减少机械磨损又可保护环境．在90 km/h以下才可以进行机械刹车．。