一、教學背景分析
本節(jié)知識是在講解了電流的磁場和通電螺線管的磁場之后的一節(jié)課，本節(jié)主要包含電磁鐵及影響其強弱的因素、電磁繼電器的結構和工作原理及應用、電鈴、電磁閥車、磁浮列車等內(nèi)容。本節(jié)課是通電螺線管學習的延伸，是理論與實踐相結合的一節(jié)課。通過電磁鐵應用實例的學習，培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題的能力，使他們原來學習過的有關磁學的知識在本節(jié)課中得到升華，激發(fā)學生學習物理的動機，使學生真真切切地感覺到學有所用。
由于本節(jié)應用實例都來源于生活，學生會非常感興趣，所以在教學設計上應從學生的生活經(jīng)驗出發(fā)，在學習了電磁鐵知識的基礎上，采用模擬實驗演示、掛圖、電腦動畫模擬、視頻等方式引起學生的回憶及進一步的思考。教師也可以尋找每一環(huán)節(jié)的相關課件進行輔助教學。電磁繼電器的原理圖看起來較復雜，可以采取分解細節(jié)，由內(nèi)而外，先隔離后整體的方法分析。
二、教學目標
1.通過實驗探究影響電磁鐵磁性強弱的因素，知道電磁鐵的磁性有無與電流的通斷有關，磁性的強弱與通電電流的強弱及線圈的匝數(shù)多少有關。體會科學探究的過程。進一步體會控制變量法在研究多因素問題時的作用。
2.了解電磁鐵的構造和工作原理。通過了解電磁鐵在生活中的一些應用，體會學習物理的重要意義和必要性。從而進一步提高學生學習物理知識的興趣，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理現(xiàn)象。
3.知道電磁繼電器的結構和工作原理，通過分析電磁鐵在電鈴、電磁閥、磁浮列車中的工作原理，體會電磁鐵在技術中的重要作用。
三、教學重點和難點
教學重點：探究影響電磁鐵磁性強弱的實驗過程。
教學難點：電磁閥車門、磁浮列車工作過程。
學生掌握、理解影響電磁鐵磁性強弱的因素有利于學生理解電磁鐵的應用。本節(jié)的重點是通過實驗探究了解電磁鐵磁性強弱的影響因素。通過實驗研究知道電磁鐵磁性的強弱跟電磁鐵的匝數(shù)多少、通入電流的大小及有無鐵芯的關系，學會在實際應用中通過改變這些因素去改變電磁鐵磁性的強弱。電鈴、電磁閥車門、磁浮列車等，它們都是利用電磁繼電器實現(xiàn)自動控制的。由于它們的結構相對比較復雜，所以成為教學中的難點，教學中可以利用多媒體課件分解復雜結構，利用動畫反映工作過程。
四、教學過程
1.教學引入
創(chuàng)設情境引入新課，形成對電磁鐵概念的初步認識。
先讓通電螺線管吸引大頭針，吸引不上，但能夠吸引小磁針；再在該螺線管中加入鐵芯，發(fā)現(xiàn)有了鐵芯的螺線管能夠吸引很多大頭針了。從而引出電磁鐵。
2.“知識點”教學
●什么是電磁鐵
電磁鐵就是帶有鐵芯的通電螺線管。
以電磁選礦機為例，說明永久性磁鐵與電磁鐵的區(qū)別。突出電磁鐵的優(yōu)點是有電有磁斷電無磁。
圖片展示了鐵制品被搬運的過程，引導學生思考這臺電磁起重機如何調(diào)節(jié)磁力大小；如何輕松卸掉重物。
引出：電磁鐵磁性強弱必須可以調(diào)節(jié)，很方便控制。
●探究電磁鐵磁性強弱的影響因素
引導猜想：
①對于一個確定的電磁鐵，在其中沒有電流通過時，電磁鐵沒有磁性。電磁鐵中的電流從無到有，電磁鐵的磁性也從無到有；電磁鐵中的電流從小到大，電磁鐵的磁性也從小到大。
②螺線管是由帶有絕緣皮的導線一匝一匝密繞而成的。電流從每一匝導線中都要通過，通電的每一匝導線都會產(chǎn)生一個磁場，這些相同的磁場組合起來，其總效果等于電磁鐵磁性增強了。因此電磁鐵的線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強。
引導學生思考：設計驗證猜想的實驗方案。
學生討論如何測量電磁鐵磁性的強弱。
引出：學生會想到用電磁鐵能吸引大頭針個數(shù)來反映磁性強弱。
提供彈簧測力計，引導學生設計方案，如何利用彈簧測力計實現(xiàn)對電磁鐵吸引力大小的測量。
引出：在彈簧測力計下面的小鉤上掛一個小鐵塊，把電磁鐵放在小鐵塊正下方的位置上，電磁鐵通電后就會向下吸引小鐵塊，用彈簧測力計將鐵塊從電磁鐵上拉開，彈簧測力計的示數(shù)越大，表明電磁鐵的磁性越強。
進一步引出：如何測量電流大小對電磁鐵磁性強弱的控制，需要在圖14-4-1所示裝置上添加電流表和滑動變阻器。
學生分組體驗利用圖14-4-2裝置探索電流大小對電磁鐵磁性強弱的影響。
結論1：對同一個電磁鐵來講，電流越大，磁性越強。
用什么方法和器材改變電磁鐵線圈的匝數(shù)呢？
【方法一】自己根據(jù)需要繞制電磁鐵線圈，分別繞50匝和100匝的單層線圈。
【方法二】使用有中間抽頭、能改變線圈匝數(shù)的成品電磁鐵?？梢钥紤]用滑動變阻器改裝。
教師為學生提供上述器材，由學生自主選擇上面的實驗方案、器材和設計實驗記錄表格。
學生進行實驗和收集證據(jù)：學生自主選擇實驗方案進行實驗，并將實驗數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象記錄下來。在這個環(huán)節(jié)中，教師巡視并記錄各組情況，包括各組在實驗中出現(xiàn)的問題和閃光點，以備留到評估交流階段處理。
分析與論證：
實驗中的現(xiàn)象：當電磁鐵的匝數(shù)不變時，電流越大，電磁鐵吸引的大頭針就越多或彈簧測力計的示數(shù)越大；當電磁鐵線圈中的電流不變時，匝數(shù)越多，電磁鐵吸引的大頭針就越多或彈簧測力計的示數(shù)越大。
由學生根據(jù)實驗中的記錄情況自己得出結論：
影響電磁鐵磁性強弱的因素有：通過電磁鐵線圈中的電流大小、線圈匝數(shù)。電流越大，匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強。
●電磁繼電器
電磁繼電器是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關。
為了安全，我們不能靠近高壓電路，那么如何實現(xiàn)遠距離控制或自動控制呢？在黑板上現(xiàn)場畫出高壓工作電路，引導學生自己設計出電磁繼電器的控制電路，進而解釋低壓電路是如何控制觸點開關從而控制高壓電路的。
引出：控制電路是由電磁鐵、開關和低壓電源組成；工作電路是由用電器、電磁繼電器的觸點開關、高壓電源組成。當閉合控制電路的開關，電磁鐵有了磁性，吸引銜鐵從而帶動觸點開關接通高壓電路。
教師實物投影實驗室中的電磁繼電器模型并演示，注意觀察通電和斷電時觸點的閉合和斷開情況。
總結：電磁繼電器是自動控制電路裝置中的重要部件，它的主要構造是電磁鐵，實質(zhì)是由電磁鐵控制的開關。可以實現(xiàn)遠距離控制或自動控制。
引導學生利用電磁繼電器設計水位報警（或自動控制）、溫度報警（或自動控制）等實用的電路。
利用實驗室中的電鈴模型演示，用實物投影儀將其投影到投影幕上以增加可見度。
投影出電鈴的結構圖，學生討論并分析電鈴能持續(xù)發(fā)出鈴聲的工作過程。
利用計算機課件動態(tài)模擬的方式講解電鈴的構造和原理：電鈴實質(zhì)上是利用電磁鐵控制的開關在起作用，利用電磁鐵通斷電來帶動彈簧片下端的小錘打擊鈴發(fā)出聲響的。
●電磁閥車門控制
利用flash課件講解電磁閥車門控制裝置的原理。
學生通過網(wǎng)絡學習了解洗衣機自動化的設計，進水電磁閥基本結構主要由一個電磁鐵和橡膠閥構成。其工作原理是，電磁鐵線圈通電后，形成磁場，吸引鐵質(zhì)閥芯上移，離開膜片，水流導通。電磁鐵線圈斷電后，在復位彈簧及重力作用下，閥芯下沉壓緊膜片堵住水道，停止向洗衣機內(nèi)注水。
●磁浮列車
播放網(wǎng)絡視頻《磁浮列車及其原理》。
3.課堂小結
（1）插入了軟鐵棒的通電螺線管叫電磁鐵。
（2）電磁鐵磁性強弱與電流大小、線圈匝數(shù)多少、有無鐵芯等因素有關。
（3）電磁鐵的應用：電磁繼電器、電鈴、電磁閥等。
4.課堂練習
（1）圖14-4-3為同學們在研究性學習活動中為倉庫設計的一種防盜報警器，其踏板放在倉庫的門口，電鈴和燈泡放在值班室內(nèi)，觀察電路并分析這個報警器的工作原理。
（2）為了減弱電磁鐵的磁性，可行的方法是 ( )
A．減少螺線管的匝數(shù)
B．增大螺線管內(nèi)通過的電流強度
C．將螺線管內(nèi)的鐵芯拔出來
D．改變電流的方向
3．如圖14-4-4是制作、研究電磁鐵實驗的一組示意圖，其中A、B、C三圖中，線圈匝數(shù)相同，而D圖中線圈匝數(shù)是前面線圈的2倍，已知I2>I1，則下列分析中正確的是（ ）
A．比較圖A、B，可知電磁鐵通電時才有磁性
B．比較圖A、C，可知電磁鐵線圈匝數(shù)相同時，通電電流增大，磁性增強
C．比較圖A、D，可知電磁鐵線圈匝數(shù)相同時，通電電流增大，磁性增強
D．比較圖C、D，可知電磁鐵通電電流相同時，線圈匝數(shù)增多，磁性增強